WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

«С.И. КОРЯГИН С.И. КОРЯГИН И.В. ПИМЕНОВ, В.К. ХУДЯКОВ И.В. ПИМЕНОВ, В.К. ХУДЯКОВ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ МАТЕРИАЛОВ Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации ...»

-- [ Страница 3 ] --

применяются резцы с большими углами (увеличивается прочность ре В любом случае, при обработке материалов резанием твердость режу жущей части). Для обеспечения высокой производительности и эконо щего инструмента должна быть всегда выше, чем твердость обрабатывае мичности обработки необходимо выбирать, оптимальные значения углов мого материала.

и. Главный задний угол. для различных типов токарных резцов из Большинство деталей из сталей и чугунов подвергаются обработке на меняется от 5 до 15°. Углы заострения определяются из соотношения токарных станках.

++=90°. Главный угол в плане и вспомогательный угол 1—это уг Обрабатываемость материала существенно зависит от углов заточки лы, измеряемые в горизонтальной координатной плоскости XY (см. рис. 7) резца. На рисунке 7 показан проходной резец и деталь в проекции на ос между проекциями на нее вектора скорости продольной подачи и проек новную плоскость: РП – след плоскости резания;

Рv – след плоскости, па циями главной и вспомогательной режущих кромок. Угол при вершине – угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на Главный угол в плане при постоянных значениях подачи и глубины горизонтальную (основную) плоскость;

=180° – (+1). Угол определя резания t определяет соотношение между шириной и толщиной среза: при ет форму площади среза и распределение нагрузки на инструмент.

уменьшении угла уменьшается толщина среза и увеличивается его ши В процессе точения значения углов, и изменяются в зависимости рина. Увеличение активной длины режущей кромки, т. е. той части, кото от установки резца относительно оси вращения детали (выше или ниже рая находится в непосредственном соприкосновении с обрабатываемой ее).

заготовкой, приводит к уменьшению температуры в зоне резания, что Для токарных и расточных резцов, предназначенных для обработки снижает износ резца и повышает его стойкость. Однако при обработке деталей из стали и чугуна, величина передних и задних углов назначается нежестких деталей (например, длинных валиков) рекомендуется приме в пределах, указанных в табл. 38.

нять углы =60...75°, так как при меньших углах возможно появление Главный угол в плане при постоянных значениях подачи и глубины вибрации и недопустимых прогибов заготовки (табл. 39).

резания t определяет соотношение между шириной и толщиной среза: при Таблица уменьшении угла уменьшается толщина среза и увеличивается его ши Главный угол в плане токарных и расточных резцов рина. Увеличение активной длины режущей кромки, т. е. той части, кото- Назначение и условия работ резца Угол, град рая находится в непосредственном соприкосновении с обрабатываемой Точение с малой глубиной резания при особо жест- заготовкой, приводит к уменьшению температуры в зоне резания, что кой системе снижает износ резца и повышает его стойкость. Однако при обработке Растачивание стальной детали, точение при малой нежестких деталей (например, длинных валиков) рекомендуется приме жесткости системы нять углы =60...75°, так как при меньших углах возможно появление Растачивание чугунной детали, точение при малой вибрации и недопустимых прогибов заготовки (табл. 39).

жесткости системы 70... Подрезка, прорезка, обточка и расточка ступенчатых Таблица поверхностей в упор;

обработка в условиях нежест- кой системы Передние и задние углы токарных и расточных резцов Точение в условиях жесткой системы Материал лезвийного инструмента Вспомогательный угол в плане ' влияет на шероховатость обработан Сталь Твер- Сталь быстро- Твердый сплав ной поверхности, прочность вершины резца и его стойкость. При приме Обрабатываемый быс- дый режущая нении больших подач на детали появляются значительные остаточные материал тро- сплав Обработка гребешки. Для уменьшения их высоты применяют малые значения углов режу- чер- чисто- черно- чисто ', обычно в пределах 10...15° (табл. 40).

