Методы обработки заготовок деталей машин

Факторы, влияющие на точность. Пути повышения точности механической обработки.

Точность – степень приближения истинного значения параметра к его номинальному значению. Точность деталей определяется точностью их формы, точностью размеров и точностью взаимного расположения поверхностей.

По мнению проф. Овсеенко А.Н., точность определяется следующими основными факторами:

- конструкцией

- изготовлением деталей

- сборкой

- контролем

Качество конструкции зависит от:

- конструктивных решений

- технологичности конструкции

- правильности расчетов (кинематических, размерных),

- квалификации конструктора

Качество изготовления зависит от:

- структуры технологического процесса,

- базирования,

- методов обработки,

- оборудования,

- режущего инструмента,

- обрабатываемого материала,

- вида заготовки,

- квалификации работающего, т.е.

Качество сборки зависит от:

- технологического процесса,

- уровня взаимозаменяемости,

- базирования при сборке,

- метода сборки,

- оборудования (оснастки),

- режимов,

- квалификации работающего, т.е.

Качество контроля зависит от:

- метода контроля,

-базирования детали (узла),

- средств контроля,

- базирования средств контроля,

- квалификации работающего, т.е.

Механическая обработка: лезвийная, абразивная. Технологические возможности и области применения Получение заданных форм, размеров и шероховатости поверх- ностей деталей машин достигается обычно соответствующей обра- боткой заготовок. Доминирующее значение в современном машино- строении имеет удаление металла в виде стружки (обработка резани- ем); применяется также обработка пластическим деформированием, термическая и химико-термическая обработка. Наряду с обработкой на станках используется и слесарная обработка особенно в единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах для пригонки сопрягаемых деталей машин. Предварительная обработка литых и кованых заготовок пре- дусматривает удаление заусенцев, пригара, прибылей и напусков. Очистка производится на обдирочно-шлифовальных станках, круп- ные заготовки обрубаются пневматическими зубилами, зачищаются шлифовальными машинками. Очистку поверхностей производят также вращающимися прово- лочными щетками или в дробеструйных камерах. Мелкие заготовки очищают большей частью в очистных вращающихся барабанах, в струе рабочей жидкости, состоящей из кальцинированной соды, воды, и направляемой под давлением на поверхность обрабатываемой заго- товки. Поковки и штамповки из высокоуглеродистых сталей, чугун- ные и стальные отливки подвергают зачастую термической обработке (отжигу или нормализации) для улучшения структуры и обрабаты- ваемости. Заготовки подвергаются обработке: 1) металлическими инструментами: резцами, в том числе вибро- резанием, фрезами, сверлами, зенкерами, развертками, протяжками и т.д. 2) абразивными инструментами: шлифованием, в том числе об- работка алмазными кругами, хонингованием, суперфинишем, ульт- рофинишем, притиркой, полированием, шлифованием и полировани- ем лентами, обработкой абразивной струей. 3) без удаления металла: термической и химико-термической, пластическим деформированием (упрочняющая технология) – обка- 57 тывание поверхностей роликами и шариками; обработка отверстий шариками, оправками и раскатками; а также дробеструйный наклеп. 4.2 Методы физико-технической обработки Электромеханическая обработка подразделяется на электроме- ханическое точение и электромеханическое сглаживание. Электромеханическое точение осуществляется в условиях ме- стного нагрева снимаемого слоя металла при подводе в зону резания электротока большой силы (300-1000 А) и малого напряжения (1-5 В). Нагревом охватывается зона перед режущей кромкой резца, что сни- жает силы резания и благоприятно сказывается на уменьшении шеро- ховатости обработанной поверхности. Электромеханическое сглаживание основано на деформирова- нии роликом или полировальником скользящего трения микронеров- ностей поверхности с подогревом ее электротоком. Получается шеро- ховатость поверхности Ra=0,32. Сочетание