Черновой и чистовой обработки резанием. Режимы резания при токарной обработке: описание, особенности выбора и технология
Чистовая обработка Finish - Чистовая обработка .
(1) Внешний вид, качество или состояние поверхности металла. (2) Припуск на поковке или отливке, который будет удален при мехябработке. (3) Операция ковки, при которой поковка приобретает конечную форму в финишных штампах. Если предполагается одна финишная операция, то она считается окончательной, в случае использования первой, второй или третьей ступеней финиширования производится несколько окончательных операций, но все они выполняются в одном штампе.
(Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО "Профессионал", НПО "Мир и семья"; Санкт-Петербург, 2003 г.)
Смотреть что такое "Чистовая обработка" в других словарях:
чистовая обработка - Обработка, в результате которой достигаются заданные точность размеров и шероховатость обрабатываемых поверхностей. [ГОСТ 3.1109 82] Тематики технологические процессы в целом … Справочник технического переводчика
чистовая обработка - 2.7.2 чистовая обработка (dressing): Последующие операции для удаления частей сердечника, выступающих над головкой заклепки. Источник: ГОСТ Р ИСО 14588 2005: Заклепки "слепые". Термины и определения оригинал документа …
Чистовая вырубка - Вырубка в условиях всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала Источник: ГОСТ 18970 84: Обработка металлов давлением. Операции ковки и штамповки. Термины и опред … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Чистовая пробивка - Пробивка в условиях всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала Источник: ГОСТ 18970 84: Обработка металлов давлением. Операции ковки и штамповки. Те … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- (МАО) (англ. magnetic abrasive machining, нем. Magnetschleifbearbeitung) абразивная обработка, осуществляемая при движении заготовки и абразивных зерен относительно друг друга в магнитном поле (согласно ГОСТ 23505 79 «Обработка абразивная.… … Википедия
Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. Добавить иллюстрации. Механи … Википедия
ГОСТ 18970-84: Обработка металлов давлением. Операции ковки и штамповки. Термины и определения - Терминология ГОСТ 18970 84: Обработка металлов давлением. Операции ковки и штамповки. Термины и определения оригинал документа: Просечка (Измененная редакция, Изм. № 1). 18. Надрубка Образование углублений на заготовке за счет внедрения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Чистовая обработка цилиндрич. и конич. отверстий диам. до 100 мм при помощи металлореж. инструмента развёртки. Р. обычно обеспечивает точность отверстия по квалитетам 7 9 с шероховатостью поверхности Ri= 0,63 0,32 мкм. Р. характеризуется съёмом… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Чистовая обработка отшлифованных металлических деталей с целью уменьшения шероховатости поверхности (Болгарский язык; Български) довършително обработване; дотъкмяване (Чешский язык; Čeština) doplňovací stavební práce (Немецкий язык; Deutsch)… … Строительный словарь
Чистовая обработка цилиндрических, конических или фасонных углублений у входной части отверстия для головок крепёжных деталей (Болгарский язык; Български) направа на ферзенк (Чешский язык; Čeština) zahlubování (Немецкий язык; Deutsch) Aussenken… … Строительный словарь
Обработку резанием условно разделяют на черновую и чистовую.
Черновая обработка производится с целью удаления излишнего припуска или дефектного поверхностного слоя материала, образующегося при получении заготовки методами литья, давления, сварки или после термообработки.
К чистовой обработке обычно относят лезвийную обработку, определяющую окончательные геометрические размеры, форму и качество обработанной поверхности (поверхностного слоя). При этом достижение желаемого результата зависит от припуска на обработку и его колебаний, жесткости и точности станка, технологических приспособлений, марки и геометрических параметров режущего инструмента, режима резания, а также применения смазочно-охлаждающих жидкостей (технологических сред).
Выбор инструментального материала. Учитывая, что при черновой обработке имеют место значительные колебания припуска и сил резания, а при наличии литейной корки – и твердые включения в виде песка, в качестве инструментального материала для черновых (обдирочных) инструментов применяют наиболее прочные, но несколько менее износостойкие твердые сплавы. При черновой обработке сталей на ферритной основе чаще всего используют титано-вольфрамокобальтовый твердый сплав Т5К10 (Р30– Р40). Альтернативой сплаву Т5К10 могут быть более износостойкие, но менее прочные сплавы ТТ20К9 (Р25), Т14К8 (Р20) и при спокойных условиях работы – Т15К6 (Р10). Для тяжелых условий работы с ударами вместо сплава Т5К10 может быть применен менее износостойкий, но более прочный сплав ТТ7К12 (Р50). При точении никелевых, титановых сплавов, аустенитных сталей применяют вольфрамокобальтовый сплав ВК8 или ВК8М (К30).
Для чистовой обработки применяют более износостойкие, но менее прочные инструментальные материалы.
Для точения сталей на ферритной основе, не прошедших термообработку, применяются твердые сплавы Р01–Р10 (Т30К4, Т15К6). Сплав Р10 применяют для получистовых режимов и несколько более толстых срезов. Для чистовой обработки закаленных сталей применяют сплав Т15К6, оксидную минералокерамику (ВОК60 и др.), сверхтвердые материалы на основе кубического нитрида бора. При обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе лучшие результаты показали мелкозернистые сплавы (ВК10–ОМ, ВК10–ХОМ).
Все более широко применяются также инструменты с износостойкими покрытиями . Для более износостойких и хрупких инструментальных материалов, а также для режущих пластин с износостойкими покрытиями характерно применение более высокой скорости резания и меньших толщин срезаемого слоя.
Определение глубины резания. При черновой обработке минимальная глубина резания определяется глубиной дефектного слоя и погрешностями, характерными для метода получения заготовки. Для штамповки сюда следует отнести смещение поверхностей штампа и радиальное биение цилиндрических поверхностей для поковок указанных размеров нормальной точности. Кроме того, минимальный односторонний припуск поковок или отливок включает шероховатость обработанной поверхности, глубину дефектного слоя, а также погрешности установки и закрепления.
Максимальная глубина резания зависит от рекомендуемого или назначенного допуска на обрабатываемую поверхность наличия напусков, штамповочных или литейных уклонов, а также от принятой последовательности обработки, выбранных баз, способов настройки на размер.
При чистовой обработке глубина дефектного слоя, высота микронеровностей (шероховатостей поверхности), погрешности установки, колебания обрабатываемой поверхности также имеют место, однако они, как правило, значительно меньше по величине. Поэтому глубина резания при чистовой обработке назначается минимально возможной, но не менее суммы перечисленных погрешностей.
Определение подачи, угла в плане и допуска на обработанную поверхность.
На выбор подачи оказывают влияние требования к шероховатости и точности обработанной поверхности, к износостойкости режущего инструмента и др.
Шероховатость поверхности при черновой токарной обработке зависит в основном от геометрических факторов и определяется формулой Чебышева :
В частности, при s =0,6 мм и r =1,2 мм .
Кроме того, для обеспечения равномерности износа при вершине должно выполняться соотношение :
Коэффициент неравномерности износа вершины может быть оценен по формуле :
Выбор рациональных форм и геометрических параметров режущих лезвий инструмента. Для устранения неравномерности износа могут быть введены зачищающая и переходная режущие кромки. Такая форма вершины в плане особенно рациональна при больших подачах.