щая новая вая вая вая Таблица Передний угол Задний угол, град, град Вспомогательный угол в плане Сталь конструкционная 25 12...15 6 12 8 12 Условия работы резца Угол ', град Сталь легированная 20 10 6 12 8 Чистовая обработка 5... Стальное литье – 10 – – 8 Черновое точение 10... Сталь жаропрочная 20 10 8 8 10 Черновое растачивание 15... Чугун серый – 5 – – 8 Обработка с подачей в обе стороны без перестанов- Чугун ковкий – 8 – – 8 ки резца Обработка широкими резцами или резцами с до- По форме головки (режущей части) : прямые 6, 3, отогнутые 1, 4, 8, 9, полнительным режущим лезвием 10, оттянутые 5, 7 и изогнутые.

По конструкции: цельные и сборные (сложной конструкции с различ Значительное влияние на процесс точения оказывает угол наклона ными способами крепления режущих пластинок) и резцовые блоки.

главной режущей кромки – угол между главной режущей кромкой и Цельные резцы изготавливаются из быстрорежущей стали (реже из ле плоскостью М–М, проведенной через вершину режущей части резца па гированных сталей), сборные – оснащаются пластинками из быстрорежу раллельно горизонтальной координатной плоскости Рv.

щих сталей твердых сплавов, минералокерамики, а также из СТМ (поли Принято считать угол положительным, если вершина резца – низшая кристаллические синтетические алмазы или нитриды бора). Типы конст точка режущей кромки. Значение и знак угла влияет на направление рукции резцов выбираются с учетом комплекса технологических и эконо схода стружки и распределение нагрузки по длине режущей кромки. Для мических показателей (характера операции, свойств материалов, геомет обдирочных работ применяются положительные углы (до +60°), при рических параметров инструмента, особенностей заточки и др.).

этом стружка направляется к обработанной поверхности, возможно ее на Форма передней поверхности резцов из быстрорежущей стали после матывание на деталь и царапанье поверхности детали. Поэтому для чис заточки имеет четыре разновидности (рис. 9) :

товой обработки применяют резцы с отрицательными углами (до -5°).

При прерывистом точении применяют резцы с =+10...+25° и = -5...-10°.

Большое количество различных технологических операций, выпол няемых на токарных станках, обусловливает многообразие конструкций применяющихся резцов.

Резцы подразделяются по назначению, направлению движения, форме режущей части и по конструкции. По назначению (рис. 8) : проходные 6, и проходные упорные 4, подрезные 1, отрезные и прорезные 5, расточные 10, 9, фасонные 2, резьбовые 7, резцы для чистовой обработки 3 и др.

Рис. 9. Формы передней поверхности резцов из быстрорежущей стали - плоская, с положительным передним углом =10° для обработки ста ли с в>800 Н/мм2, серого чугуна НВ>220, бронзы и других хрупких ма териалов (рис. 9, а);

- плоская, с положительным передним углом =14° для обработки ста Рис. 8. Основные типы токарных резцов ли с в<800 Н/мм2, чугуна НВ<220 (рис. 9, б);

По направлению движения: правые 6 и левые, радиальные и тангенци альные.

Рис. 10. Формы передней поверхности резцов - криволинейная, с фаской для обработки стали с в<800 Н/мм2, вязких с твердосплавной пластиной цветных металлов и легких сплавов при необходимости завивания струж Форма заточки передней поверхности резцов с пластинками из твердо ки (рис. 9, в);

го сплава имеет большое число разновидностей:

- криволинейная для обработки материалов с - плоская, с положительным передним углом для обработки серого чу в=800...1000 Н/мм2 (рис. 9, г).

гуна, бронзы и других хрупких материалов (рис. 10, а);

Ширина фаски f (мм) (рис. 9, в) затачивается в пределах:

- плоская, с отрицательной фаской для обработки ковкого чугуна, ста - для токарных проходных и подрезных резцов – 0,2...1,5;

ли и стального литья с в <800 Н/мм2 (рис. 10, б и в);

- для токарных расточных резцов – 0,1...0,6;

- криволинейная, с отрицательной фаской для обработки стали с - для токарных отрезных и прорезных резцов – 0,15...0,5.

в<800 Н/мм2 при необходимости завивания и дробления стружки (рис.

Радиусная канавка (рис. 10, в) выполняется радиусом r=3...18 мм, ши 10, г, д);

риной А от 2,5 до 15 мм. Радиус r вершины резца (рис. 9) назначают от 0, - плоская, с отрицательным передним углом для черновой обработки до 3 мм. Меньшие значения указанных параметров относятся к резцам с стали и стального литья с в>800 Н/мм2 или при точении с ударами в ус державкой сечением до 10х10 мм, большие значения – к резцам сечением ловиях жесткой технологической системы (рис. 10, е);

40х40 мм.