теплового (температура в зоне контакта достигает 800-900°C) и силового воздействия изменяет структуру и механические свойства поверхностного слоя (на глубину 0,1-0,15 мм), повышая его твердость и износостойкость. Электроэрозионная обработка предназначена для обработки особо труднообрабатываемых конструкционных материалов с помо- щью электрических разрядов, причем к заготовке подводится поло- жительный заряд, а к электроду – отрицательный заряд. Электроэрозионная обработка может выполняться четырьмя способами: 1) Электроискровая обработка основана на использовании кратковременных искровых зарядов с частичным их переходом в ду- говой разряд получаемых от электрического генератора импульсов. Деталь и инструмент помещаются в диэлектрическую жидкость, ко- торая препятствует расширению зоны действия разряда, способствуя концентрации тепловой энергии на малом участке поверхности. Тем- пература достигает 10000°C и вызывает быстрый износ электродов- инструментов. Метод малопроизводителен, т.к. продолжительность паузы между разрядами в 8-10 раз превышает продолжительность са- мого разряда. 2) При электроимпульсной обработке специальный генератор дает более продолжительный и мощный разряд, что снижает темпера- туру до 4000-5000°C и уменьшает износ инструмента. Производи- тельность повышается в десятки раз. Этим методом можно обрабаты- 58 вать сложные фасонные поверхности с точностью до 0,03-0,05 мм и отверстия с точностью 0,01-0,02 мм. 3) При анодно-механической обработке для создания кратко- временных разрядов используется быстрое перемещение инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Инструментом служит либо вращающийся металлический диск, либо движущаяся бесконечная металлическая лента или проволока, к которой подводиться отрица- тельный заряд. В зону обработки подается электролит, который соз- дает на поверхности заготовки токонепроводящую изолирующую пленку. При соприкосновении заготовки с инструментом он на не- больших участках удаляет пленку и в этих местах возникают кратко- временные дуговые разряды. 4) При электроконтактном способе для создания кратковре- менных разрядов также используется быстрое перемещение инстру- мента относительно обрабатываемой заготовки. Однако электролит не применяется, и процесс осуществляется преимущественно в воздухе. Скорость перемещения инструмента в 2,5-3 раза больше, чем при анодно-механическом способе. Этот способ позволяет подводить к месту обработки очень большие мощности, измеряемые сотнями кВт. Однако на заготовке остается слой оплавленного металла (глубиной 1-1,5 мм), для удаления которого требуется дополнительная механи- ческая обработка. Электрогидравлическая обработка основана на анодном рас- творении металла с прокачкой электролита между заготовкой и элек- тродом. Этот метод характерен применением постоянного тока на- пряжения 12-25 В, дешевизной электролита (водный раствор пова- ренной соли), отсутствием износа электродов (прокачка электролита предупреждает оседание металла на инструменте-катоде) и большой производительностью обработки, не зависящей от размеров и мате- риала заготовок. Электрогидравлическая обработка обеспечивает точность сложных заготовок – 0,1 мм при глубине дефектного слоя приблизительно равном 0,005-0,05 мм и шероховатость обработан- ной поверхности Ra=2,5-1,25. Электроабразивная обработка основана на электрохимическом растворении твердого материала при механическом удалении продук- тов растворения из зоны обработки. Отличается этот метод от анодно- механической обработки тем, что используется только один инстру- мент – электропроводный абразив, являющийся одновременно и ка- тодом, и инструментом, удаляющим анодную пленку. Электро- 59 абразивная обработка обеспечивает Ra=0,08-0,04 и производитель- ность 20-25 мм 3 /мм при обработке твердосплавных материалов. При ультрозвуковой обработке вибрирующий с определенной амплитудой и частотой инструмент перемещается перпендикулярно к обрабатываемой поверхности. В зону обработки вводится суспензия абразива. Ультразвуковые колебания образуют в жидкости кавитаци- онные