книги / Основы технологии машиностроения. Методы обработки заготовок и технологические процессы изготовления типовых деталей машин

с техническими условиями. В крупносерийном и массовом производстве предпочтение отдается специальным измери- тельным инструментам.

Структура операции выбирается технологом так,

чтобы обеспечивались заданные чертежом точность, шеро- ховатость и одновременно с этим наибольшая производи- тельность и минимальная себестоимость обработки. При этом технолог стремится реализовать принцип многомест- ной параллельной или многоместной параллельно-после- довательной обработки.

Независимо от выбранной технологом структуры операции представляют собой совокупность последова- тельной обработки отдельных поверхностей заготовок.

41

2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ИСХОДНЫХ ЗАГОТОВОК

Вкачестве исходных заготовок могут быть использо- ваны литые, кованые, штампованные заготовки, а также прокат постоянного сечения в виде круглых, квадратных, прямоугольных, шестигранных прутков и труб и перемен- ного сечения (периодический прокат). Предварительная обработка литых, кованых, штампованных и сварных заго- товок (а также заготовок, полученных методом порошковой металлургии) предусматривает очистку (удаление окалины, заусенцев, пригара, литников, прибылей, напусков), обдир- ку или фрезерование, выполнение центровых отверстий (если механическая обработка будет производиться в цен- трах станка) или предварительное растачивание отверстий. Предварительная обработка проката предусматривает правку, обдирку, резку и выполнение центровых отверстий (для пруткового материала). Заготовительные операции для прутков обычно выполняют в следующем порядке: правка; бесцентровая обдирка (для калиброванных прутков не про- изводится); разрезание на мерные заготовки; торцевание

ивыполнение центровых отверстий (при дальнейшей обра- ботке на револьверном станке или автомате центрование прутка не производят).

Вмеханических цехах малых и средних предприятий предварительную обработку заготовок, то есть комплекс заготовительных операций, обычно производят в заготови- тельном отделении цеха, которое расположено при цеховом складе заготовок и материалов. На крупных предприятиях при наличии значительного количества мощных механиче- ских цехов вместо цеховых заготовительных отделений может быть организован самостоятельный заготовительный цех, обслуживающий все механические и механосборочные цехи предприятия.

42

2.1. Очистка заготовок

Очистку заготовок (удаление окалины, заусенцев, пригара, литников, прибылей, напусков) производят на об- дирочно-шлифовальных станках.

Очистку крупных заготовок осуществляют путем обрубки пневматическими зубилами и зачистки абразив- ными кругами при помощи переносных шлифовальных машинок (электрических или пневматических). Кроме то- го, очистку поверхностей можно выполнять с помощью вращающихся проволочных щеток либо обдувки песком или дробью (в пескоструйных или дробеструйных каме- рах). Мелкие заготовки очищают, большей частью, в очи- стных вращающихся барабанах.

Применяют также способ очистки заготовок в струе рабочей жидкости («кипящего» абразива), направляемой под давлением на поверхность обрабатываемой заготовки. Рабочая жидкость состоит из кальцинированной соды, аб- разива и воды.

2.2. Термическая обработка заготовок

Для того чтобы уменьшить внутренние остаточные напряжения в заготовках, измельчить зерно и улучшить об- рабатываемость лезвийным инструментом, поковки и штам- повки из высокоуглеродистых сталей (С > 0,5 %), а также чугунные и стальные отливки подвергают термической об- работке (отжигу или нормализации). Отжиг осуществляют путем медленного нагрева заготовки по всему сечению до температур на 30–50 °С выше температуры критической точки Ас3, с выдержкой при этой температуре, и последую- щего медленного охлаждения заготовки вместе с печью. Нормализацию осуществляют путем медленного нагрева

43

заготовки по всему сечению до температур на 30–50 °С вы- ше критической точки Ас3, с выдержкой при этой температу- ре и последующим охлаждением на воздухе.

2.3. Правка заготовок

Большинство заготовок (особенно крупные и нежест- кие) имеют погрешности формы (искривление). Для устра- нения искривления применяют правку (изгибом, растяже- нием, нагревом и т.д.). Правка – это операция по устране- нию погрешности формы (искривления) заготовок в горя- чем или холодном состояниях, осуществляемая вручную или на специальном оборудовании.