- криволинейная, с отрицательной фаской для обработки нержавею щих сталей с в <=850 Н/мм2 (рис. 10, ж);

- криволинейная, с отрицательной фаской для обработки материалов с в до 1300 Н/мм2 (рис. 10, з);

- плоская, с отрицательным передним углом для обработки материалов с в >=1200 Н/мм2 (рис. 10, и).

Ширина фаски f выполняется в пределах 0,1...0,6 мм для расточных, отрезных и прорезных резцов и в пределах от 0,15 до 1,2 мм для проход ных и подрезных резцов. Радиус вершины r назначают в пределах от 0, до 2,5 мм у проходных и подрезных резцов и от 0,5 до 1,6 мм у расточных резцов (рис. 10, д).

На передней поверхности для облегчения отвода сливной стружки, ее завивания или ломания иногда выполняют крупноразмерные с радиусом 4...18 мм или мелкоразмерные с радиусом 0,5...3 мм лунки, порожки, ус тупы.

Стружка завивается тем круче, чем меньше радиус R выкружки лунки и чем ближе она расположена к режущей кромке. Мелкоразмерная лунка имеет небольшую ширину (не более 3 мм) и глубину до 0,1...0,5 мм, мо жет быть замкнутой или незамкнутой с выходом в обе стороны (отрезные резцы) или в одну сторону.

Крупноразмерные лунки делают на твердосплавных и быстрорежущих резцах шириной от 3 до 15 мм глубиной до 1,5 мм.

8.2. Обработка алюминия и его сплавов резанием Группа 1. Нестареющие деформируемые сплавы, Обработка алюминия по сравнению со сталью характеризуется значи стареющие деформируемые сплавы в отожженном состоянии тельно высокой скоростью при равной стойкости инструмента. Вследст Чистый алюминий и вие сравнительного высокого коэффициента трения между алюминием и алюминий, повышенной сталью при низких скоростях резания, даже при соблюдении рекомендуе чистоты мых углов резания, на режущей кромке инструмента может образоваться AlMg0,5…AlRMg1 Любое 15… нарост, который, помимо всего прочего, значительно ухудшает качество Al199,9Mg0,5… поверхности. Поэтому алюминий должен обрабатываться резанием со …Al199,9Mg1 « 23… скоростями не ниже 90 м/мин. Исключением являются ручные работы, AlMg1 « 30… протяжка, сверление, зенкерование и нарезание резьбы.

AlMn « 25… Чистый алюминий и сплавы в отожженном состоянии дают длинную AlMgMn, AlMg4,5Mn « 45… вязкую стружку, удаление которой из-за большого ее объема (обуслов- AlMg сплавы, 2…5% Mg « 35… Стареющие деформи- Тянутое, прессованное, ленного высокой скоростью резания) иногда бывает затруднительно. Не руемые сплавы катанное отожженное 35… стареющие сплавы в нагартованном состоянии и состаренные сплавы хо Группа 2. состаренные деформируемые сплавы рошо обрабатываются резанием, но тоже дают длинную стружку. С ис и литейные сплавы с содержанием Si < 10% пользованием стружкоотводящей ступеньки или стружкозавивательных Деформируемые сплавы Естественно и искусст- 45… приспособлений может быть также получена стружка в виде коротких AlMgSi0,5, AlMgSi0,8, венно состаренное витков.

AlMgSi Для обточки на автоматических станках разработаны сплавы с добав AlCuMg1, AlCuMg2 Естественно состаренное 90… кой свинца, которые дают короткую сыпучую стружку. Аналогичной AlZnMg1 Искусственно состарен- 80… формы стружка образуется также при обработке сплава AlMg5 в полуна ное гартованном или нагартованном состоянии, который используется пре- AlZnMgCu0,5, То же 120… AlZnMgCu1, имущественно на предприятиях по выпуску оптики и точной механики, Окончание табл. поскольку он лучше поддается декоративному анодированию, чем мате- Материал Состояние Твердость HB риалы с добавкой свинца.

