книги / Основы технологии машиностроения

Характеристика технологических методов производства деталей машин 163

проката и на фиг. 103 — волочение фасонного профиля из круглого проката.

Метод холодного профильного волочения стали является деше­ вым и высокопроизводительным и обеспечивает значительную эко­ номию металла. Например, при волочении сегментных шпонок из прямоугольного профиля стали 45 с последующей рубкой на прес­ сах и шлифованием плоскостей расход металла на одну шпонку составляет 9,6 г, а при обработке снятием стружки на ту же шпонку расходуется 13,8 г; таким образом, экономия металла на 1 шт. составляет 4,2 г, или более 30%. Производительность при этом повы­ шается более чем в 3 раза. Вместе с тем холодное профильное воло­ чение повышает поверхностную твердость и износостойкость деталей.

Наиболее целесообразным является применение профильного волочения для деталей с одинаковым фасонным профилем по всей длине. Холодным волочением могут быть получены самые разно­ образные профили: храповые колеса, мелкие шестерни, угловые, корытообразные и другие сложные профили. При этом без затрудне­ ний выдерживается 4-й класс точности и 6-й класс чистоты поверх­ ности.

Механической обработке заготовок из проката предшествует правка прутков и резка проката на заготовки. Отрезанные заготовки также подвергаются в ряде случаев правке в процессе механической обработки.

П р а в к а п р о в о л о к и производится на правйльно-отрез- ных станках. Правка осуществляется роликами, отрезка произво­ дится ножом по упору (фиг. 104). Остающаяся после правки кривизна достигает 0,5—0,7 мм на 1 пог. м проволоки.

П р а в к а п р у т к о в осуществляется на правильно-калибро­ вочных станках. Правка производится правйльными, а калибровка— отдельными калибрующими роликами (фиг. 105). Остающаяся после правки кривизна черного прутка достигает 0,9—0,5 мм на 1 пог. м.

Правйльно-калибровочные станки применяются также для правки и калибровки длинных прутковых заготовок после обработки

Правка на правйльно-калибровочных станках является высоко­ производительным методам: 1,4—1,6 м/мин при правке и 0,6— 0,8 м/мин при калибровке прутков. Точность калибровки по диа­ метру достигает 30—50 мк.

Холодная правка нарезанных из проката заготовок, а также холодная правка поковок производится на прессах, а цилиндри­ ческие заготовки небольшой длины правятся на накатных станках с гладкими плашками.

Х о л о д н а я п р а в к а на п р е с с а х (фиг. 106) приме­ няется для зацентрованных заготовок. Место и величина прогиба определяются индикатором при провертывании заготовки в центрах,

П+

Характеристика технологических методов производства деталей машин 165

которые затем отводятся, а заготовка опускается на жесткие опор­ ные призмы. Прилагаемое усилие и величина хода ползуна регули­ руются в приводных прессах нажимом педали. Остающаяся после правки кривизна заготовки составляет в зависимости от ее диаметра 0,05—0,15 мк на 1 мм общей длины заготовки.

Разрез по АД

Разновидностью этого метода является правка заготовки, уста­ новленной в центрах, струбциной вручную. При той же точности правки производительность труда при правке струбциной значи-

резцами на станках токарного типа, анодно-механическим способом,

производительным методом резки заготовок из проката. Однако при этом методе резки получается вмятина; величина ее в направле­ нии, перпендикулярном к резу, определяется на основании опытны^

Характеристика технологических методов производства деталей машин 167

зубьев 30—60 или 18—30, в зависимости от конструктивного испол­ нения. Резка производится обычно при подачах 0,01—0,03 мм/зуб.

из инструментальных сталей и других твердых материалов. Круги для отрезки изготовляются на бакелитовой или вулканитовой связке и допускают окружную скорость круга: на бакелитовой связке 50 м/сек, на вулканитовой связке 30 м/сек.

Величина пропила при разрезании в 1,5—2 раза превышает

типа применяется обычно для заготовок из прутка или трубы, а также для предварительной разрезки прутков и труб на мерные заготовки. Наибольший диаметр разрезаемого прутка зависит от модели станка. Имеются крупные станки для разрезания слитков; например слиткоразрезной станок, модель 1865, предназначен для разрезания слит­ ков диаметром до 600 мм и длиной до 3200 мм. В тяжелом машино­ строении успешно применяют резку отрезными резцами деталей значительно большего диаметра при вылете резцов, достигающем 650 мм. Резцы оснащены твердым сплавом Т5К10; ширина их 18— 22 мм. Резка производится с подачами 0,2—0,4 мм/об при скорости резания 35—200 м/мин в зависимости от обрабатываемого материала и наличия охлаждения.