Рис. 2.41. Форма режущего лезвия резца для черновой обработки сталей
Длина зачищающей кромки должна быть не менее подачи: l s »(1,1-1,2) s . Зачищающая кромка обеспечивает требуемую шероховатость обработанной поверхности и может быть либо криволинейной (радиусом ), либо прямолинейной. Для предохранения зачищающей кромки от интенсивного изнашивания перед зачищающей кромкой целесообразно затачивать переходную кромку. Длина ее l п должна быть приблизительно равна длине зачищающей кромки, а угол в плане j п должен находиться в пределах 5-10°.
Угол наклона режущей кромки. При крупных сечениях срезаемого слоя твердосплавную пластину располагают под углом наклона главной режущей кромки (l » 5°). Положительные углы наклона режущей кромки способствуют возникновению в режущей пластине благоприятных сжимающих напряжений, что необходимо для увеличения хрупкой прочности режущей пластины. При этом образующаяся стружка упирается в обработанную поверхность детали, что способствует стружколоманию. Однако на обработанной поверхности остаются характерные следы, существенно увеличивающие ее шероховатость. Однако при черновой обработке (при обдирке) это может быть вполне приемлемым. Кроме того, при положительном угле l возникает задний угол на вспомогательной и зачищающей режущих кромках.
Задние углы. При черновой обработке задние углы инструмента задают в пределах 6–8 о. При толстых срезах, увеличенных передних углах инструмента и уменьшенных скоростях резания положительное влияние на прочность режущего лезвия и износостойкость инструмента оказывают округление режущих кромок или заточка небольшой фаски с нулевым задним углом (до 0,2–0,3 мм ). Наличие фаски предварительного притупления позволяет предотвратить пластические деформации режущего лезвия.
При применении увеличенных подач более совершенной следует считать форму режущего лезвия с ограниченной криволинейной переходно-зачищающей кромкой. Во избежание возникновения вибраций длину переходно-зачищающей кромки целесообразно ограничивать. Рациональное расстояние от главной режущей кромки до вершины приблизительно равно 1,5 s . В этом случае участок длиной s выполняет роль переходной кромки с достаточно малым углом в плане (рис. 2.42).
Рис. 2.42. Схема изменения толщины срезаемого слоя
на участках главной, переходной и зачищающей кромок
Она характеризуется сочетанием больших радиусов на переходно-зачищающей кромке и рациональных углов в плане на участке главной режущей кромки.
Увеличение радиуса R благоприятно влияет не только на шероховатость обработанной поверхности, но и на интенсивность изнашивания инструмента в окрестности вершины резца.
Уменьшению интенсивности изнашивания на участке зачищающей кромки способствует также создание рациональных углов наклона главной и зачищающей кромок.
Зачищающая кромка должна быть расположена в основной плоскости, т. е. под углом l =0°. Это необходимо для обеспечения наименьшей шероховатости обработанной поверхности.
Переходную и главную режущие кромки целесообразно наклонить под углом l = 15° (рис. 2.43).
Рис. 2.43. Форма режущего лезвия с криволинейной
переходно-зачищающей кромкой, различными углами наклона
зачищающей и главной кромок и предварительным
притуплением задней поверхности
Другим назначением указанных различных углов наклона главной и зачищающей кромок является отвод стружки от обработанной поверхности и ее завивание.
Увеличение подачи при обработке конкретной поверхности с заданной площадью уменьшает путь резания и, соответственно, не требует малых интенсивностей изнашивания. Поэтому во многих случаях чистовая обработка с увеличенными подачами является не только более эффективным, но и единственно возможным способом удовлетворения требований к точности и качеству обработанной поверхности.
Влияние нароста и застойной зоны на качество обработанной поверхности. При обработке сталей выбор рациональной температуры может быть связан не только с изнашиванием инструмента, но и с требованиями к шероховатости обработанной поверхности. Среди факторов, влияющих на шероховатость обработанной поверхности, важное место занимают нарост или застойная зона на передней поверхности инструмента.
Высота застойной зоны уменьшается с уменьшением толщины срезаемого слоя и увеличением температур q п передней поверхности и q 3 (0) задней поверхности вблизи режущей кромки. При этом уменьшается и шероховатость обработанной поверхности.
В ряде случаев (например, при точении сталей невысокой твердости) увеличение температуры передней поверхности и уменьшение шероховатости обработанной поверхности могут быть достигнуты путем уменьшения переднего угла.
Таким образом, если повышение износостойкости инструмента требует уменьшения температуры и скорости резания, то уменьшение влияния застойной зоны на расчетную шероховатость требует увеличения температуры. Таким образом, оптимальными для чистового точения следует считать минимальные скорости резания и температуры, обеспечивающие требуемую шероховатость обработанной поверхности.
Для уменьшения влияния застойной зоны на шероховатость обработанной поверхности при чистовой обработке не следует применять упрочняющих фасок на передней поверхности, увеличивающих высоту застойной зоны, но можно применять стабилизирующие фаски или полную переднюю поверхность.
Назначение рациональной скорости резания . На практике обычно пользуются рекомендациями, полученными эмпирически. Они могут быть представлены в виде таблиц. Проиллюстрируем сказанное практическими рекомендациями «Сандвик Коромант» (табл. 2.1 и 2.2).
Таблица 2.1
Номинальные значения скоростей резания v 15 для точения
сталей резцами с твердосплавными пластинами S6 (Р40, Т5К10)
Таблица 2.2
Значения поправочного коэффициента К Т на скорость резания
в зависимости от стойкости инструмента
| Период стойкости Т, мин | |||||||
| Коэффициент К Т | 1,1 | 1,0 | 0,95 | 0,90 | 0,87 | 0,80 | 0,75 |
. (2.96)
Если принять в качестве рациональной стойкости не 15 мин, как рекомендует Сандвик, а 60 мин, то поправочный коэффициент K T =0,75.
Другой метод назначения рациональной скорости резания связан с анализом температур и интенсивностей изнашивания инструмента.
Воспользовавшись программой для расчета температуры, построим графики зависимости температуры от скорости резания, соответствующие рациональному диапазону изменения температуры передней поверхности 800–900 °С (рис. 2.44).
Рис. 2.44. Влияние скорости резания на температуры передней, задней поверхностей и на среднюю температуру (температуру
резания) при точении стали 45 (НВ=2290 МПа ) твердосплавным резцом Р30 (Т5К10), j =60°, r =1,2 мм , g =10°, z =2, при подаче
s = 0,6 мм/об , глубине резания t =5 мм , h з =1 мм
Рациональная скорость резания, рекомендованная «Сандвик», соответствует температуре передней поверхности – около 800–820 °С. Таким образом, эту температуру можно считать рациональной для черновой обработки стальных деталей и по ней назначать скорости резания.
Таблица 2.3
Пример назначения режима резания и параметров
режущего инструмента при черновой обработке
При чистовой обработке скорость резания также можно назначать, ориентируясь по температуре (рис. 2.45).
Рис. 2.45. Влияние скорости резания на температуру при точении стали НВ=2290 МПа
Меньшим температурам соответствует более высокая стойкость инструмента, но и большая шероховатость обработанной поверхности в связи с влиянием застойных зон и наростов. При увеличении температуры шероховатость поверхности уменьшается, но наряду с этим уменьшается и стойкость инструмента.
Таблица. 2.4
Пример назначения режимов резания и параметров
режущего инструмента при чистовой токарной обработке
Технологические и физические ограничения, учитываемые при оптимизации технологической операции.
