Черчение

Отделочные методы обработки деталей машин

Общие сведения. Каждая деталь машины должна иметь определенные эксплуатационные свойства — прочность, износостойкость, долговечность и т.д. Однако зависят они не только от материала, из которого деталь изготов­лена, но и в значительной степени от шероховатости поверхности детали.

Чистовая обработка выполняется не только для получения точной и гладкой поверхности, но и для наиболее высоких механических и физичес­ких свойств поверхностного слоя.

Бурный рост технического прогресса предъявляет все большие требова­ния к современным машинам, а это заставляет машиностроителей искать новые более совершенные методы обработки поверхности деталей.

Шлифование — способ обработки материала при помощи режуще­го образивного инструмента 2 (рис. 43). Обрабатываемая поверхность 1 мо­жет быть цилиндрической и конической, фасонной и др.

Шлифованием можно затачивать инструменты, а при острой необходи­мости произвести отрезку, разрезку заготовок и т. д. В зависимости от ха­рактера обрабатываемых поверхностей шлифование можно разделить на следующие виды: наружное (рис. 43. I) и внутреннее (рис. 43. II), плоское периферией (рис. 43. III) или торцом круга (рис. 43. IV).

Абразивные инструменты состоят из зерен абразивного ма­териала, сцементированных связкой. Это шлифовальные круги, головки, сегменты и бруски.

Обычно твердые материалы (закаленная сталь, твердые сплавы, чугун) шлифуются мягкими кругами, так как затупившиеся при этом зерна кру­га легко дробятся и выкрашиваются из связки, обнажая новые острые кромки, которые продолжают резание до нового затупления, и т. д. Таким образом, круг обладает способностью «самозатачиваться», т. е. вос­станавливать автоматически в про­цессе работы остроту режущих кро­мок зерен, расположенных на по­верхности круга. На рис. 44 показан процесс шлифования.

Мягкую сталь обрабатывают твер­дыми кругами, для шлифования ме­ди и латуни применяют мягкие крупнозернистые круги.

Твердые круги содержат наждач­ные корундовые, карборундовые по­рошки и порошки, твердость ко­торых превышает твердость за­каленной стали.

Мягкие круги содержат по­рошки из окисей хрома, алюми­ния, олова, железа, твердость которых ниже твердости зака­ленной стали.

Шлифовальные круги мар­кируют. Маркировка характе­ризует форму, размеры, род аб­разивного материала, зернис­тость, твердость, связку и дру­гие параметры инструмента. Формы и размеры абразивных инструментов всех видов (кру­ги, головки, бруски, сегменты) стандартизованы.

Из шлифовальных станков наибольшее распространение в мас­совом производстве получил плоскошлифовальный с прямоугольным сто­лом, работающий периферией круга (рис. 45).

Шлифуемая деталь устанавливается на магнитной плите 7, которая со столом 5 совершает движение подачи. Вращающийся шлифовальный круг 4, закрепленный в бабке 2 и прикрытый защитным кожухом 3, удаляет не­ровности, оставшиеся после предварительной обработки металлорежущи­ми инструментами. Круг устанавливают в необходимое положение с помо­щью маховичков 1 и 6.

Притирка. Притирка, или доводка, — отделочная операция механи­ческой обработки деталей машин, приборов и других изделий. Этой опера­цией достигаются высокая точность (до 1-го класса) и высокий класс шеро­ховатости обработки (до 14-го класса). Инструментом служит притир, изго­товленный из более мягкого материала, чем обрабатываемый. Это может быть чугун марок СЧ 15 или СЧ 20, красная медь, твердые породы древеси­ны и т. д. На поверхность этих материалов наносят абразивный порошок в масле или пасту.

Процесс насыщения поверхности притира абразивным материалом на­зывается шаржированием.

Притиркой производят точную доводку резьбовых, круглых и гладких калибров, измерительных плиток, разверток и др.

В машиностроении этот процесс широко распространен при изготовле­нии шариков и роликов для Подшипников, а также коленчатых валов (до­водка шеек), клапанов, цилиндров, плунжеров, поршневых колец и других деталей, требующих высокой точности или герметичности при соединении.