Обычно отрезка производится не до конца, а оставляется шейка диаметром 0,07—0,2 диаметра отрезаемой заготовки, которая по окон­ чании резки отламывается. Однако опыт показывает, что как при отрезке без оставления шейки, так и при отрезке заготовок с цент­ ральным отверстием поломки инструмента наблюдаются редко.

Точность резки по длине заготовки не зависит от рассмотренных методов резки и длины заготовки, но зависит от ее поперечного раз­ мера, так как отклонение от перпендикулярности поверхности реза (торца) к оси заготовки возрастает пропорционально поперечному

щающимся беззубым диском или беззубой лентой, аналогично диско­ вой или ленточной пилам. При этом разрезаемый пруток — анод соединен с положительным полюсом, а инструмент, т. е. диск или лента — катод — с отрицательным полюсом низковольтного генера­ тора. Инструмент скользит с небольшим давлением по плоскости реза, а струя рабочей жидкости подается соплом в зазор между прут­ ком и инструментом; на поверхности анода образуется плохо прово­ дящая ток пленка; разрушение металла происходит в результате электрохимического растворения пленки и механического удаления

2 0 —30 в\ сила рабочего тока 20—500 а\ плотность тока 7 0 —500 а/см2. Для анодно-механической резки обычно применяют постоянный ток. Переменный ток снижает интенсивность процесса и повышает износ инструмента.

Применяемые для резки металлов диски изготовляют преиму­ щественно из листовой стали. На выпускаемых нашей промышлен­ ностью станках для анодно-механической резки применяются диски диаметром 200 — 1050 мм и толщиной 0 ,5 — 2 мм. Износ дисков состав­ ляет 25 — 30% от веса удаленного металла и зависит от режима и условий проведения процесса. Ширина реза определяется толщи­ ной диска и зависит от его жесткости и осевого биения; обычно ширина реза в 1,5— 2 раза больше толщины диска.

В качестве рабочей жидкости применяют водный раствор жидкого стекла, соли фосфорной или кремниевой кислоты, сернистый натрий, взвеси глины в воде и другие жидкости, способные образовывать на аноде пленку, плохо проводящую ток. Подача жидкости состав­ ляет 5— 35 л/мин, в зависимости от диаметра разрезаемого прутка.

Окружная скорость диска 15— 20 м/сек\ подача 7 — 30 мм/мин; удельное давление диска 0 ,5 — 2 кг/см2, в зависимости от диаметра разрезаемого прутка.

В связи с незначительными давлениями, при которых протекает процесс, достигается высокая точность резки (300— 600 мк при диаметре отрезаемого прутка 18— 120 мм). Чистота поверхности при анодно-механической резке находится в пределах 2 —4-го класса чистоты по ГОСТу 2789-51. Твердость поверхности у стали несколько повышается лишь при жестких режимах за счет термических воздей­ ствий. Съем металла составляет 2000 — 6000 мм3/мин на дисковых

исвыше 6000 мм3/мин на ленточных станках.

Врезультате резки с высокими плотностями тока образуется «белый» поверхностный слой глубиной 10— 30 мк. При малых плот­

производительным методом мерной резки проката любых профилей и марок, включая высокопрочные труднообрабатываемые конструк­ ционные стали.

Процесс резки фрикционными дисками основан на использова­

Характеристика технологических методов производства деталей машин 169

металла с кромкой диска. Температура разрезаемого металла при этом повышается настолько (до 800—1100°), что он легко удаляется из пропила в виде пучка искр при весьма незначительном износе фрикционного диска. Иногда в связи с повышением температуры в зоне пропила происходит плавление частиц металла. Применяют диски с гладкой или насеченной кромкой (шаг насечки 3—4 мм, глубина насечки 1,5—2,0 мм)', окружная скорость диска 60— ПО м/сек. Диаметр диска выбирают в зависимости от размера разре­ заемого материала. В частности, например, для резки проката диа­ метром до 20 мм применяют диск 500 X 3,5 мм\ для проката диамет­ ром 100 мм — диск 700 X 5 лш; для резки тонкостенных труб диа­ метром 130 мм применяют диск 400 X 2,5 мм. Толщину диска В