В качестве целевой функции принято использовать технологическую себестоимость обработки . Однако на практике иногда применяют более простые критерии. К ним относятся производительность обработки
П = vst = max (илиП = vs = max) , (2.98)
а также площадь обработанной поверхности (или путь резания)
F=vsT (илиL=vT), (2.99)
качественно характеризующие расход режущего инструмента.
С математической точки зрения обеспечение максимальной производительности или минимальной себестоимости черновой лезвийной обработки представляет собой задачу поиска условного экстремума: найти максимум (минимум) некоторой целевой функции при условиях (ограничениях), имеющих вид неравенств (или равенств), связывающих независимые переменные (факторы).
При этом скорость резания v и подача s и стойкость инструмента T связаны с другими переменными и постоянными величинами, характеризующими условия резания.
Условия резания описываются двумя группами характеристик.
К первой группе относятся постоянные (или условно-постоянные) характеристики, которые называют параметрами. К параметрам относят прочностные и теплофизические характеристики обрабатываемого материала, наличие и свойства литейной корки, жесткость технологической системы, прочность ее элементов, размеры обрабатываемых поверхностей заготовок и деталей, требования к шероховатости и качеству обработанных поверхностей, характеристики металлорежущего оборудования, размеры режущих пластин, характеристики износостойкости инструмента.
Ко второй группе относятся регулируемые и изменяемые характеристики условий резания, которые будем называть факторами. К факторам следует отнести геометрические параметры режущего лезвия (передний угол g , углы в плане j, j п, j 1 главной, переходной и зачищающей кромок и радиус закругления вершины R , размеры упрочняющей и стабилизирующей фасок f 1 , f 2 на передней поверхности, задние углы a и a 1 , углы наклона l, l 1 главной и зачищающей режущих кромок, а также марки инструментального материала, износостойких покрытий и смазочно-охлаждающих жидкостей. К числу факторов могут относиться также глубина резания t , подача s и скорость резания v .
Эти факторы связаны между собой и с параметрами условий резания. Формулирование и математическая запись этих связей (ограничений) представляет собой главную проблему, определяющую успех оптимизации режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов.
Некоторые из этих ограничений (или условий) отражают технологические требования. Например, обеспечить шероховатость и точность обработанной поверхности не выше заданных, выдержать условие, чтобы мощность резания не превышала допускаемого значения, чтобы силы резания не были выше допускаемых прочностью инструмента и механизмов станка, чтобы фактические характеристики износостойкости инструмента были не ниже, заданных и т. д.
Для записи этих ограничений, как правило, могут быть использованы физические характеристики процесса резания (силы и температуры резания, интенсивности изнашивания поверхностей инструмента), зависящие как от независимых переменных (факторов), так и от условий резания.
Эти зависимости могут быть представлены в виде упрощенных (иногда эмпирических) формул или более сложных алгоритмов вычисления характеристик процессов стружкообразования и изнашивания инструмента. Основная проблема заключается в том, чтобы сформулированные и записанные ограничения оставались справедливыми при изменении условий резания. Эмпирические уравнения, как правило, не удовлетворяют этим требованиям.
Большое число параметров, характеризующих условия резания и подлежащих определению факторов, а также исключительно сложные связи между физическими характеристиками процесса резания и факторами затрудняют решение поставленной задачи.
Кроме того, одни факторы имеют количественные измерения и изменяются непрерывно в некоторой области, другие – характеризуются только качественно и изменяются дискретно. Из большого числа подлежащих определению факторов могут быть выделены выбор рационального инструментального материала, рациональной формы режущего лезвия и определение глубины резания t , подачи s , угла в плане j и скорости резания v .
Принимая во внимание влияние этих факторов на температуру и силы резания, можно принять следующую последовательность их определения: в первую очередь выбираются инструментальный материал и форма режущего лезвия, затем определяется глубина резания, после нее – подача и угол в плане, в последнюю очередь – скорость резания. Все остальные факторы определяются либо в зависимости от основных, либо с помощью дополнительного анализа их влияния на целевую функцию (производительность или себестоимость обработки).
Учитывая большое число технологических и физических ограничений, сложность взаимосвязей между различными факторами и характеристиками процесса резания, оптимизация режима резания и геометрических параметров режущих инструментов практически сводится к выявлению области допускаемых ограничениями рациональных значений этих факторов.
Учет других ограничений по силам. На черновых переходах должна быть произведена проверка по допускаемой силе Р Z * :
P z <Р Z * . (2.100)
Допускаемая сила Р Z * может быть определена, например, по крутящему моменту, допускаемому прочностью коробки скоростей станка.
Аналогично проверяется ограничение по силе Р x * , допускаемой прочностью механизма подачи.
P x
(2.101)
Если условия (2.100–2.101) не выполняются, то возможно одно из двух решений. Первое заключается в уменьшении толщины срезаемого слоя и повторении расчета, второе – во введении дополнительного прохода, обеспечивающего требуемое колебание припуска при принятой подаче.
При необходимости выполняется проверка по мощности резания:
(2.102)
Инструмента, назначение рациональных режимов
Выбор материала и геометрических параметров
Обработку резанием условно разделяют на черновую и чистовую.
Черновая обработка производится с целью удаления излишнего припуска или дефектного поверхностного слоя материала, образующегося при получении заготовки методами литья, давления, сварки или после термообработки.
К чистовой обработке обычно относят лезвийную обработку, определяющую окончательные геометрические размеры, форму и качество обработанной поверхности (поверхностного слоя). При этом достижение желаемого результата зависит от припуска на обработку и его колебаний, жесткости и точности станка, технологических приспособлений, марки и геометрических параметров режущего инструмента, режима резания, а также применения смазочно-охлаждающих жидкостей (технологических сред).
Выбор инструментального материала. Учитывая, что при черновой обработке имеют место значительные колебания припуска и сил резания, а при наличии литейной корки – и твердые включения в виде песка, в качестве инструментального материала для черновых (обдирочных) инструментов применяют наиболее прочные, но несколько менее износостойкие твердые сплавы. При черновой обработке сталей на ферритной основе чаще всего используют титано-вольфрамокобальтовый твердый сплав Т5К10 (Р30– Р40). Альтернативой сплаву Т5К10 могут быть более износостойкие, но менее прочные сплавы ТТ20К9 (Р25), Т14К8 (Р20) и при спокойных условиях работы – Т15К6 (Р10). Для тяжелых условий работы с ударами вместо сплава Т5К10 может быть применен менее износостойкий, но более прочный сплав ТТ7К12 (Р50). При точении никелевых, титановых сплавов, аустенитных сталей применяют вольфрамокобальтовый сплав ВК8 или ВК8М (К30).
Для чистовой обработки применяют более износостойкие, но менее прочные инструментальные материалы.
Для точения сталей на ферритной основе, не прошедших термообработку, применяются твердые сплавы Р01–Р10 (Т30К4, Т15К6). Сплав Р10 применяют для получистовых режимов и несколько более толстых срезов. Для чистовой обработки закаленных сталей применяют сплав Т15К6, оксидную минералокерамику (ВОК60 и др.), сверхтвердые материалы на основе кубического нитрида бора. При обработке жаропрочных сплавов на никелевой основе лучшие результаты показали мелкозернистые сплавы (ВК10–ОМ, ВК10–ХОМ).