В настоящее время создано много различных конструкций притироч­ных станков и приспособлений от простых вращающихся дисков-притиров до самых сложных.

Хонингование. Это способ шлифовально-притирочной обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Он производится специальным инструментом — хоном, состоящим из головки со вставлен­ными по окружности абразивными брусками (рис. 46.I). На рис. 46.II дана схема хонингования.

Хонинговальная головка (хон) имеет два движения: сравнительно медленное вращательное вокруг оси обрабатываемого отверстия и возвратно-поступательного вдоль этой оси.

Хонинговальные головки име­ют конструкцию, которая позволя­ет сдвигать или раздвигать бруски как во время ввода, так и вывода из отверстия, а также и в процессе ра­боты для получения нужного раз­мера по диаметру. Устройство головок дает возможность брускам самоустанавливаться, плотно при­жимаясь к поверхности обрабаты­ваемого отверстия. Бруски прикле­иваются к подвижным колодкам-башмакам, которые стягиваются к центру головки пружинами.

Хонингованием может быть получена шероховатость обработанной поверхности R_а0,32. 0,080. Хонингование выполняется на хонинговальных станках. По своему устройству они напоминают сверлильные станки.

Суперфиниширование — один из наиболее производительных процессов обработки. Этим способом обрабатываются главным образом на­ружные поверхности тел вращения и плоскостей. Сущность процесса состо­ит в том, что головке с абразивными брусками 1 с очень мелкой зернистос­тью сообщается возвратно-поступательное, колебательное движение, а об­рабатываемой детали 2 — вращательное (рис. 47).

Процесс суперфиниширования широко применяется для обработки от­ветственных деталей автомобильных и авиационных двигателей (поршней, шеек коленчатых валов, подшипников и т. д.).

Суперфиниширование позволяет получить шероховатость поверхности R_z0,160. 0,040, в отдельных случаях R_z0,100. 0,050.

Полирование — отделочная операция, которая применяется для придания поверхности детали металлического блеска, повышения долговечности и внешней красоты, или как подготовительная операция перед хромированием, никелированием и другими покрытиями.

Полировальники обычно имеют форму круга и вращаются с большой скоростью. Для предварительного полирования применяются абразивные порошки, стеклянная и наждачная шкурка, а для окончательного полиро­вания — полирующие составы, пасты, для наведения блеска — фетр и стекло. Широкое применение для полирования находит паста ГОИ — смесь абразивного порошка с поверхностно-активными веществами. В этом случае шероховатость поверхности может быть доведена до зеркаль­ного блеска.

Полирование выполняется как на простых полировальных станках, так и на полуавтоматических и автоматических.

Прогрессивные методы механической обработки. В современном маши­ностроении для заточки инструментов и резки металлов применяют про­грессивный метод анодно-механической обработки. Этот метод применяется также для обработки деталей машин, требующих высокого качества шероховатости поверхности и точности размеров.

Сущность процесса анодно-механической обработки состоит в электро­химическом и механическом воздействии на обрабатываемую поверхность.

Производительность этого процесса не уступает производительности при хонинговании и суперфинише и, что самое главное, не зависит от механиче­ских качеств обрабатываемого металла.

Известен также процесс чистовой обработки поверхностей деталей ма­шин жидкой абразивной струей. Суть этого процесса заключает­ся в том что зерна абразива, хорошо перемешанные с жидкостью под давлением в не­сколько атмосфер, направляются на поверхность и сглаживают на ней гребешки (рис. 48).

Большим достоинством этого процесса является то, что для него доступ­ны поверхности любой формы и любых размеров.

Весьма эффективен метод отделки и поверхностного упрочнения дета­лей алмазным выглаживанием. Выглаживанию легко поддаются поверхности стальных деталей, цементированные и азотиро­ванные, имеющие твердые покры­тия, а также детали из бронзы и других сплавов. Осуществляется зтот процесс на токарных или рас­точных станках и не требует осо­бой оснастки. Кристалл алмаза 3, закрепленный в оправке приспо­собления 1 и 2 (рис. 49), перемеща­ется вместе с суппортом станка. Наконечник для выглаживания обычно изготовляют из искусст­венных алмазов.

