Токарная обработка материалов






Содержание:
Основные понятия технологического процесса обработки деталей.
  • Составляющие технологического процесса.
  • Физические основы процесса резания.
    Режущий инструмент для обработки наружных цилиндрических поверхностей.
  • Типы резцов и углы заточки.
  • Правила крепления режущего инструмента.
  • Инструментальные материалы.
  • Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).


  • Основные понятия технологического процесса обработки деталей


    Составляющие технологического процесса.

    Технологическим процессом называется часть производственного процесса, связанная с последовательным изменением формы, размеров и качества поверхности заготовки от момента поступления ее в обработку до получения готовой детали. Элементами технологического процесса при обработке деталей резанием являются операции, установки, переходы и проходы.
    Операция - законченная часть технологического процесса обработки заготовки, выполняемая на одном рабочем месте (на одном станке) непрерывно до перехода к обработке следующей заготовки.
    Установка - часть операции, выполняемая при одном неизменном закреплении обрабатываемой заготовки.
    Переход - законченная часть операции, характеризующаяся постоянством обрабатываемой поверхности, рабочего инструмента и режима работы станка. Одновременную обработку нескольких поверхностей детали несколькими инструментами принято считать за один переход.
    Проход - часть перехода, осуществляемая при одном рабочем перемещении инструмента в направлении подачи; за один проход снимают один слой металла.
    При изучении технологических процессов и при техническом нормировании выделяют в операции рабочие приёмы.
    Рабочий приём - определенное законченное действие рабочего из числа необходимых для выполнения данной операции (например, установка заготовки, пуск станка и т. п.).
    Технологический процесс изготовления какого-либо изделия оформляется специальными документами, на основе Единой системы технологической документации (ЕСТД), которая устанавливает основные виды технологических документов. Основная цель ЕСТД, - установить на всех предприятиях единые правила оформления, выполнения и обращения технологической документации, что дает возможность обмена технологическими документами между предприятиями без переоформления этих документов. К основным технологическим документам относят маршрутные и операционные карты, карты эскизов и рабочие чертежи.
    Операционная карта содержит описание операций с расчленением их по переходам и с указанием режимов обработки и данных о режущем, вспомогательном, измерительном инструменте, оснастке и т. д.
    Карта эскизов содержит эскизы, схемы, таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса, операции, перехода. При вычерчивании эскиза соблюдаются следующие правила и условия: деталь на эскизе располагают в рабочем положении, т. е. так, как она расположена на станке; при многопозиционной обработке эскиз выполняют для каждой позиции отдельно; инструменты показывают на обрабатываемой поверхности в конечном положении обработки; в каждой позиции обрабатываемые поверхности заготовки изображают толстыми линиями черным (или красным) цветом, а базовые поверхности, на которых заготовка устанавливается, - условными обозначениями; на обрабатываемых поверхностях обязательно указывают размеры с допусками и расстояния от баз; направления перемещения заготовки и инструментов показывают стрелками; при выполнении эскизов револьверных операций указывают позиции револьверной головки с соответствующими инструментами.
    Исходными данными при составлении маршрутной и операционной карт являются производственная программа, чертежи, спецификация, технические условия, паспорт станка, альбомы режущих и вспомогательных инструментов, альбомы приспособлений, руководящие материалы по режимам резания, нормативы подготовительно-заключительного и вспомогательного времени, тарифно-квалификационный справочник.
    Маршрутная карта содержит последовательное описание технологического процесса изготовления изделия по всем операциям с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах.
    Маршрутная карта состоит из двух основных частей - верхней и нижней. В верхней части помещают сведения об изготовляемой детали и ее заготовке, а в нижней - описание технологического процесса с разделением на операции и с указанием необходимых станков, приспособлений, режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, а также указания профессий, разрядов работы, тарифной сетки, норм времени и расценок.



    Физические основы процесса резания


    При обработке материалов резанием, на режущий инструмент действуют силы, распределение которых показано на рисунке.