Все более широко применяются также инструменты с износостойкими покрытиями . Для более износостойких и хрупких инструментальных материалов, а также для режущих пластин с износостойкими покрытиями характерно применение более высокой скорости резания и меньших толщин срезаемого слоя.
Определение глубины резания. При черновой обработке минимальная глубина резания определяется глубиной дефектного слоя и погрешностями, характерными для метода получения заготовки. Для штамповки сюда следует отнести смещение поверхностей штампа и радиальное биение цилиндрических поверхностей для поковок указанных размеров нормальной точности. Кроме того, минимальный односторонний припуск поковок или отливок включает шероховатость обработанной поверхности, глубину дефектного слоя, а также погрешности установки и закрепления.
Максимальная глубина резания зависит от рекомендуемого или назначенного допуска на обрабатываемую поверхность наличия напусков, штамповочных или литейных уклонов, а также от принятой последовательности обработки, выбранных баз, способов настройки на размер.
При чистовой обработке глубина дефектного слоя, высота микронеровностей (шероховатостей поверхности), погрешности установки, колебания обрабатываемой поверхности также имеют место, однако они, как правило, значительно меньше по величине. Поэтому глубина резания при чистовой обработке назначается минимально возможной, но не менее суммы перечисленных погрешностей.
Определение подачи, угла в плане и допуска на обработанную поверхность.
На выбор подачи оказывают влияние требования к шероховатости и точности обработанной поверхности, к износостойкости режущего инструмента и др.
Шероховатость поверхности при черновой токарной обработке зависит в основном от геометрических факторов и определяется формулой Чебышева :
В частности, при s =0,6 мм и r =1,2 мм .
Кроме того, для обеспечения равномерности износа при вершине должно выполняться соотношение :
Коэффициент неравномерности износа вершины может быть оценен по формуле :
Выбор рациональных форм и геометрических параметров режущих лезвий инструмента. Для устранения неравномерности износа могут быть введены зачищающая и переходная режущие кромки. Такая форма вершины в плане особенно рациональна при больших подачах.
Рис. 2.41. Форма режущего лезвия резца для черновой обработки сталей
Длина зачищающей кромки должна быть не менее подачи: l s »(1,1-1,2) s . Зачищающая кромка обеспечивает требуемую шероховатость обработанной поверхности и может быть либо криволинейной (радиусом ), либо прямолинейной. Для предохранения зачищающей кромки от интенсивного изнашивания перед зачищающей кромкой целесообразно затачивать переходную кромку. Длина ее l п должна быть приблизительно равна длине зачищающей кромки, а угол в плане j п должен находиться в пределах 5-10°.
Угол наклона режущей кромки. При крупных сечениях срезаемого слоя твердосплавную пластину располагают под углом наклона главной режущей кромки (l » 5°). Положительные углы наклона режущей кромки способствуют возникновению в режущей пластине благоприятных сжимающих напряжений, что необходимо для увеличения хрупкой прочности режущей пластины. При этом образующаяся стружка упирается в обработанную поверхность детали, что способствует стружколоманию. Однако на обработанной поверхности остаются характерные следы, существенно увеличивающие ее шероховатость. Однако при черновой обработке (при обдирке) это может быть вполне приемлемым. Кроме того, при положительном угле l возникает задний угол на вспомогательной и зачищающей режущих кромках.
Задние углы. При черновой обработке задние углы инструмента задают в пределах 6–8 о. При толстых срезах, увеличенных передних углах инструмента и уменьшенных скоростях резания положительное влияние на прочность режущего лезвия и износостойкость инструмента оказывают округление режущих кромок или заточка небольшой фаски с нулевым задним углом (до 0,2–0,3 мм ). Наличие фаски предварительного притупления позволяет предотвратить пластические деформации режущего лезвия.
При применении увеличенных подач более совершенной следует считать форму режущего лезвия с ограниченной криволинейной переходно-зачищающей кромкой. Во избежание возникновения вибраций длину переходно-зачищающей кромки целесообразно ограничивать. Рациональное расстояние от главной режущей кромки до вершины приблизительно равно 1,5 s . В этом случае участок длиной s выполняет роль переходной кромки с достаточно малым углом в плане (рис. 2.42).
Рис. 2.42. Схема изменения толщины срезаемого слоя
на участках главной, переходной и зачищающей кромок
Она характеризуется сочетанием больших радиусов на переходно-зачищающей кромке и рациональных углов в плане на участке главной режущей кромки.
Увеличение радиуса R благоприятно влияет не только на шероховатость обработанной поверхности, но и на интенсивность изнашивания инструмента в окрестности вершины резца.
Уменьшению интенсивности изнашивания на участке зачищающей кромки способствует также создание рациональных углов наклона главной и зачищающей кромок.
Зачищающая кромка должна быть расположена в основной плоскости, т. е. под углом l =0°. Это необходимо для обеспечения наименьшей шероховатости обработанной поверхности.
Переходную и главную режущие кромки целесообразно наклонить под углом l = 15° (рис. 2.43).
Рис. 2.43. Форма режущего лезвия с криволинейной
переходно-зачищающей кромкой, различными углами наклона
зачищающей и главной кромок и предварительным
притуплением задней поверхности
Другим назначением указанных различных углов наклона главной и зачищающей кромок является отвод стружки от обработанной поверхности и ее завивание.
Увеличение подачи при обработке конкретной поверхности с заданной площадью уменьшает путь резания и, соответственно, не требует малых интенсивностей изнашивания. Поэтому во многих случаях чистовая обработка с увеличенными подачами является не только более эффективным, но и единственно возможным способом удовлетворения требований к точности и качеству обработанной поверхности.
Влияние нароста и застойной зоны на качество обработанной поверхности. При обработке сталей выбор рациональной температуры может быть связан не только с изнашиванием инструмента, но и с требованиями к шероховатости обработанной поверхности. Среди факторов, влияющих на шероховатость обработанной поверхности, важное место занимают нарост или застойная зона на передней поверхности инструмента.
Высота застойной зоны уменьшается с уменьшением толщины срезаемого слоя и увеличением температур q п передней поверхности и q 3 (0) задней поверхности вблизи режущей кромки. При этом уменьшается и шероховатость обработанной поверхности.
В ряде случаев (например, при точении сталей невысокой твердости) увеличение температуры передней поверхности и уменьшение шероховатости обработанной поверхности могут быть достигнуты путем уменьшения переднего угла.
Таким образом, если повышение износостойкости инструмента требует уменьшения температуры и скорости резания, то уменьшение влияния застойной зоны на расчетную шероховатость требует увеличения температуры. Таким образом, оптимальными для чистового точения следует считать минимальные скорости резания и температуры, обеспечивающие требуемую шероховатость обработанной поверхности.
Для уменьшения влияния застойной зоны на шероховатость обработанной поверхности при чистовой обработке не следует применять упрочняющих фасок на передней поверхности, увеличивающих высоту застойной зоны, но можно применять стабилизирующие фаски или полную переднюю поверхность.
Назначение рациональной скорости резания . На практике обычно пользуются рекомендациями, полученными эмпирически. Они могут быть представлены в виде таблиц. Проиллюстрируем сказанное практическими рекомендациями «Сандвик Коромант» (табл. 2.1 и 2.2).