При резке прутков диаметром больше 10 мм рекомендуется при­ менять охлаждение диска. Производительность резки фрикцион­ ным диском выше производительности резки дисковой пилой при­

но этот метод может быть применен также и для резки профильного проката. Правильно выполненная газовая резка не вызывает пере­ жога и оплавления кромки реза. В поверхностном слое реза на глу­ бину 2—5 мм получается нормализация стали, а при резке закали­ вающейся стали — закалка. Получившаяся высокая твердость устра­ няется местным или общим отжигом.

Чистый рез обеспечивается при содержании углерода до 0,3%; с повышением содержания углерода чистота реза ухудшается, а про­

Некоторые легирующие элементы, в зависимости от содержания их в стали, затрудняют газовую резку (3% Сг; 0,25% Мо; 10% W; 2% А1) или препятствуют резке (5% Сг; 20% W; 10% А1). Содержа­ ние никеля свыше 20% несколько замедляет резку. Марганец, крем­ ний, медь, ванадий, титан, фосфор и сера в количествах, применяе­ мых в конструкционной стали, не препятствует резке.

Газовой резкой по шаблону (копирная резка) можно получать из толстолистовой, полосовой или квадратной стали заготовки весьма сложной конфигурации, почти не требующие благодаря точности и чистоте реза последующей механической обработки (звездочки, зубчатые колеса и т. п.). Обычная точность резки + 0,5 мм\ при резке на точных машинах + 0,2 мм.

Д у г о в а я э л е к т р о р е з к а применяется как для чер­ ных, так и для цветных металлов и сплавов.

При дуговой электрорезке металл разрезается в результате его расплавления в зоне реза. Этот метод не обеспечивает вследствие оплавления кромки точности и чистоты реза, которые получаются при кислородной резке, но при достаточной квалификации резчика дает в ряде случаев вполне удовлетворительные результаты.

П о к о в к и

Поковки могут быть получены свободной ковкой, ковкой в под­ кладных штампах и штамповкой в закрепленных штампах. Исход­ ными заготовками для поковок являются слитки и прокат. Слитки применяют для крупных поковок, получаемых свободной ковкой.

Слитки представляют собой усеченную пирамиду квадратного или многоугольного сечения, либо (при круглом сечении слитков) усеченный конус. Отношение длины слитка к среднему поперечному размеру принимается от двух до трех.

Слитки отливаются с прибылью, которую располагают у широ­ кого конца слитка. В процессе ковки как прибыль, в которой распо­ лагается усадочная раковина, так и донная часть слитка удаляются; при этом с удаляемой прибылью отходит 20—35%, с донной частью 5 —10% от веса слитка.

Сортовой прокат применяют для средних и мелких поковок, получаемых как свободной ковкой, так и штамповкой. Свобод­ ной ковкой можно выполнять поковки от самых мелких до самых крупных размеров, весом порядка 200 пг и более. Горячая штам­ повка применяется для поковок обычно весом от долей килограмма до 200 кг. В некоторых случаях горячей штамповкой изготовляют поковки и большего веса. Штамповка сравнительно со свободной ковкой обеспечивает более высокую точность и значительно большую :производительность.

Рассмотрим области применения различных методов изготовления поковок.

С в о б о д н а я к о в к а производится на ковочных молотах (паровоздушных, пневматических, рессорно-пружинных) и гидрав­ лических ковочных прессах.

Для мелких фасонных поковок весом до 40 кг, изготовляемых из сортового проката, применяют пневматические или рессорно­ пружинные, а иногда и паровоздушные молоты с весом падающих частей до 1 /7г.

Средние фасонные поковки весом до 300 кг, исходным материалом для которых служит крупный прокат или обжатая болванка, куют на паровоздушных молотах с весом падающих частей 1—3 пг, а более крупные поковки (фасонные весом до 700 кг и гладкие валы весом до 1500 кг) выполняют на паровоздушных молотах с весом падающих частей 5 ш и на гидравлических ковочных прессах силой пресса до 800 пг.

Применением ковочных прессов повышают производительность труда на 30—50% сравнительно с ковкой на паровоздушных моло­