    Зная силы, действующие в процессе резания, можно рассчитать и выбрать режущий инструмент и приспособления, определить мощность, затрачиваемую на резание, а также осуществлять рациональную эксплуатацию станка, инструмента и приспособлений.
    Образование стружки в процессе резания происходит под действием силы резания, преодолевающей сопротивление металла. Силу P резания (в Н) при обработке точением можно разложить на три составляющие: тангенциальную Pz, направленную вертикально вниз и определяющую мощность, потребляемую приводом главного движения станка; радиальную Ру, направленную вдоль поперечной подачи (эта сила отжимает резец и учитывается при расчете прочности инструмента и механизма поперечной подачи станка); осевую Рх, направленную вдоль продольной подачи (эта сила стремится отжать резец в сторону суппорта и учитывается при определении допустимой нагрузки на резец и механизмы станка при продольной подаче). Также на рисунке: S - подача, t - глубина резания.
    Между тремя составляющими силы резания существуют примерно следующие соотношения:
    Ру=(0,25-0,5)Pz;
    Px=(0,1-0,25)Pz
    В большинстве случаев Pz примерно равна 0,9P, что позволяет многие практические расчеты производить не по силе Р резания, а по тангенциальной ее составляющей Рz. В процессе резания на величину Рz, Ру и Рх влияют следующие факторы: обрабатываемый металл, глубина резания, подача, передний угол резца, главный угол резца в плане, радиус скругления режущей кромки резца, смазочно-охлаждающие жидкости, скорость резания и износ резца.
    Физико-механические свойства обрабатываемого металла существенно влияют на величину силы резания. Чем больше предел прочности при растяжении bs и твердость обрабатываемого металла, тем больше Рz, Ру и Рх. Увеличение глубины резания и подачи также приводит к увеличению составляющих силы резания, причем глубина резания больше влияет на силу резания, чем подача.



    Режущий инструмент. Типы резцов и углы заточки


    Для обработки резанием наружных цилиндрических поверхностей используются следующие типы режущих инструментов (резцов):

    Проходные резцы

    Отогнутые резцы служат для снятия фасок, обработки и подрезки выступающих частей деталей при продольной или поперечной подаче. Позволяют обрабатывать торцевые поверхности деталей. Служат как для черновой (обдирочной), так и для чистовой обработки.
    Радиус закругления резца влияет на чистоту обрабатываемой поверхности. Черновые проходные резцы имеют меньший радиус закругления, чем чистовые. Для черновых проходов применяют резцы с радиусом закругления вершины R =0,5 - 1 мм, а для получистовых R = 1,5 - 2 мм, так как чем больше радиус при вершине, тем чище обработанная поверхность (меньше высота остаточных шероховатостей). Для чистового точения целесообразно применять чистовые резцы с радиусом закругления R = 3 - 5 мм.
    Прямые проходные резцы имеют те же свойства, что и отогнутые, но ими нельзя подрезать торцевые поверхности деталей.

    Упорный резец

    Подрезной резец (упорный) имеет режущую кромку перпендикулярно направленную к оси детали. Служит для чистовой обработки и подрезки деталей с уступами.

    Отрезной резец

    Отрезной резец предназначен для отрезания заготовок заданной длины или для прорезания канавок заданной ширины и глубины.
    Проходные резцы имеют главный угол в плане Ф = 30 - 60 градусов; углы в плане с меньшими значениями характерны для обработки жестких заготовок, когда отношение длины к диаметру l/d < 5 . Вспомогательный угол в плане Ф1 обычно принимается 10 - 45 градусов.
    Проходные упорные резцы имеют главный угол в плане Ф = 90 градусов. Упорные резцы применяют для обтачивания нежёстких валов, когда отношение длины к диаметру l/d > 12 , так как они вызывают меньший прогиб заготовки. Однако у резцов с углом Ф = 90 градусов в работе участвует меньшая длина режущей кромки, чем у резцов с углом Ф = 30 - 60 градусов, поэтому стойкость упорных резцов меньше, чем проходных.
    Задний угол "а" выбирается в пределах 2 - 15 градусов. Чем больше этот угол, тем более вероятна паразитная вибрация. Угол заострения Y влияет на прочность резца, которая повышается с увеличением угла.



    Правила крепления режущего инструмента


    При закреплении режущего инструмента в резцедержателе, режущая кромка резца или его вершина должна строго совпадать с уровнем оси шпинделя.
    Резец закрепляется в резцедержателе с вылетом равным примерно 1,5Н. При большем вылете возможны паразитные вибрации при обработке, а при меньшем, неудобство обработки детали. Державка резца крепится в резцедержателе на менее чем двумя болтами. Для регулировки уровня резца под державку подкладываются металлические пластинки (прокладки) разной толщины из мягких, пластичных металлов - медь, латунь, бронза, сталь СТ20, дюралюминий и тому подобное.