Таблица 2.1
Номинальные значения скоростей резания v 15 для точения
сталей резцами с твердосплавными пластинами S6 (Р40, Т5К10)
Таблица 2.2
Значения поправочного коэффициента К Т на скорость резания
в зависимости от стойкости инструмента
| Период стойкости Т, мин | |||||||
| Коэффициент К Т | 1,1 | 1,0 | 0,95 | 0,90 | 0,87 | 0,80 | 0,75 |
. (2.96)
Если принять в качестве рациональной стойкости не 15 мин, как рекомендует Сандвик, а 60 мин, то поправочный коэффициент K T =0,75.
Другой метод назначения рациональной скорости резания связан с анализом температур и интенсивностей изнашивания инструмента.
Воспользовавшись программой для расчета температуры, построим графики зависимости температуры от скорости резания, соответствующие рациональному диапазону изменения температуры передней поверхности 800–900 °С (рис. 2.44).
Рис. 2.44. Влияние скорости резания на температуры передней, задней поверхностей и на среднюю температуру (температуру
резания) при точении стали 45 (НВ=2290 МПа ) твердосплавным резцом Р30 (Т5К10), j =60°, r =1,2 мм , g =10°, z =2, при подаче
s = 0,6 мм/об , глубине резания t =5 мм , h з =1 мм
Рациональная скорость резания, рекомендованная «Сандвик», соответствует температуре передней поверхности – около 800–820 °С. Таким образом, эту температуру можно считать рациональной для черновой обработки стальных деталей и по ней назначать скорости резания.
Таблица 2.3
Пример назначения режима резания и параметров
режущего инструмента при черновой обработке
При чистовой обработке скорость резания также можно назначать, ориентируясь по температуре (рис. 2.45).
Рис. 2.45. Влияние скорости резания на температуру при точении стали НВ=2290 МПа
Меньшим температурам соответствует более высокая стойкость инструмента, но и большая шероховатость обработанной поверхности в связи с влиянием застойных зон и наростов. При увеличении температуры шероховатость поверхности уменьшается, но наряду с этим уменьшается и стойкость инструмента.
Таблица. 2.4
Пример назначения режимов резания и параметров
режущего инструмента при чистовой токарной обработке
Технологические и физические ограничения, учитываемые при оптимизации технологической операции.
В качестве целевой функции принято использовать технологическую себестоимость обработки . Однако на практике иногда применяют более простые критерии. К ним относятся производительность обработки
П = vst = max (илиП = vs = max) , (2.98)
а также площадь обработанной поверхности (или путь резания)
F=vsT (илиL=vT), (2.99)
качественно характеризующие расход режущего инструмента.
С математической точки зрения обеспечение максимальной производительности или минимальной себестоимости черновой лезвийной обработки представляет собой задачу поиска условного экстремума: найти максимум (минимум) некоторой целевой функции при условиях (ограничениях), имеющих вид неравенств (или равенств), связывающих независимые переменные (факторы).
При этом скорость резания v и подача s и стойкость инструмента T связаны с другими переменными и постоянными величинами, характеризующими условия резания.
Условия резания описываются двумя группами характеристик.
К первой группе относятся постоянные (или условно-постоянные) характеристики, которые называют параметрами. К параметрам относят прочностные и теплофизические характеристики обрабатываемого материала, наличие и свойства литейной корки, жесткость технологической системы, прочность ее элементов, размеры обрабатываемых поверхностей заготовок и деталей, требования к шероховатости и качеству обработанных поверхностей, характеристики металлорежущего оборудования, размеры режущих пластин, характеристики износостойкости инструмента.
Ко второй группе относятся регулируемые и изменяемые характеристики условий резания, которые будем называть факторами. К факторам следует отнести геометрические параметры режущего лезвия (передний угол g , углы в плане j, j п, j 1 главной, переходной и зачищающей кромок и радиус закругления вершины R , размеры упрочняющей и стабилизирующей фасок f 1 , f 2 на передней поверхности, задние углы a и a 1 , углы наклона l, l 1 главной и зачищающей режущих кромок, а также марки инструментального материала, износостойких покрытий и смазочно-охлаждающих жидкостей. К числу факторов могут относиться также глубина резания t , подача s и скорость резания v .
Эти факторы связаны между собой и с параметрами условий резания. Формулирование и математическая запись этих связей (ограничений) представляет собой главную проблему, определяющую успех оптимизации режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов.
Некоторые из этих ограничений (или условий) отражают технологические требования. Например, обеспечить шероховатость и точность обработанной поверхности не выше заданных, выдержать условие, чтобы мощность резания не превышала допускаемого значения, чтобы силы резания не были выше допускаемых прочностью инструмента и механизмов станка, чтобы фактические характеристики износостойкости инструмента были не ниже, заданных и т. д.
Для записи этих ограничений, как правило, могут быть использованы физические характеристики процесса резания (силы и температуры резания, интенсивности изнашивания поверхностей инструмента), зависящие как от независимых переменных (факторов), так и от условий резания.
Эти зависимости могут быть представлены в виде упрощенных (иногда эмпирических) формул или более сложных алгоритмов вычисления характеристик процессов стружкообразования и изнашивания инструмента. Основная проблема заключается в том, чтобы сформулированные и записанные ограничения оставались справедливыми при изменении условий резания. Эмпирические уравнения, как правило, не удовлетворяют этим требованиям.
Большое число параметров, характеризующих условия резания и подлежащих определению факторов, а также исключительно сложные связи между физическими характеристиками процесса резания и факторами затрудняют решение поставленной задачи.
Кроме того, одни факторы имеют количественные измерения и изменяются непрерывно в некоторой области, другие – характеризуются только качественно и изменяются дискретно. Из большого числа подлежащих определению факторов могут быть выделены выбор рационального инструментального материала, рациональной формы режущего лезвия и определение глубины резания t , подачи s , угла в плане j и скорости резания v .
Принимая во внимание влияние этих факторов на температуру и силы резания, можно принять следующую последовательность их определения: в первую очередь выбираются инструментальный материал и форма режущего лезвия, затем определяется глубина резания, после нее – подача и угол в плане, в последнюю очередь – скорость резания. Все остальные факторы определяются либо в зависимости от основных, либо с помощью дополнительного анализа их влияния на целевую функцию (производительность или себестоимость обработки).
Учитывая большое число технологических и физических ограничений, сложность взаимосвязей между различными факторами и характеристиками процесса резания, оптимизация режима резания и геометрических параметров режущих инструментов практически сводится к выявлению области допускаемых ограничениями рациональных значений этих факторов.
Учет других ограничений по силам. На черновых переходах должна быть произведена проверка по допускаемой силе Р Z * :
P z <Р Z * . (2.100)
Допускаемая сила Р Z * может быть определена, например, по крутящему моменту, допускаемому прочностью коробки скоростей станка.
Аналогично проверяется ограничение по силе Р x * , допускаемой прочностью механизма подачи.
P x
(2.101)
Если условия (2.100–2.101) не выполняются, то возможно одно из двух решений. Первое заключается в уменьшении толщины срезаемого слоя и повторении расчета, второе – во введении дополнительного прохода, обеспечивающего требуемое колебание припуска при принятой подаче.
При необходимости выполняется проверка по мощности резания:
(2.102)
Методы обработки без снятия стружки все больше применяют для деталей в связи с ужесточением эксплуатационных характеристик машин: высокой производительности, быстроходности, прочности, точности и др. Такой обработке подвергают предварительно подготовленные поверхности.