Разновидностью алмазного вы­глаживания является процесс вибрационного выглажи­вания или виброобкатывания. Конструкции виброоб­катных головок бывают разные.

Все они крепятся на суппорте токарного станка и перемещаются вместе с ним.

Существуют и другие прогрессивные методы обработки деталей. Рассмо­трим некоторые из них.

Ультразвуковая обработка. Этот метод обработки осно­ван на применении упругих колебаний сверхзвуковой частоты (16 . 20 тыс. колебаний в секунду). Ультразвуковые колебания получают чаще всего с помощью специальных устройств-излучателей. Для обработки металлов и твердых материалов обычно используют магнитострикционные * излучатели.

С помощью ультразвука можно сверлить, шлифовать, сваривать, паять, разрезать и выполнять многие другие работы. Так, например, еще недавно нельзя было обнаружить скрытые дефекты в материале, теперь на помощь человеку приходит ультразвук, магнитное поле, рентген, гамма-лучи, ин­троскопия (внутривидение) ** .

Электроискровая обработка. Электроискровой метод об­работки металлов основан на явлении электрической эрозии. Электроэро­зия разрушает поверхность металла под воздействием искр, получаемых от электрических разрядов. В результате можно получить в металле лю­бой твердости отверстия размерами 0,15 мм и менее, профильные канав­ки, пазы (в штампах, волочильных досках, режущем инструменте и др.).

Светолучевая обработка металлов. Эта обработка ос­нована на использовании мощного светового луча, который посредством оптической системы фокусируется на обрабатываемую поверхность, со­здавая температуру в несколько тысяч градусов. Источником энергии яв­ляется лазер — прибор, излучающий свет в виде направленного луча. Этот луч используется для обработки небольших отверстий, пазов, раз­резки заготовок из материалов, имеющих любые физико-механические свойства.

* Магнитострикция — способность некоторых материалов (кобальта, никеля, их сплавов и др.) из­менять геометрические размеры под действием магнитного поля, а при его снятии — восстанав­ливаться в первоначальных размерах.

** Метод контроля, позволяющий видеть дефекты внутри непрозрачных тел.

Механическая обработка

Услуги по механической обработке металлических изделий от компании «РПМ» охватывают значительную область обработки металлов, ознакомиться с ними вы можете в таблице «Наши возможности», приведенной ниже. Подробнее о конкретных возможностях «РПМ» в механообработке вы можете узнать в соответствующих разделах сайта или по телефонам, указанным в разделе «Контакты».

Знания и опыт, накопленные в области металлообработки, а также различные станки, в том числе с числовым программным управлением, позволяют обеспечить выпуск небольшой серии деталей за короткий период времени.

Отправить на расчет:

Механическая обработка металла представляет собой физическое воздействие на металлическую заготовку с целью получения изделия нужной геометрии с желаемым качеством поверхности. Воздействовать на заготовку можно посредством режущего инструмента (сверла, фрезы, резца и т.п.) или с помощью давления либо удара. Именно по этому принципу механическая обработка изделий делится на две основные группы — операции, выполняющиеся без снятия и со снятием металла. В первом случае это прессование, прокат, ковка (для цветных металлов) и штамповка (чаще для черных металлов). Во втором случае это механическая обработка деталей на станках — резание. К данной группе относятся следующие операции:

• точение;
• фрезерование;
• шлифование;
• сверление;
• зенкерование;
• развертывание;
• строгание;
• протягивание;
• долбление.

Услуги механообработки от ООО «РПМ»

№	Вид обработки	Варианты исполнения
1	Выбор заготовки	поковка; прокат; литье;
2	Токарная обработка	обработка на токарно-винторезном станке; обработка на токарно-карусельном станке;
3	Фрезерная обработка	фрезеровка пазов; фрезеровка шлицев; фрезеровка канавок; фрезеровка зубьев;
4	Долбежная обработка	долбление зубьев; долбление пазов; долбление шлицев;
5	Шлифовальная обработка	плоское шлифование; круглое шлифование; обработка на зубошлифовальном станке;

Мехобработка металла может быть также черновой, получистовой и чистовой — конкретный тип подбирается в зависимости от габаритов (исходных и заданных), требуемого класса точности и качества обрабатываемой поверхности.