пузырьки, захлюпывание которых вызывает гидравлические удары, разрушающие твердые и хрупкие материалы. Наличие абрази- ва ускоряет разрушение материала. Разрушенный материал удаляется из зоны обработки вместе с циркулирующей суспензией абразива. Инструмент внедряется в обрабатываемую заготовку и воспроизводит в ней отверстие соответствующей формы и размера. Применяется также ультразвуковое шлифование и хонингование. Для ведения ультразвуковой обработки применяют станки, ра- ботающие в диапазоне частот 15-30 кГц с амплитудой колебаний – 0,05 мм и выходной мощностью 0,2-10 кВт. Этим методом обрабаты- вают сложные профили в твердых и хрупких материалах (тантал, мо- либден, алмаз, стекло, фарфор и т.д.), при этом обеспечивается 6-7 квалитет точности и шероховатость Ra=0,16-0,04. Обработка металлов электронным лучом осуществляется в ва- кууме на установках, позволяющих создавать концентрированный поток электронов по направлению к обрабатываемой заготовке. На- правление потока электронов корректируется электромагнитными ка- тушками и собирается в фокус электромагнитной линзой. Рабочая температура достигает 6000°C, что приводит к испарению металла, образуя в заготовке отверстие диаметром 0,001 мм или прорезь ши- риной до 0,04 мм с ровными краями. Метод позволяет обрабатывать разнообразные материалы с высокой степенью точности. При обработке дуговой плазменной струей температура дости- гает 15000°C. Этим методом можно резать, наносить покрытия и вы- полнять другую обработку заготовок из разнообразных материалов- проводников, полупроводников и диэлектриков. Кроме разделитель- ной резки, можно осуществлять строгание плоскостей, подготовку под сварку кромок листов из нержавеющей стали и других металлов и сплавов. Обработка с применением квантовых генераторов (лазеров). Оптический квантовый генератор (лазер) состоит из активного веще- ства (например, кристалла синтетического рубина с примесью хрома длинной 50 мм и диаметром 5 мм), объемного резонатора, образован- 60 ного двумя полупрозрачными зеркалами, источника питания и источ- ника возбуждения – спиральной стеклянной трубки, мощной газораз- рядной лампы, которая обвивает кристалл рубина. Чередующимися вспышками лампы атомы хрома в рубиновом кристалле возбуждаются и переводятся на более высокий энергетиче- ский уровень. В рубине возникает избыток возбужденных атомов. Посторонний квант, встретившись с насыщенным энергией атомом, выбивает у него квант, и вдоль кристалла летят уже два кванта, кото- рые по дороге выбивают все новые и новые кванты, т.е. процесс при- обретает характер лавины. Торцы кристалла рубина тщательно отпо- лированы, и один из них полупосеребрен, а второй посеребрен и яв- ляется зеркалом. Кванты со скоростью света летят от торца к торцу и, благодаря все нарастающей мощности, наконец, прорываются через полупосеребренный торец в виде тонкого красного луча, обладающе- го высокой монохроматичностью (одноцветностью). С помощью линз при непрозрачной преграде возникает световое давление, достигаю- щее миллиона атмосфер. Лазер работает импульсами продолжитель- ностью 1,5 тысячной доли секунды. Лазером прошиваются алмазы, сапфиры толщиной в несколько миллиметров. Луч лазера использует- ся для сварки, плавки, испарения вещества, разрезки и т.д. Конструк- тивным недостатком существующих лазеров является низкий КПД – 0,5%. Электрохимическая обработка. В технологии машиностроения все более тесным становится содружество электричества, химии и механики. Химические реактивы создают на обрабатываемой поверх- ности более мягкую, чем основной металл пленку, электричество ин- тенсифицирует процесс ее образования, а механические установки удаляют нарастающий поляризационный слой. Таким образом, осу- ществляется электрохимические точение, фрезерование, сверление, шлифование. При электрохимическом шлифовании 9/10 металла снимается за счет электрохимического растворения и 1/10 – абразивом. Обработка удешевляется в 5-10 раз. Повышается качество шлифуемой поверхно- сти, т.к. в зоне резания не возникает больших температур.

Дата добавления: 2015-04-30