AlMgSiPb, AlCuBiPb, Естественно и искусст- 60… Литейные сплавы обладают в основном такой же обрабатываемостью AlCuMgPb венно состаренное резанием, как и деформируемые одинакового химического состава. Они AlMg3…AlMg10, От необработанного до 55… лишь дают, как и большинство литейных сплавов, более короткую струж AlSi5Mg, AlSi6Cu4, искусственно состарен ку.

AlSi8Cu3 ного Показателем обрабатываемости резанием литейных сплавов служит AlMg9, ALCu4TiMg, От частично термоуп- 70… содержание кремния, повышенная твердость соединений которого может AlSi7Mg рочненного до искусст отрицательно сказаться на стойкости инструмента.

венно состаренного В зависимости от состава и состояния или прочности при обработке Группа 3. Литейные сплавы с 10% Si резанием алюминия выделяют три группы материалов (табл. 41).

AlSiMg9 Искусственно состарен- 75… ное Таблица AlSi10Mg (включая ва- От необработанного до 50… Группы материалов, классифицируемых рианты с медью) искусственно состарен по обрабатываемости резанием ного Материал Состояние Твердость HB AlSi12 Необработанное 45… Поршневые сплавы Специально термообра- 90… Быстрорежущая сталь хорошо подходит для резания сплавов с не AlSiCuNi (12…25% Si) ботанное большим содержанием кремния. Если требуются большие мощности ре Стружка алюминиевых сплавов не является пожароопасной. Рекомен- зания, то быстрорежущая сталь может стать более экономичной, чем дуется, по возможности, сортировать стружку и отходы по сплавам, по- твердые сплавы, особенно в том случае, когда на данных станках нельзя достичь скоростей резания, применяемых при работе с твердыми сплава скольку при этом можно достичь большей экономичности производства.

Для экономичной обработки резанием алюминия требуется, чтобы ин- ми. Высокая вязкость делает возможным применять инструмент с боль шими передними углами также при прерывистом резании. Параметры то струмент имел большой передний угол и большую выемку для выхода карной обработки алюминия приведены в табл. 42.

стружки. Передние его грани должны подвергаться тонкому шлифованию Соблюдение рекомендуемых углов резания имеет очень большое зна или, что еще лучше, притирке, чтобы трение между инструментом и обра зующейся стружкой поддерживать по возможности минимальным. Высо- чение для достижения высокой чистоты поверхности и высокой стойкости резца. Поэтому инструмент должен подвергаться механическому шлифо кая скорость резания, большой передний угол и гладкая передняя грань препятствуют в совокупности с действием смазки и охлаждения (при ост- ванию. Риски и грат после шлифования следует удалять доводкой или притиркой.

ром инструменте) образованию нароста, из-за которого может получаться неровная, с задирами поверхность обработки.

Износ инструмента проявляется в виде усиливающегося затупления режущей кромки, обусловленного ее смещением. Лункообразный износ при обработке резанием алюминия в общем случае не наблюдается. В ре зультате износа на передней грани образуется слегка скругленная фаска с отрицательным передним углом резца (около 15°). С развивающимся за туплением сильно возрастает усилие резания и температура резания из-за затрудненных условий схода образующейся стружки, так что частицы об рабатываемого материала в виде сплошной массы могут выдавливать вдоль задней грани резца, где они перед окончательным формообразова нием свариваются в так называемую ложную стружку, прочно пристаю щую к задней поверхности инструмента.

Материл для режущего инструмента определяют, исходя из конкрет ных условий резания. Для обработки резанием алюминия используют преимущественно быстрорежущие (БРС) и твердые сплавы (ТС), а наряду с ними для тонкой обработки – и алмазы. Минералокерамические мате риалы, содержащие окислы, до сих пор не могут применяться для обра ботки резанием алюминия, поскольку между пластинкой и обрабатывае мым материалом может произойти реакция (из-за большого сродства алюминия к кислороду), приводящая в негодность режущий материал.

Инструментальная сталь применяется только для сверления и развер тывания малых диаметров, в единичных случаях – для обработки дефор мируемых материалов.