2.3.1. Ручная правка

Ручную правку листового материала осуществляют на правильных (плоских) плитах или рихтовальных бабках (рабочая часть цилиндрическая или сферическая, R = 150…200 мм) молотками массой 0,4…0,5 кг или гла- дилками. Прутки и заготовки для валов правят в холодном состоянии на ручных прессах (призмах). Точность ручной правки может быть достигнута в пределах 0,05…0,1 мм. Ручная правка является малопроизводительной операцией, и ее применяют для малых партий деталей, то есть в ин- дивидуальном и мелкосерийном производствах.

2.3.2.Машинная правка

Восновном на предприятиях применяется машинная правка, осуществляемая на молотах, правильно-калибро-

вочных станках и правильно-эксцентриковых прессах, а также на гидравлических прессах с использованием спе- циальных приспособлений.

В ряде случаев заготовки правят не только перед ме- ханической обработкой, но и в процессе обработки, когда

44

при снятии наружных слоев металла возникают внутренние остаточные напряжения, вызывающие искривление оси за- готовки или ее коробление.

Заготовки в виде поковок и штамповок при значи- тельных диаметре и длине правят в нагретом состоянии под молотами и на эксцентриковых, гидравлических, пневма- тических, фрикционных прессах. Перед правкой валов оп- ределяют места, подлежащие правке, и правят валы, уста- новив их на призмы.

Прутки обычно правят на специальных ролико-пра- вильных машинах (рис. 2.1) с тремя парами правильных ро- ликов 1, 2 и 3 с вогнутой поверхностью гиперболоидов вра- щения, расположенных в шахматном порядке, причем у пер- вой пары роликов 1, подающих выпрямляемый пруток 4,

Рис. 2.1. Общий вид и схемы ролико-правильных машин: а – общий вид ролико-провильной машины; б – схема ролико-правильной машины с неподвижным барабаном;

в– схема ролико-правильной машины

стремя парами роликов;

45

один ролик расположен под другим. Все шесть роликов раз- мещены в барабане 5 под углом α = 70° к оси барабана, ко- торый вращается вокруг прутка. При вращении барабана ролики тоже вращаются и, обкатываясь при этом вокруг прутка, осуществляют процесс его правки. Скорость посту- пательного движения прутка – продольная подача – лежит

впределах 5–30 м/мин. Перед поступлением в барабан пру- ток закрепляется в специальных стойках 6, передвигающих- ся на роликах 7.

Листовой прокат правят на правильных вальцах в хо- лодном состоянии или с местным подогревом.

Информация об оборудовании для машинной правки проката, применяемом в зависимости от требуемой точности (кривизна после правки на 1 м длины заготовки), приведена

втабл. 2.1.

Та б л и ц а 2 . 1

Оборудование для правки проката

2.4. Обдирка прутков

Обдирку прутков применяют в качестве заготовитель- ной операции для последующей обработки прутковых заго- товок (длиной 3–6 метров) на многошпиндельных автоматах.

Для обдирки прутков применяют бесцентрово-обди- рочные станки (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема бесцентрово-обдирочного станка

Процесс обработки на таких станках происходит сле- дующим образом.

Центральное зубчатое колесо 3, приводимое во вра- щение электродвигателем, вращает две резцовые головки. Одна головка (левая) с резцом 2 производит черновую об- работку, другая (правая) с резцом 4 – получистовую обра- ботку. Сухари 5 предохраняют пруток 6 от прогиба, возни- кающего от радиальных составляющих сил резания.

Подача прутка осуществляется двумя специальными роликами, имеющими крупную насечку. Изменяя число оборотов этих роликов, можно получать разные величины подачи прутка на один оборот резцовой головки. В зависи- мости от числа оборотов роликов подача прутка может со- ставлять от 175 до 600 мм/мин.

47

2.5. Резка заготовок

Резка – это операция разделения металла на части.

В зависимости от формы и размеров заготовок резку осуществляют вручную – ручными ножницами, ножовками, рычажными ножницами или механическим способом при помощи механических ножовок, ленточных пил, дисковых пил, гильотинных и дисковых ножниц, маятниковых пил, вырубки, абразивной, газовой и плазменной резки и т.п.