Как правило, механическая обработка в машиностроении состоит из множества операций. Заготовка в процессе превращения в готовое изделие обрабатывается на различных станках, последовательно проходя все этапы, отмеченные в технологической карте, которую предварительно составляют технологи. Их задача — разработать оптимальный с точки зрения производительности и затратности порядок обработки заготовки с учетом ее исходных параметров и на основании чертежа, в котором указаны все размеры, характеристики и класс точности будущего изделия. Эта последовательность операций называется технологическим процессом изготовления детали.

Мехобработка деталей на металлорежущих станках

Как уже было сказано выше, мехобработка металла резанием выполняется на металлорежущих станках, где на заготовку воздействует острый и твердый по сравнению с обрабатываемой деталью инструмент, к которому приложено определенное механическое усилие. Изначально размер заготовки всегда больше размера готовой детали, и величина этой разницы называется «припуск». В ходе механической обработки деталей на станках с поверхности заготовки снимается слой металла заданной толщины либо в ней выбираются отверстия, канавки, желоба с нужными геометрическими параметрами.

Сверление

Сверление используется для получения отверстий круглой формы. Режущим инструментом является прочное сверло, надежно закрепленное в патроне станка. Сверло быстро вращается и подается по направлению к неподвижной жестко фиксированной заготовке, входит в нее, выбрасывая стружку из получающегося отверстия. Операция сверления не обеспечивает высокой точности и относится к черновой либо получистовой обработке. Если она все-таки необходима, то выполняют рассверливание, развертывание, зенкерование и растачивание. Завершив операцию сверления, можно при необходимости нарезать с помощью метчиков и резцов внутреннюю резьбу.

Точение

Точение выполняется на токарных станках, на заготовку здесь воздействует острый прочный резец, оснащенный режущей кромкой. Кромка может иметь самую разную конфигурацию. Мехобработка стали точением применяется для цилиндрических, конических и фасонных поверхностей. Заготовка устанавливается на вращающемся с большой скоростью шпинделе, резец движется возвратно-поступательно в продольном либо поперечном направлении. Скорость движения резца называют скоростью подачи. Её, как и глубину резания, предварительно рассчитывают, учитывая свойства материала заготовки, характеристики резца и возможности станка. При выборе резца учитывают также геометрические параметры заготовки — исходные и требуемые.

Фрезерование

Для фрезерования металла существуют фрезерные станки, которые в зависимости от положения фрезы делятся на горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные и универсально-фрезерные. В отличие от токарной обработки, мехобработка металла методом фрезерования заключается в воздействие на жестко закрепленную заготовку быстро вращающейся многозубчатой фрезой, которая является в данном случае режущим инструментом. Фрезы для фрезерных станков имеют различную форму, каждый тип предназначен для определенного вида обработки — фасонной, периферийной, торцевой и концевой. Механическая обработка деталей из металла на фрезерных станках позволяет изменять форму и размеры заготовки, а также выполнять профили, канавки, подсечки, колодцы, шпонки, фаски.

Шлифование

Механическая обработка металла методом шлифования предназначена для улучшения качества поверхности и удаления тонкого металлического слоя с целью более точной доводки детали в размер, а также в качестве подготовки поверхности для нанесения покрытий. Осуществляется она, как правило, на финальной стадии изготовления изделия, то есть, практически всегда является чистовой. Шлифование производится посредством воздействия на поверхность детали вращающимися абразивными кругами или абразивным материалом, совершающим возвратно-поступательные движения. Так как от трения происходит сильный нагрев заготовки, в процессе шлифования необходимо использование смазки и специальных охлаждающих жидкостей. Если пренебречь поддержанием оптимального температурного режима при мехобработке металла, то из-за его сильного нагрева возможно образование надколов или деформация изделия.

Строгание

Мехобработка изделий методом строгания применяется для снятия верхнего слоя металла и выборки продольных пазов, выемок, каналов, отверстий. Обрабатывать можно плоские и фасонные поверхности. Резец перемещается относительно детали, совершая поступательно-возвратные либо прямолинейные движения, при этом каждый раз снимается продольная полоска металла. Характер движений зависит от технических характеристик оборудования и площади обрабатываемой поверхности. Строгальные станки могут иметь конструкцию, при которой деталь жестко закреплена, а резец ходит вдоль нее (поперечно-строгальные), либо альтернативную, где закреплен резец, а перемещается деталь (продольно-строгальные). Продольно-строгальные станки предназначены для механической обработки деталей и узлов небольшого размера.

