Обработка на металлорежущих станках

Металлорежущие станки применяются для обработки деталей резанием.

Обработка на металлорежущих станках осуществляется перемещением режущего инструмента относительно обрабатываемой по-поверхности детали.

Главное движение (движение резания — ГД). Скоростью резания называется путь режущей кромки относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени. В шлифовальных станках главное движение осуществляется вращением круга и характеризуется его окружной скоростью.

Движение подач, при котором инструмент врезается в новые участки обрабатываемой поверхности В круглошлифовальных станках движение подачи является сложным и слагается из вращательного движения детали (круговой подачи — КП), продольного перемещения детали или круга (продольной подачи — ПП) подачи на глубину —ПГ.

Скорости подач определяются режущей способностью абразивного инструмента, требованиями к точности и шероховатости обработанной поверхности. Помимо этого, в станках осуществляются и другие движения, связанные с закреплением детали, подачей ее в зону резания перемещением круга в исходное и рабочее положение.

Шлифование, являющееся одним из распространенных видов механической обработки, обеспечивает:

-высокую размерную точность сопряжения деталей в пределах 2—4 мк и меньше;

-высокую точность формы, например, нецилиндричность в пределах 1—3 мк, некруглость — 0,3 — 0,5 мк;

-малую высоту шероховатости обработанной поверхности (у 7— 9 класс), а в отдельных случаях \/10 класс и выше.

При окончательной обработке деталей с малыми припусками (до 0,5 мм) шлифование является наиболее производительным и экономичным процессом.

Усилия резания при шлифовании меньше, чем при точении и фрезеровании, следовательно, и меньше отжатие детали, благодаря чему легче обеспечить точность обработки.

Преимуществом обработки на шлифовальных станках является простота наладки и возможность во время обработки изменять режим резания, снижая его к концу обработки, и снимать тончайшие слои металла.

Токарная обработка

Токарная обработка — один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.

На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки, кольца, муфты, гайки и т.д.

Основными видами работ, выполняемых на токарных станках, являются: обработка цилиндрических, конических, фасонных, торцовых поверхностей, уступов; вытачивание канавок; отрезание частей заготовки; обработка отверстий сверлением, растачиванием, зенкерованием, развертыванием; нарезание резьбы; накатывание.

Инструменты, применяемые для выполнения этих процессов, называются режущими. При работе на токарных станках используются различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки и др.

Процесс резания подобен процессу расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов — клину.

При действии усилия Р на резец его режущая кромка врезается в заготовку, а передняя поверхность, непрерывно сжимая лежащий впереди слой металла и преодолевая силы сцепления его частиц, отделяет их от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском.

Все способы обработки металлов, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, определяются понятием резание металла. Для успешной работы необходимо, чтобы процесс резания протекал непрерывно и быстро. Форма обрабатываемой детали обеспечивается, с одной стороны, относительным движением заготовки и инструмента, с другой, — геометрией инструмента.

Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения — вращения заготовки и поступательного движения резца, называемого движением подачи, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.

Вращение заготовки называется главным движением, так как оно выполняется с большей скоростью. На обрабатываемой заготовке выделяются следующие поверхности; обрабатываемая, обработанная и поверхность резания. При срезании припуска образуется элемент, называемый стружкой.

Выделяются следующие виды стружки:

- элементная стружка (стружка скалывания) образуется при обработке твердых и маловязких материалов с низкой скоростью резания (например, при обработке твердых сталей). Отдельные элементы такой стружки слабо связаны между собой или совсем не связаны;

- ступенчатая стружка образуется при обработке стали средней твердости, алюминия и его сплавов со средней скоростью резания. Она представляет собой ленту — гладкую со стороны резца и зазубренную с внутренней стороны;

- слитая стружка образуется при обработке мягкой стали«меди, свинца, олова и некоторых пластмасс при высокой скорости резания. Эта стружка имеет вид спирали или длинной (часто путаной) ленты;

- стружка надлома образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

Инструментальные материалы

Режущие инструменты изготовляют целиком или частично из инструментальных сталей и твердых сплавов.

Инструментальные стали разделяют на углеродистые, легированные и быстрорежущие.

Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления инструмента, работающего при малых скоростях резания. Из углеродистой стали марок У9 и У10А изготовляют ножи, ножницы, пилы, из У11, У11А, У12 — слесарные метчики, напильники и др. Буква У в марке стали обозначает углеродистая, цифра —содержание в стали углерода в десятых долях процента, буква А — марка углеродистой стали высококачественная, так как содержит серы и фосфора не более 0,03% каждого элемента.

Легированные инструментальные стали бывают хромистые— марки X, хромистокремнистые — 9ХС, вольфрамовые — В1 и хромовольфрамомарганцовистые — ХВГ и других марок.

Из стали марки X изготовляют метчики, плашки, из стали 9ХС — сверла, развертки, метчики и плашки. Сталь В1 рекомендуется для изготовления мелких сверл, метчиков, разверток, сталь ХВГ — для изготовления длинных метчиков и разверток.

Быстрорежущие (высоколегированные) стали применяют для изготовления различных инструментов, но чаще сверл, зенкеров, метчиков.

Изготовленные из быстрорежущей стали инструменты могут работать при более высоких скоростях резания, чем инструменты из углеродистой и легированной инструментальных сталей. Важнейшими компонентами быстрорежущих сталей являются вольфрам, хром и ванадий. Наиболее распространены быстрорежущие стали Р9 (~9% вольфрама) и Р6М5, которая приходит на смену Р18.

Все инструменты, изготовленные из инструментальных сталей, подвергают термической обработке.

Твердые сплавы делятся на металлокерамические и минералокерамические и выпускаются в виде пластинок разной формы. Инструменты, оснащенные пластинками из твердых сплавов, позволяют применять скорости резания значительно выше, чем инструменты из быстрорежущей стали.

Металлокерамические твердые сплавы разделяются на вольфрамовые, вольфрамотитановые, вольфрамотитанотанталовые.

Вольфрамовые сплавы группы ВК. состоят из карбидов вольфрама и титана. Применяются сплавы марок ВК2, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В. Буква В означает карбид вольфрама, К — кобальт, цифра — процентное содержание кобальта (остальное— карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый, что повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам. Применяется для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов.

Вольфрамотитановые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. Применяются сплавы марок Т5К10, Т5К12В, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т15К12В. Буква Т и цифра за ней указывают процентное содержание карбида титана, буква К и цифра за ней — процентное содержание карбида кобальта, остальное в данном сплаве — карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.

Вольфрамотитанотанталовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Применяются сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10К8Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% кобальта, остальное — карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для особо тяжелых условий обработки, когда применение других инструментальных материалов не эффективно.

При определенных условиях в качестве инструментального материала находит применение минералокерамический материал марки ЦМ-332, основной частью которого является окись алюминия. В состав этого материала не входят относительно редкие элементы: вольфрам, титан, кобальт и др. Преимуществом этого материала является возможность вести обработку при высоких скоростях резания, недостатком — повышенная хрупкость. Поэтому он применяется при получистовой и чистовой обработке чугуна, стали и цветных сплавов.

Для повышения прочности минералокерамики применяют плакирование — покрытие защитными пленками. На основе плакирования создана металлокерамическая композиция — керметы (керамика с металлической связкой), которая обеспечивает более высокую производительность при получистовой и чистовой обработке.