книги / Процессы обработки заготовок. Методы механической обработки поверхностей деталей машин-1
.pdf
метров, резки материалов с высокой твердостью (алмазов, платины, рубинов и др.) по заданному контуру, прорезки пазов ит.п.
Рис. 10.9. Принципиальная схема лазера
На рис. 10.10 приведены типовая структурная схема современной лазернойустановки с твердотельным лазером, нарис. 10.11 приведена схема лазерной режущей головки для обработки материалов, анарис. 10.12 показана лазерная головка вработе.
Рис. 10.10. Типовая структурная схема лазерной установки с твердотельным лазером: 1 – зарядное устройство; 2 – емкостный накопитель; 3 – система управления; 4 – блок поджига; 5 – лазерная головка; 6 – система охлаждения; 7 – система стабилизации энергии излучения; 8 – датчик энергии излучения; 9 – оптическая система; 10 – сфокусированный луч лазера; 11 – обрабатываемая заготовка;
12 – координатный стол; 13 – система программного управления
221
Рис. 10.11. Схема лазерной режущей головки |
Рис. 10.12. Лазерная |
для обработки материалов: 1 – фокус луча; |
головка в работе |
2 – форсунка; 3 – плавающий стакан; |
|
4 – линзы; 5 – микрометр; 6 – лазерный луч; |
|
7 – впуск газа; 8 – деталь; 9 – брусок |
|
Ультразвуковая обработка применяется для изготовления деталей из хрупких материалов (стекла, керамики, фарфора, твердых сплавов). Метод основан на использовании ультразвуковых колебаний инструмента, осуществляемых с помощью магнитострикционных вибраторов. Магнитострикционный эффект основан на способности некоторых материалов изменять свои геометрические размеры в магнитном поле. Такими свойствами обладает никель. Магнитострикционные вибраторы позволяют получить частоты колебаний 20–30 кГц. Для получения этих колебаний используют пьезоэлектрический эффект, основанный на способности некоторых материалов изменять свои геометрические размеры под воздействием электрического поля. Это свойство наиболее выраженоу кристаллов кварца ититанитабария.
При наличии ультразвуковых колебаний в жидких средах возникает кавитация – образование в жидкости небольших кавитационных пузырьков. Эти пузырьки неустойчивы. При их разрушении возникают силы, сопровождающиеся гидравлическим ударом. Если вблизи этих пузырьков будет находиться твердое тело, то под действием гидравлического удара оно будет подвергнуто разрушению. На поверхности образуются мелкие раковины.
222
Если в зону обработки непрерывно подавать абразивную суспензию из мельчайших частиц алмазной пыли, карбида бора или карбида кремния, то под воздействием высокочастотных колебаний инструмента-магнитостриктора 3 (рис. 10.13) абразивные частицы с большой скоростью будут ударяться об обрабатываемую поверхность, разрушая ее. На резонансной высоте амплитуда колебаний магнитострикционных вибраторов составляет 5–10 мкм. Для повышения эффективности ультразвуковой обработки необходимо, чтобы торец инструмента вибрировал с амплитудой 0,03–0,1 мм. Для достижения этой цели применяют усилители колебаний. Конический стержень (концентратор) 3 изготавливается из высокопрочного металла, обладающего высокими антифрикционными свойствами и износостойкостью от разрушающего воздействия абразива.
Производительность процесса зависит от свойств обрабатываемого материала, амплитуды и частоты колебаний инструмента и зернистости абразивного материала. Этот метод применяют для обработки отверстий в заготовках из закаленных сталей, жаропрочных и титановых сплавов, карбида вольфрама и молибдена, стекла, графита, керамики и т.п. Точность обработки зависит от величины абразивных частиц, она может быть получена в пределах 0,005–0,04 мм.
Ультразвуковая обработка достаточно часто применяется в сочетании с электроискровой обработкой. Предварительная обработка производится электроискровым методом, чистовая – ультразвуковым методом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вучебном пособии в обобщенном и систематизированном виде приведены сведения из различных литературных источников, в том числе из учебников и научно-технических отчетов передовых предприятий и научно-исследовательских организаций.
Вучебном пособии изложены основные методы механической обработки поверхностей деталей машин, раскрыта сущность этих методов, их технологические возможности, область применения, оборудование и инструмент, применяемые при их реализации, даны рекомендации по параметрам режима обработки.
Врезультате изучения настоящего пособия студенты должны получить ясное представление о методах и приемах получения исходных заготовок, существующих методах обработки заготовок без удаления материала и методах обработки различных поверхностей и сочетания поверхностей заготовок путем изменения их формы и размеров в результате лезвийного, абразивного, электрофизического и электрохимического воздействия.
Кроме того, студенты должны получить четкое представление об областях применения этих методов.
Знания, полученные студентами при изучении настоящего пособия, позволят им освоить дисциплины «Технология машиностроения» и «Проектирование эффективных технологических процессов изготовления и сборки изделий» и использовать эти знания при выполнении курсовых и дипломных проектов и выпускных квалификационных работ бакалавров.