Долбление

Механическая обработка металла долблением применяется для создания внутри заготовок цилиндрические поверхности — канавки, шпоночные пазы, шлицевые отверстия, внутренние направляющие. В качестве режущего инструмента используется специальное приспособление с особой заточкой, называемое долбяк, которое способно повысить точность обработки. Метод широко распространен в единичном и на опытном производстве, иногда применяется при изготовлении небольших партий деталей. В частности, позволяет проделать отверстие прямоугольной или квадратной формы, получить в нем шпоночную канавку, создать на внутренней стороне полой заготовки направляющие или более точно обработать многогранники. Деталь при резе долбяком не подвергается лишним нагрузкам и сохраняет свою прочность.

Зенкерование и развертывание отверстий

Зенкерование представляет собой промежуточный процесс обработки отверстий, выполняемый между операциями сверления и развертывания, для придания им максимально правильной геометрической формы и точных размеров. Режущим инструментом для выполнения этой операции является зенкер. При наличии качественного оборудования и грамотно подобранного зенкера такая механическая обработка металла позволяет получить отверстия четвертого-пятого класса точности.

Зенкеры по конструкции бывают цельными, насадными и вставными (со вставными ножами), а по количеству зубьев делятся на трехперые и четырехперые. В отличие от обычного сверла, у зенкера больше режущих кромок, мощнее соединяющая их перемычка и срезанный угол. Инструмент устойчив в процессе работы, обеспечивается его идеальная соосность с обрабатываемым отверстием. Выбор зенкера зависит от диаметра обрабатываемого отверстия: цельные применяют при диаметре менее 12 мм, вставные для отверстий с диаметром более 20 мм. Сборные зенкеры — комбинированные варианты, которые могут иметь до восьми режущих кромок, работать вместе с развертками, сверлами и иными инструментами.

Развертывание отверстий представляет собой ответственный процесс чистовой мехобработки изделий, а именно, доводка отверстий, выполненных в металлических заготовках, до высокого класса точности на токарно-фрезерном или сверлильном оборудовании. В качестве режущего инструмента в данном случае выступает развертка, а сама операция выполняется после сверления и зенкерования.

Развертка снабжена режущими кромками, рав номерно распределенными по окружности параллельно оси тела инструмента. Число кромок варьируется от 4 до 14-ти, форма тела может быть конусообразной или цилиндрической. Существуют развертки для черновой, получистовой и чистовой обработки.

Чтобы получить максимально точные размеры и идеальную геометрию обычно подбирают три инструмента с определенным шагом диаметра и качеством получаемой поверхности. Механическая обработка металла с помощью цилиндрической развертки позволяет получать отверстия с шероховатостью 0,32-1,25 мкм и точностью, соответствующей квалитету 6-9.

Контроль качества при мехобработке металла

На каждом этапе производственного процесса производят контрольные замеры. Сначала это делается на стадии настройки станка перед мехобработкой партии идентичных заготовок, затем выборочно в процессе выхода обработанных деталей. При обнаружении отклонений от заданных параметров проверяются все заготовки, прошедшие обработку. Несоответствующие чертежу изделия выбраковываются. Такой подход позволяет обнаружить появление брака на ранней стадии и не пустить его в дальнейшую обработку.

У готовых изделий, помимо проверки на соответствие размеров, проверяется качество обработки поверхности, где параметры шероховатости должны находиться в пределах, заданных технической документацией. Особое внимание уделяют местам скруглений, сопрягаемым поверхностям, резьбе и т.п. Одновременно детали визуально проверяются на наличие механических повреждений — царапин, трещин, забоин. Дефекты металла могут быть выявлены при визуальном осмотре (пористость, волосовины, засоры) и при дефектоскопии (каверны, внутренние трещины).

Более 8 лет на рынке инжиниринговых услуг во всех сферах машиностроения.