    Инструментальные материалы


    Материалы токарных резцов. Основное требование, предъявляемое к материалу рабочей части резца - это твердость, которая должна быть больше твердости любого материала, обрабатываемого данным резцом. Твердость не должна заметно уменьшаться от теплоты резания. Одновременно с этим материал резца должен быть достаточно вязким (не хрупким); режущая кромка резца не должна выкрашиваться во время работы. Материал резца должен хорошо сопротивляться истиранию, которое происходит от трения стружки о переднюю поверхность резца, а также от трения задней поверхности резца о поверхность резания.
    Большинство современных резцов состоит из двух частей: державки из обычной конструкционной стали и напаянной режущей пластинки из инструментальной стали. Последнее время в машиностроении внедряются резцы со сменными пластинами из металлокерамики и даже из технического алмаза.

    Углеродистые стали

    Инструментальные углеродистые стали по содержанию углерода и твердости подразделяются на низкоуглеродистые, содержащие углерод до 0,25%; среднеуглеродистые - от 0,25% до 0,6% и высокоуглеродистые - от 0,6 до 2%.
    Углеродистые инструментальные стали в соответствии с ГОСТ 1435-54, обозначаются следующими марками: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13. Буква У указывает, что сталь углеродистая, а следующая за ней цифра - среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г в марке показывает повышенное содержание марганца.
    Углеродистые стали марок У10, У11, У12 и У13 используются для изготовления резцов, свёрл, метчиков, развёрток, плашек.

    Быстрорежущие стали

    Быстрорежущая сталь - это высоколегированная сталь, применяемая, главным образом, для изготовления режущего инструмента, работающего на скоростях, в 3-5 раз больших, чем инструмент из углеродистой инструментальной стали. Такая скорость обусловлена большей износостойкостью стали.
    Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразущим и легирующим элементам:
  • Р - вольфрам
  • М - молибден
  • Ф - ванадий
  • А - азот
  • К - кобальт
  • Т - титан
  • Ц - цирконий
    За буквой следует цифра, обозначающая среднее содержание элемента в процентах (содержание хрома до 4% в обозначениях не указывается). Цифра, стоящая в начале названия марки стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь марки Р6М5 содержит 6% вольфрама и 5% молибдена.
    Применяемые быстрорежущие стали делятся на три группы: нормальной, повышенной и высокой производительности.
    Марка
    Свойства
    Назначение
    Р18 Удовлетворительная прочность, износостойкость при малых и средних скоростях резания. Для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей.
    Р12 Близкие к свойствам стали Р18, но более высокие "горячая" пластичность и прочность, вязкость. То же, что для стали Р18
    Р9 Близкие к свойствам стали Р18, но обладает лучшими механическими свойствами. То же, что для стали Р18
    Р6М5
    9Х6М3Ф3АГСТ
    9Х4М3Ф2АГСТ
    Повышенная прочность, повышенная склонность к обезуглероживанию и выгоранию молибдена. То же, что для стали Р18, но предпочтительны для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.
    Р12Ф3 Стойкость выше в 1,5 - 2,5 раза чем у стали Р12 и Р6М5 при средних скоростях резания. Для чистовых инструментов при обработке вязких сталей, обладающих абразивными свойствами.
    Р6М5Ф3 Повышенная прочность, вязкость, износостойкость. Для чистовых и получистовых инструментов (фасонные резцы, развёртки, протяжки, фрезы) при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей.
    Р10К5Ф5 Повышенная вторичная твёрдость, высокая износостойкость. Для черновых и получистовых инструментов при обработке коррозионно-стойких высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов.
    Р9К10 Повышенная вторичная твёрдость, пониженная ударная вязкость. Для различных инструментов при обработке коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов, а так же сталей повышенной прочности.
    Р12Ф4К5 Высокая прочность и вязкость, повышенная износостойкость. Для чистовых и получистовых инструментов для обработки большинства марок труднообрабатываемых материалов.
    Р12М3Ф2К8
    Р6М5Ф2К8
    Повышенная прочность, высокая износостойкость. Для различных инструментов для обработки труднообрабатываемых материалов, а так же для обработки конструкционных материалов на высоких скоростях резания.

    Подробно об быстрорежущих сталях можно посмотреть на сайте "РОСТПРОМ"


    Твёрдые сплавы


    Твёрдые сплавы стандартных марок выполнены на основе карбидов вольфрама, титана и тантала. В качестве связки используется кобальт. Твёрдые сплавы, по сравнению с быстрорежущими сталями, обладают повышенной твёрдостью и температурной стойкостью.
    В зависимости от состава карбидной фазы и связки обозначение твёрдых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы:
  • В - вольфрам
  • Т - титан
  • ТТ - (второе "Т") тантал
  • К - кобальт
    Массовые доли элементов выражаются в процентном отношении, сумма их составляет 100%. Например, марка ВК8 (однокарбидный сплав) содержит 8% кобальта и 92% карбидов вольфрама; марка Т5К10 (двухкарбидный сплав) содержит 5% карбидов титана, 10% кобальта и 85% карбидов вольфрама; марка ТТ8К6 (трёхкарбидный сплав) содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала, 86% карбидов вольфрама.