2.5.1. Ручная резка

Ручные ножницы применяют при резке стальных лис- тов толщиной до 1 мм, а цветных металлов – до 1,5 мм. Для резки листовой стали толщиной до 3 мм выбирают малога- баритные силовые ножницы, для резки листовой стали тол- щиной до 4 мм – рычажные (маховые) ножницы. Ручную ножовку применяют для разрезания толстых листов полосо- вого, круглого и профильного металла (черного и цветного).

2.5.2. Механическая резка

Механическая резка осуществляется с применением различных механических, электрических и пневматических ножовок и ножниц, дисковых пил, другого универсального и специального оборудования.

Ножовочные станки (приводные ножовки) и диско- вые пилы, представляющие собой диск с режущими зубья- ми (очень похожие на тонкие фрезы), используют для раз- резания сортового и профильного металла и труб. Резание осуществляется с охлаждением маслом, водой или мыльной эмульсией.

Ленточные пилы имеют форму бесконечной ленты толщиной 1,0–1,5 мм. Они бывают вертикальными, гори- зонтальными и наклонными. Ленточные пилы применяют,

48

как правило, для разрезания чугуна, стали, цветных метал- лов и сплавов. Потери на прорез ленточной пилой не пре- вышают 1,8 мм.

Фрикционная (беззубая) пила представляет собой тонкий стальной диск, вращающийся от электродвигателя со скоростью 100–140 м/с. При подаче и вращении вследст- вие возникающего трения диск нагревает частицы металла в прорези до температуры плавления. Расплавленный ме- талл заготовки удаляется фрикционной пилой, которую ох- лаждают воздухом и водой.

Фрикционные пилы обеспечивают высокую произво- дительность, но требуют привода большой мощности. Эти- ми пилами можно разрезать закаленные стальные заготовки и заготовки из белого чугуна.

Электрическая фрикционная пила – это фрикционная пила с вольтовой дугой, которая предназначена для разре- зания металлических заготовок. Вращающийся диск соеди- нен с одним полюсом источника электроэнергии, а разре- заемая заготовка – с другим.

Ножницы с наклонными ножами (гильотинные нож- ницы) используют для резки листовой и реже – полосовой стали толщиной от 0,3 до 16 мм (цветной лист толщиной до 40 мм).

Вибрационные ножницы предназначаются для фи- гурной резки листового металла.

Роликовые ножницы (с горизонтальным или наклон- ным вылетом) предназначены для прямолинейного раскроя металла. Для этой же цели используют пневматические ножницы.

Дисковые маятниковые пилы применяют для разре- зания профильного материала, а также труб различного диаметра.

49

Отрезные армированные шлифовальные круги, уста- новленные на маятниковых станках, применяют для резки неметаллических и металлических заготовок, в том числе из закаленных сталей.

Кроме указанных выше способов, прутки, трубы и за- готовки, полученные литьем, ковкой, штамповкой, можно разрезать на станках токарной, фрезерной и строгальной групп. В отдельных случаях резку заготовок производят анодно-механическим, электроискровым, ультразвуковым, электролитическим, электронно-лучевым методами, а так- же с помощью лазера, взрыва или плазменной струи.

2.6. Вырубка заготовок

Листовой или широкополосный материал режут на так называемые карты, размеры которых назначают примени- тельно к размерам готовых деталей. Оптимальный раскрой металла предусматривает размещение на картах конфигура- ций заготовок с минимальными перемычками и с учетом дальнейшей их обработки.

Вырубка заготовок из листового материала осущест- вляется на прессах. Чтобы получить более чистый срез вы- рубленной заготовки, а также уменьшить заусенцы и ко- робление заготовки, рекомендуется вести вырубку с пере- мычками. Лишь в тех случаях, когда к заготовке не предъ- являют повышенных требований в отношении точности и качества среза, применяют вырубку без перемычек.

Ширину перемычек обычно берут равной одному- двум размерам толщины исходного металла. Учитывая, что ширина перемычки влияет на величину отхода метал- ла, ее следует брать по возможности меньшей (размеры перемычек нормализованы).

Для материала толщиной от 5 до 100 мм применяют газовую резку: ацетиленокислородную и кислородную.

50