Если формы заготовок приблизить к формам готовых деталей, то ответственные поверхности можно обрабатывать шлифованием и затем окончательно одним из методов обработки без снятия стружки. Предоставляется возможность уменьшить количество отходов и упростить обработку.
Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т.е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Детали становятся менее чувствительными к усталостному разрушению, повышаются их коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки. В ходе обработки шаровидная форма кристаллитов поверхности металла может измениться, кристаллиты сплющиваются в направлении деформации, образуется упорядоченная структура волокнистого характера. Поверхность заготовки принимает требуемые формы и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным.
В зоне обработки не возникает высокая температура, поэтому в поверхностных слоях фазовые превращения не происходят.
Обработку без снятия стружки выполняют на многих металлорежущих станках и установках, используя специальные инструменты. Созданы также особые станки, на которых наряду с резанием заготовки обрабатывают пластическим деформированием. Методы чистовой обработки используют для всех металлов, способных пластически деформироваться, но наиболее эффективны они для металлов с твердостью до НВ 280.
ОБКАТЫВАНИЕ И РАСКАТЫВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Обкатыванием и раскатыванием отделывают и упрочняют цилиндрические, конические, плоские и фасонные наружные и внутренние поверхности.
Сущность этих методов состоит в том, что в результате давления поверхностные слои металла, контактируя с инструментом высокой твердости, оказываются в состоянии всестороннего сжатия и пластически деформируются. Инструментом являются ролики и шарики, перемещающиеся относительно заготовки. Обкатывают, как правило, наружные поверхности, а раскатывают внутренние цилиндрические и фасонные поверхности. При обкатывании роликами основными параметрами режима упрочнения являются давление в зоне контакта с роликом, число его проходов, подача и скорость обкатывания. Глубину деформированного слоя определяет давление.
АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ
Малой шероховатости поверхности и ее упрочнения можно достичь алмазным выглаживанием. Сущность этого метода состоит в том, что оставшиеся после обработки резанием неровности поверхности выглаживаются перемещающимся по ней прижатым алмазным инструментом. Алмаз, закрепленный в державке, не вращается, а скользит с весьма малым коэффициентом трения. Рабочая часть инструмента выполнена в виде полусферы, цилиндра или конуса. Чем тверже обрабатываемый материал, тем меньше радиус скругления рабочей части алмаза.
Преимущества алмазного выглаживания состоят в повышении эксплуатационных свойств обработанных поверхностей, снижении шероховатости поверхности, отсутствии переноса на обрабатываемую поверхность посторонних частиц, возможности обработки тонкостенных деталей и деталей сложной конфигурации, простоте конструкции выглаживателей.
Заготовки обрабатывают на станках токарной группы.
Силы прижатия алмаза к обрабатываемой поверхности сравнительно малы и колеблются в интервале 50 ... 300 Н. Процесс выглаживания ведут со смазыванием веретенным маслом.
Дорнование (дорнирование) – вид обработки заготовок без снятия стружки. Размеры поперечного сечения инструмента больше размеров поперечного сечения отверстия заготовки на величину натяга.
Виды дорнования
Дорнование подразделяют на поверхностное и объёмное. При поверхностном дорновании пластически деформируется поверхностный слой, при объёмном – пластическое деформирование происходит по всему поперечному сечению обрабатываемой детали. Поверхностное дорнование относят к методам поверхностного пластического деформирования (ППД), а объёмное дорнование к методам обработки металлов давлением (ОМД).
9.УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ДЕТАЛЕЙ
Упрочняющую обработку предпринимают для увеличения сопротивления усталости деталей. Методы упрочнения основаны на локальном воздействии инструмента на обрабатываемый материал. При этом возникают многочисленные зоны воздействия на весьма малых участках поверхности, в результате чего создаются очень большие местные давления. Многочисленные контакты с инструментом при-водят к упрочнению поверхностного слоя. В поверхностных слоях возникают существенные напряжения сжатия.
Прочность конструкционных материалов повышается благодаря воздействию нагрузок, создающих эффективные препятствия для движения несовершенств кристаллической решетки.
Распространено упрочнение нанесением ударов по поверхности заготовки шариками, роликами, различными бойками.
При статическом упрочнении на поверхность заготовки воздействуют вращающимися роликами в процессе обкатывания или раскатывания.
Распространено дробеструйное динамическое упрочнение. Готовые детали машин подвергают ударному действию потока дроби в специальных камерах, где дробинки с большой скоростью перемещаются под действием потока воздушной струи или центробежной силы.
Этот метод применяют для таких изделий, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин, штоки, штампы.
Эффект деформационного упрочнения повышается при использовании импульсных нагрузок, в частности взрывной волны. При упрочении взрывом необходимы энергоноситель и среда, передающая давление на упрочняемую деталь. В качестве энергоносителя используют бризантные взрывчатые вещества, обеспечивающие как поверхностные, так и сквозные упрочнения деталей.
76. Электрофизические и электрохимические (ЭФЭХ) методы обработки основаны на непосредственном воздействии различных видов энергии (электрической, химической и др.) на обрабатываемую заготовку. При обработке заготовок этими методами отсутствует силовое воздействие инструмента на заготовку или оно на-столько мало, что практически не влияет на суммарную погрешность обработки. Эти методы позволяют изменять форму обрабатываемой поверхности заготовки и влиять на состояние поверхностного слоя. Так, в некоторых случаях наклеп обработанной поверхности не образуется, дефектный слой незначителен, удаляются прижоги поверхности, полученные при шлифовании, повышаются коррозионные, прочностные и другие эксплуатационные характеристики поверхностей деталей.
При электроэрозионной обработке (ЭЭО) используют явление эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсов электрического тока. Заготовку и инструмент, изготовленные из токопроводящих материалов, подключают к источнику тока -генератору импульсов (ГИ) и помещают в диэлектрическую жидкость.
Электрохимические методы обработки основаны на законах анодного растворения металлов при электролизе. При прохождении электрического тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющейся анодом, происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.
Производительность процессов зависит в основном от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого токопроводящего материала и плотности тока.
Ултразвуковая обработка материалов -разновидность механической обработки -основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. Источником энергии служат ультразвуковые генераторы тока с частотой 16 ... 30 кГц. Инструмент получает колебания от ультразвукового преобразователя с сердечником из магнитострикционного материала. Эффектом магнитострикции обладают никель, железо-никелевые сплавы (пермендюр), железо-алюминиевые сплавы (альфер), ферриты.
К лучевым методам формообразования поверхностей деталей машин относят электронно-лучевую и светолучевую (лазерную) обработку
Электронно-лучевая обработка основана на превращении кинетической энергии направленного пучка электронов в тепловую. Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча позволяет обрабатывать заготовки за счет нагрева, расплавления и испарения материала с узколокального участка.
Светолучевая (лазерная) обработка основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность обрабатываемой заготовки. Источником светового излучения служит лазер - оптический квантовый генератор (ОКГ).
77. Особенности устройства металлообрабатывающих станков с ЧПУ. Назначение и основные преимущества станков .