    Наиболее распространённые марки твёрдых сплавов.

    Марка
    HRA - твёрдость по Роквеллу (шкала А)
    Назначение
    ВК6 88,5 Черновая и получистовая обработка (точение, нарезание резьбы резцами, фрезерование, рассверливание и растачивание, зенкерование отверстий) серого чугуна, цветных металлов и их сплавов.
    ВК8 87,5 Черновая обработка при неравномерном сечении среза и прерывистом резании серого чугуна, цветных металлов и их сплавов, коррозионно-стойких, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов (точение, строгание, фрезерование, сверление, зенкерование).
    ВК10-ХОМ
    ВК15-ХОМ
    89,0
    87,5
    Получистовая и чистовая обработка жаропрочных сталей и сплавов, преимущественно точением.
    Т15К6 90,0 Получистовое точение (непрерывное резание), чистовое точение (прерывное резание), нарезание резьбы резцами и вращающимися головками, получистовое и чистовое фрезерование сплошных поверхностей, растачивание, чистовое зенкерование, развёртывание при обработке углеродистых и легированных сталей.
    Т5К12 87,0 Тяжёлое черновое точение при неравномерном сечении стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и другие; все виды строгания, сверления углеродистых легированных сталей.




    Смазочно-охлаждающие жидкости


    Для повышения стойкости режущих инструментов необходимо отводить тепло из зоны резания. Наиболее эффективным средством для отвода тепла из зоны резания и снижения работы трения являются смазочно-охлаждающие жидкости СОЖ.
    Для подвода СОЖ к месту резания используются:
  • Охлаждение напорной струёй подаваемой непосредственно в место резания. Струя СОЖ подаётся постоянно при помощи компрессора и системы водопроводов, имеющихся на токарном станке.
  • При чистовой обработке мелких деталей использовать СОЖ можно при помощи жёсткой кисточки смачиваемой в ёмкости с СОЖ.

    Смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые при токарных работах


    Название СОЖ
    Состав
    Область применения
    Водный раствор I Сода кальцинированная техническая - 1,5%.
    Вода.
    Черновое обтачивание.
    Водный раствор II Сода кальцинированная техническая - 0,8%.
    Нитрит натрия - 0,25%.
    Вода.
    Черновое обтачивание. Введение в раствор нитрита натрия повышает его антикоррозионные свойства.
    Водный раствор мыла I Мыло специальное калийное 0,5 - 1,5%.
    Сода кальцинированная техническая или тринатрийфосфат 0,5 - 0,75%.
    Нитрит натрия 0,25%.
    Вода.
    Черновое и фасонное точение. Наряду с жидким калийным мылом может быть использовано любое водорастворимое мыло при отсутствии в нём хлористых соединений.
    Эмульсия на стандартном эмульсоле I Эмульсол Э-2 2 - 3%.
    Сода кальцинированная техническая 1,5%.
    Вода.
    Обработка поверхностей, которые не требуют особой чистоты, производящаяся при высоких скоростях резания, с образованием длинной завивающейся стружки большого поперечного сечения.
    Эмульсия на стандартном эмульсоле II Эмульсол Э-2 (Б) 5 - 8%.
    Сода кальцинированная техническая или тринатрийфосфат 0,2%.
    Вода.
    Чистовое точение.
    Смешанное масло. Индустриальное масло 20 70%.
    Льняное масло (2-й сорт) 15%.
    Керосин 15%.
    Нарезание резьбы с высокой точностью. Обработка дорогостоящими фасонными инструментами.
    Сульфофрезол 100% Черновая обработка с малым сечением среза. Применение сульфофрезола при черновых работах не рекомендуется, так как вследствие образования большого количества тепла происходит разложение сульфофрезола (выделение серы), вредное для токаря.
    Смесь сульфофрезола с керосином Сульфофрезол 90%.
    Керосин 10%
    Нарезание резьбы. Глубокое сверление, чистовая обработка поверхностей.
    Керосин 100% Обработка алюминия.





  • Яндекс.Метрика    ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2012     Почта: juvel@mail.ru