224
Приложение
Таблица П.1
Ориентировочные значения шероховатости поверхностей без механической обработки
Вид исходной |
|
Шероховатость |
||
Материал |
поверхности, мкм |
|||
заготовки |
||||
|
(Классычистоты, мкм) |
|||
|
|
|||
Литьеподдавлением |
Латунь |
отRz = 80,0 доRa = 2,5 (4–6 кл.) |
||
Силумин |
отRz = 40,0 доRa = 0,63 (5–7 кл.) |
|||
|
Цинковые сплавы |
Ra = 0,63...2,5 |
(6–8 кл.) |
|
Круглыйхолодный |
Сталь |
Ra = 0,32...2,5 |
(6–8 кл.) |
|
прокат(калиброванный) |
Латунь |
Ra = 0,16...1,25 (7–9 кл.) |
||
Прокаттрубы |
Дюралюминий |
Ra = 0,32...1,25 (7–8 кл.) |
||
Прокатлистовой |
Сталь |
Ra = 0,32...2,5 |
(6–8 кл.) |
|
Латунь |
Ra = 0,16...1,25 (7–9 кл.) |
|||
|
||||
Прокатленты |
Сталь |
Ra = 0,32...1,25 (7–8 кл.) |
||
Латунь, бронза |
Ra = 0,08...0,63 |
(8–10 кл.) |
||
|
||||
Штамповка, вытяжка |
Латунь |
Ra = 0,032...2,5 (6–8 кл.) |
||
Прокатпослеобдувки |
Сталь |
отRz = 40,0 доRa = 2,5 (5–6 кл.) |
||
песком |
Дюралюминий |
отRz = 40,0 доRa = 2,5 (5–6 кл.) |
||
Пластмассы |
Безмеханической |
Ra = 0,02...0,63 |
(8–12 кл.) |
|
прессованные |
обработки |
|||
|
|
|||
|
|
|
Таблица П.2 |
|
|
Микрогеометрия поверхности |
|
||
|
|
|
|
|
Классы чистоты |
Шероховатость поверхности |
|||
|
|
|
|
|
До 1952 года |
С 1952 года |
С 1973 года по настоящее время |
||
по 1973 год |
Ra (мкм) |
Rz (мкм) |
||
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
1 |
(40–80) |
160–320 |
|
2 |
2 |
(20–40) |
80–160 |
|
3 |
3 |
(10–20) |
40–80 |
|
4 |
4 |
(5–10) |
20–40 |
|
5 |
5 |
2,5–5 |
(10–20) |
|
6 |
6 |
1,25–2,5 |
(6,5–10) |
|
7 |
7 |
0,63–1,25 |
(3,2–6,5) |
|
8 |
8 |
0,32–0,63 |
(1,6–3,2) |
|
225
1 |
2 |
3 |
4 |
9 |
9 |
0,16–0,32 |
(0,8–1,6) |
10 |
10 |
0,08–0,16 |
(0,4–0,8) |
11 |
11 |
0,04–0,08 |
(0,2–0,4) |
11 |
12 |
0,02–0,04 |
(0,1–0,2) |
13 |
13 |
(0,01–0,02) |
(0,05–0,1) |
14 |
14 |
(<0,01) |
(<0,05) |
Примечание. Сведения о классах чистоты приведены в таблицах приложения с целью понимания студентами сведений о шероховатости поверхности, опубликованных ранее 1973 года.
В настоящее время классы шероховатости поверхности в технической документации не используют, но в литературе издания до 1973 года шероховатость поверхности обозначена классами чистоты.
226
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бакиев А.К. Технология авиадвигателестроения. – М.: Машиностроение, 1995. – 220 с.
2.Бирюков Б.Н. Электрофизический и электрохимический методы размерной обработки. – М.: Машиностроение, 1981. – 127 с.
3.ДанилевскийВ.В. Технология машиностроения. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1984. – 544 с.
4.Егоров М.Е., Деменев В.И., Дмитриев В.Л. Технология машиностроения: учебник для втузов. – 2-е изд., доп. – М.: Выс-
шая школа, 1976. – 534 с.
5.Картавов С.А. Технология машиностроения. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Виша школа, 1984. – 272 с.
6.Колесов И.М. Основы технологии машиностроение. – 3-е изд. стер. – М.: Высшая школа, 2001. – 591 с.
7.Маталин А.А. Технология машиностроения. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с.
8.Маталин А.А. Технология механической обработки. – Л.: Машиностроение, 1977. – 461 с.
9.Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Технология станкостроения. – М.: Машиностроение, 1990. – 493 с.
10.Солнышкин Н.П. Технологические процессы в машиностроении: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1998. – 333 с.
11.Технология машиностроения: учебник / А.В. Якимов [и др.]; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2002. – 563 с.
12.Технология машиностроения: учеб. пособие: в 3 ч. / под ред. С.Л. Мурашкина. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2005. – Ч. 1. – 190 с.; Ч. 2 – 498 с.; Ч. 3 – 59 с.
13.Справочник металлиста: в 5 т.: 2-е изд., перераб. / под ред. С.А. Чернавского, В.Ф. Рещикова и Н.А. Малова. – М.: Ма-
227
шиностроение, 1976–1978. – Т. 1, 1976. – 768 с.; Т. 2, 1976. – 720 с.; Т. 3, 1977. – 748 с.; Т. 4, 1977. – 720 с.; Т. 5, 1978. – 673 с.
14.Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд. – М.: Машино-
строение, 1985. – 487 с.
15.Упрочняюще-отделочная обработка заготовок методом алмазного выглаживания: метод. разработка по курсу «Технология машиностроения» / Перм. политехн. ин-т. –
Пермь, 1982. – 89 с.
228
Учебное издание
Бахвалов Владимир Александрович
ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК
Учебное пособие
Часть I
Методы механической обработки поверхностей деталей машин
Корректор Е.А. Медведева
Подписано в печать 24.04.2013. Формат 60×90/16. Усл.печ.л. 14,5. Тираж 100 экз. Заказ № 89/2013.
Издательство Пермского государственного технического университета
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29, к. 113.
тел.: (342) 219-80-33
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В.А. Бахвалов
ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК
Часть 2
Составление рациональных технологических маршрутов процессов механической обработки типовых деталей машин
Издание второе, исправленное
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»; «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2013