Металлорежущие станки с системами ЧПУ применяют как для выполнения простых операций, так и для обработки сложных фасонных деталей. Системы ЧПУ обеспечивают высокий уровень автоматизации станков, включая автоматическую смену режущих инструментов и заготовок, изменение режимов резания, получение размеров поверхностей деталей. Станки с ЧПУ имеют большую производительность, чем универсальные станки. Станки с ЧПУ, изготовляемые на базе серийных, имеют коробку скоростей с передвижными зубчатыми блоками или оснащены бесступенчатым приводом главного движения. Механизм подачи станка обеспечивает перемещение заготовки, установленной на столе, в двух взаимно перпендикулярных направлениях – продольном и поперечном. Шпиндель станка вместе с ползуном перемещается в вертикальной плоскости. Эти три движения осуществляются от трех исполнительных механизмов. Каждый из них состоит из электродвигателя (М2 М3 М4), который управляет гидродвигателем (Г2 Г3 Г4). Гидродвигатели приводят в движение рабочие органы станка (стол и ползун) через зубчатые колеса и шариковые винтовые пары (2,3,4). Каждому импульсу, поступающему от системы ЧПУ, соответствует перемещение ползуна со шпинделем или стола на 0.01 мм. Консоль станка со столом и салазками имеет установочное вертикальное перемещение от гидродвигателя Г1 через пару конических колес 18/72 и винтовую пару 1.
Программа работы станка задается с помощью чисел в закодированном виде на программоносителе – перфорированной бумажной ленте.
Виды и сущность программного управления металлообрабатывающими станками. Упрощенная структурная схема цикловой системы управления. Классификация числовых систем программного управления (СЧПУ). Упрощенная структурная схема СЧПУ.
1. В зависимости от способа управления исполнительным органом различают: позиционные, контурные и универсальные системы.
2. В зависимости от наличия обратной связи системы управления могут быть замкнутыми, или закрытыми, и разомкнутыми, или открытыми.
3. В зависимости от способа отсчета перемещения различают системы управления с абсолютным и относительным отсчетом. В первом случае отсчет ведется относительно начала системы координат: x1, y1, x2, y2 и т. д., во втором случае задаются приращения: Δx1, Δy1, Δx2, Δy2 и т. д.
4. В зависимости от чисел управляемых координат различают одно-, двух-, трех-, четырех-, пятикоординатные системы управления. Из них какое-то число координат управляется одновременно (параллельно), а какое-то - последовательно.
5. В зависимости от элементной базы и уровня использования; ЭВМ различают системы первого, второго, третьего поколения.
Устройства ЧПУ первого поколения не имели встроенного интерполятора. Программа, записанная на перфоленту при помощи вынесенного интерполятора, переписывалась на магнитную ленту, которую использовали для управления станком.
Устройства ЧПУ второго поколения имеют встроенный интерполятор и управляются от перфоленты. Для подготовки перфоленты используется ЭВМ.
Устройства ЧПУ третьего поколения (системы CNC) имеют встроенный микропроцессор. Это позволяет: вместо аппаратного обеспечения функций системы управления использовать программное обеспечение; реализовать более гибкий процесс программирования (ввод программы с клавиатуры, подготовка программы при изготовлении первой детали); использовать дисплей и режим диалога; использовать как программоноситель не только перфоленту, но и компакт-кассеты, диски с памятью и др.
79. Металлообрабатывающий станок - агрегатный механизм, предназначен для обработки металлических и неметаллических заготовок
Металлообрабатывающие станки делят на:
1. Токарные (специализированные, одношпиндельные, многошпиндельные, револьверные, карусельные)
2. Сверлильные (вертикально сверлильные, одношпиндельные, многошпиндельные, горизонтально сверлильные, радиально сверлильные)
3. Шлифовальные (кругошлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные, притирочные, полировочные)
4. Комбинированные
5. Зубо- и резьбообрабатывающие (резьбонарезные, зубосторогальные)
6. Фрезерные (вертикально-консольные, горизонтально-консольные)
7. Строгальные, долбежные, протяжные (одностоечные, двухстоечные)
8. Разрезные (резцом, абразивным кругом, гладким диском)
9. Разные (балансировочные)
По универсальности:
Универсальные
Широкого назначения
Специализированные
Специальные
По точности изготовления:
Нормальной точности
Высокой точности
По степени механизации:
С ручным управлением
Полуавтоматы
Автоматы
80. Автоматическая линия - это система автоматически действующих станков, связанных транспортирующими средствами имеющая единое управляющее устройство. Часто линии изготовляют для обработки вполне определенных деталей (например, картеров коробок скоростей автомобиля). Однако, если конструкция детали изменится, данная линия окажется непригодной для дальнейшего использования. Чтобы этого не случилось, используют принцип агрегатировани. Автоматические линии можно разделить на синхронные и несинхронные. В синхронных линиях (рис. 6.121, а) заготовки | передаются непосредственно от одного станка 2 к другому с помощью транспортного устройства. Это устройство перемещает одновременно все заготовки на шаг l. Станки в линии устанавливают так, чтобы можно было одновременно обрабатывать заготовки с двух сторон. Поворотный стол 3 позволяет последовательно поворачивать заготовки на 90° для того, чтобы на втором участке линии обрабатывать другие стороны.
В несинхронных линиях (рис. 6.121, 6) используют магазины-накопители 4, Их устанавливают между отдельными участками станков. Если, например, участок || вы отдельными участками станков. Если, например, участок || вышел из строя, то участок
Продолжает работать, потребляя заготовки из накопителя. В свою очередь, продолжает работать и участок |. Заготовки 2, обработанные на станках 1, поступают в позицию 3 и оттуда в накопитель по штриховой стрелке А. Такие линии более производительны, так как простои их значительно сокращены. Автоматические линии могут управляться непосредственно ЭВМ, которые обеспечивают более широкий круг выполняемых работ, нежели в линиях, описанных выше. Автоматические линии обладают высокой производительностью. ГИБКИЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА Современные средства автоматизации, которыми оснащены автоматические линии, цехи и заводы, имеют существенный недостаток - они могут быть рационально использованы в массовом производстве. Однако наиболее распространенным типом производства является серийный. Возможность быстрого переналаживания оборудования в условиях серийного производства при изготовлении даже небольших партий заготовок обеспечивают гибкие автоматические производства (ГАП). ГАП организуется на базе оборудования, управляемого ЭВМ с помощью программ. Смена программ производится достаточно просто и быстро, при этом оборудование быстро переналаживается на изготовление другой детали. Использование ЭВМ позволяет осуществлять очень сложные способы управления. Кроме изменения движения рабочих органов, машина может обучаться, поднастраиваться в процессе работы, определенным образом реагировать на различные внешние возмущения. Гибкими могут быть линия, участок, цех, завод. Все элементы производства управляются единой системой. Согласованно, в автоматическом режиме работают транспортные устройства, склады заготовок и деталей, система смены и установки инструментов, устройства контроля продукции и т. д. В производственном процессе ГАП человек непосредственно участия не принимает. ГАП функционирует на основе так называемой безлюдной технологии. ГАП способствует резкому увеличению производительности труда в условиях серийного производства, позволяет очень быстро переходить на изготовление сходной, но другой продукции, обеспечивает повышение качества продукции за счет стабильных режимов обработки, автоматического устранения возможных ошибок, позволяет сократить цикл обработки, улучшает условия труда рабочих, обслуживающих весь комплекс.
©2015-2017 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Для того чтобы обычную заготовку превратить в подходящую деталь для механизма, используют токарные, фрезерные, шлифовальные и прочие станки. Если фрезерные необходимы для изготовления более сложных деталей, например, зубчатых колес, нарезания шлицов, то токарные применяются для создания более простых деталей и придания им необходимой формы (конус, цилиндр, сфера). Режимы резания при токарной обработке очень важны, поскольку, например, для ломкого металла необходимо использовать меньшую скорость вращения шпинделя, чем для прочного.
Особенности токарной обработки
Для того чтобы выточить определённую деталь на токарном станке, как правило, используют резцы. Они бывают самых различных модификаций и классифицируются по виду обработки, направлению подачи и форме головки. Кроме того, резцы выполняются из различных материалов: легированная сталь, углеродистая, инструментальная, быстрорежущая, вольфрам, твердый сплав.
Выбор того или иного зависит от материала обрабатываемой детали, её формы и способа обтачивания. Режимы резания при токарной обработке обязательно учитывают эти все нюансы. При точении обрабатываемая деталь закрепляется в шпинделе, он выполняет главные вращательные движения. В суппорте устанавливается инструмент для обработки, и движения подачи совершаются непосредственно им. В зависимости от используемого станка можно обрабатывать как очень мелкие детали, так и крупные.
Основные элементы
Какие элементы могут быть использованы? Несмотря на то что точение - это не всегда очень легкая операция, основные его элементы - это скорость, подача, глубина, ширина и толщина. Все эти показатели зависят в первую очередь от материала обрабатываемой детали и размера. Для очень маленьких деталей, например, выбирают наименьшую, поскольку даже 0,05 миллиметров, которые случайно срезали, могут привести к браку всей детали.
Кроме того, очень важными показателями, от которых зависит выбор режимов резания при токарной обработке, являются этапы, на которых она производится. Рассмотрим основные элементы и этапы металлорезания более детально.
Черновая, получистовая и чистовая обработка
Превращение заготовки в необходимую деталь - сложный и трудоемкий процесс. Он делится на определенные этапы: черновую, получистовую и чистовую обработку. Если деталь несложная, то промежуточный (получистовой) этап, как правило, не учитывается. На первом этапе (черновом) деталям придают необходимую форму и примерные размеры. При этом обязательно оставляют припуски на последующие этапы. Например, дана заготовка: D=70 мм и L= 115 мм. Из неё необходимо выточить деталь, первым размером которой будет D 1 = 65 мм, L 1 = 80 мм, а вторым - D 2 = 40 мм, L 2 = 20 мм.
Черновая обработка будет заключаться в следующем:
- Подрезать торец на 14 мм.
- Проточить диаметр по всей длине на 66 мм
- Проточить второй диаметр D 2 = 41 мм на длину 20 мм.
На этом этапе мы видим, что деталь была обработана не полностью, но максимально приближена к её форме и размеру. А припуск на общую длину и на каждый из диаметров составил по 1 мм.
Чистовая обработка данной детали будет заключаться в следующем:
- Выполнить чистовое подрезание торца с необходимой шероховатостью.
- Проточить по длине 80 мм в диаметр 65 мм.
- Выполнить чистовое точение по длине 20 мм в диаметр 40 мм.
Как мы видим, чистовая обработка требует максимальной точности, по этой причине и скорость резания в ней будет меньше.
С чего начать расчет
Для того чтобы рассчитать режим резания, в первую очередь необходимо выбрать материал резца. Он будет зависеть от материала обрабатываемой детали, вида и этапа обработки. Кроме того, более практичными считаются резцы, в которых режущая часть съёмная. Иными словами, необходимо подобрать лишь материал режущей кромки и закрепить её в Самым выгодным режимом считается тот, при котором затраты на изготавливаемую деталь будут наименьшими. Соответственно, если выбрать не тот режущий инструмент, он, скорее всего, сломается, а это принесет убытки. Так как же определить необходимый инструмент и режимы резания при токарной обработке? Таблица, представленная ниже, поможет выбрать оптимальный резец.
Толщина срезаемого слоя
Как уже говорилось ранее, каждый из этапов обработки требует той или иной точности. Очень важными эти показатели являются именно при вычислении толщины срезаемого слоя. Режимы резания при токарной обработке гарантируют подбор самых оптимальных значений для вытачивания деталей. Если же ними пренебречь и не выполнить расчет, то можно сломать как режущий инструмент, так и саму деталь.
Итак, в первую очередь необходимо выбрать толщину срезаемого слоя. Когда резец проходит по металлу, он срезает определенную его часть. Толщина или глубина резания (t) - это расстояние, которое будет снимать резец за один проход. Важно учитывать, что для каждой последующей обработки необходимо выполнять расчет режима резания. Например, следует выполнить наружное точение детали D = 33,5 мм на диаметр D 1 =30,2 мм и внутренне растачивание отверстия d = 3,2 мм на d 2 = 2 мм.
Для каждой из операций расчет режимов резания при токарной обработке будет индивидуальным. Для того чтобы рассчитать глубину резания, необходимо из диаметра после обработки вычесть диаметр заготовки и разделить на два. На нашем примере получится:
t = (33,5 - 30,2) / 2 = 1,65 мм
Если диаметры имеют слишком большую разницу, например 40 мм, то, как правило, её необходимо разделить на 2, и полученное число будет количеством проходов, а глубина будет соответствовать двум миллиметрам. При черновом точении можно выбирать глубину резания от 1 до 3 мм, а при чистовом - от 0,5 до 1 мм. Если же выполняется подрезание торцевой поверхности, то толщина снимаемого материала и будет глубиной резания.
Назначение величины подачи
Расчет режимов резания при токарной обработке невозможно представить без величины перемещения режущего инструмента за один оборот детали - подачи (S). Её выбор зависит от требуемой шероховатости и степени точности обрабатываемой детали, если это чистовая обработка. При черновой допустимо использовать максимальную подачу, исходя из прочности материала и жесткости её установки. Выбрать необходимую подачу можно при помощи таблицы ниже.
После того как S была выбрана, её необходимо уточнить в паспорте станка.
Скорость резания
Очень важными значениями, влияющими на режимы резания при токарной обработке, являются скорость резания (v) и частота вращения шпинделя (n). Для того чтобы вычислить первую величину используют формулу:
V = (π х D х n) / 1000,
где π - число Пи равное 3,12;
D - максимальный диаметр детали;
n - частота вращения шпинделя.
Если последняя величина остается неизменной, то скорость вращения будет тем больше, чем больше диаметр заготовки. Данная формула подходит, если известна скорость вращения шпинделя, в противном случае необходимо использовать формулу:
v = (C v х K v)/ (T m х t х S),
где t и S - уже рассчитанная глубина резания и подача, а C v , K v , T - коэффициенты, зависящие от механических свойств и структуры материала. Их значения можно взять в таблицах режимов резания.
Калькулятор режимов резания
Кто же может помочь выполнить расчет режимов резания при токарной обработке? Онлайн-программы на многих интернет-ресурсах справляются с данной задачей не хуже человека.
Существует возможность использовать утилиты как на стационарном компьютере, так и на телефоне. Они очень удобные и не требуют особых навыков. В поля необходимо ввести требуемые значения: подачу, глубину резания, материал заготовки и режущего инструмента, а также все необходимые размеры. Это позволит получить комплексный и быстрый расчет всех необходимых данных.