Меньшая по сравнению со сталью твердость делает алюминий более Таблица чувствительным к образованию рисок, надрезов и вмятин при закрепле нии детали. Поэтому желательно оснастить зажимные устройства защит Основные параметры сверления алюминия ными прокладками, а зажимные патроны – расточными мягкими кулачка ми. По возможности следует для закрепления применять тиски с гладкими Параметры Режу- Группа обрабатываемого Примечания губками, цинковые патроны или разжимные оправки.

щий ма- материала Фрезы для обработки алюминия отличаются от фрез для обработки териал 1 2 стали большим расстоянием между зубьями и большей выемкой для вы Угол при БРС 140 120 100 При сверле хода стружки.

вершине ТС 130 120 115 нии листов угол Плоские поверхности только в редких случаях обрабатываются ци увеличивается сверла ° линдрическими фрезами, а чаще – торцовыми со вставными ножами;

диа- или применяет ся центровое метр фрез подбирается таким, чтобы на станках для обработки стали сверло (предполагая достаточную жесткость и мощность привода) можно было Угол наклона БРС 45...30 35...20 25...15 Применяют достичь высокой скорости резания.

винтовой ТС 15...10 15...10 8...4 ся сверла мало По взаимному расположению обрабатываемой поверхности и оси оп канавки (пе- го диаметра с равки можно разделить фрезы на цилиндрические и торцовые. При фрезе редний угол) меньшим углом ровании торцовыми фрезами (фрезерными головками или цельными тор наклона винто ° цовыми фрезами) стремятся, чтобы диаметр фрезы превышал по меньшей вой канавки мере на 1/5 ширину обрабатываемой детали, причем 2/3 ширины следует Задний угол БРС 17...15 15 12 При заправ заточки (зад- ТС 12 12 12 ке сверл с фрезеровать против подачи и 1/3 - по подаче. При фрезеровании цилинд двойной заточ ний угол) ° рическими фрезами (простыми цилиндрическими, концевыми, дисковыми кой сохранять или фасонными фрезами) предпочитают фрезерование по подаче. Пред заданный угол посылкой для достижения безупречной поверхности является, возможно, на каждой сту более полное удаление люфтов в опорах ходового винта подачи, а также пени режущей между ходовым винтом и гайкой.

части При фрезеровании алюминия следует придерживаться следующих ре- Скорость БРС 100...200 80..100 50...80 Меньшие резания v, ТС 200...300 100...140 60...100 скорости для жимов: передний угол =30...15° (меньшие передние углы при черновом м/мин сверл малого фрезеровании, большие – при чистовом);

задний угол =18...6° (то же, что диаметра и угол );

скорость резания для БРС составляет 100...600 м/мин (меньшие Подача s, БРС 0,02...0,50 0,02...0,50 0,02...0,3 То же значения для 3-й группы обрабатываемого материала), для ТС – 300... мм/об ТС 0,06...0,30 0,06...0,30 0,03...0, м/мин (то же, что и БРС);

подача на зуб фрезы 0,1...0,5 мм/зуб;

глубина Окончание табл. резания 0,5...6 мм.

Для сверления алюминия и его сплавов применяют спиральные сверла.

Параметры Режу- Группа обрабатываемого Примечания Диаметр отверстия, особенно при сверлении мягких сортов алюминия, щий ма- материала териал 1 2 получается значительно больше диаметра сверла. Поэтому диаметр сверла Смазочно- БРС Эмульсия Эмульсия Эмульсия Вместо эмуль берут на 0,2...0,5 мм меньше диаметра отверстия. Параметры резания при охлаждаю- ТС Сухое Сухое/ Сухое/ сии также при сверлении приведены в таблице 43.

щие мате- эмульсия эмульсия меняются рас риалы творимые в во де синтетиче ские смазки. А при сверлении на месте – так же и конси стентные жиры Спиральные зенкеры (трехзубые) и насадные (четырехзубые) служат для расширения предварительно просверленных или полученных при ли Рис. 11. Углы и формы зубьев дисковой пилы тье отверстий, часто с применением кондукторных втулок.

(при шаге t=5...10 мм, h=4...5 мм, s=1...3 мм;

при шаге t=9...20 мм, h=5...8 мм, Отверстия, обработанные зенкером, имеют меньшую овальность, чем s=1...3 мм;

при шаге t< 60 мм, h< 25 мм, s< 6 мм) полученные спиральным сверлом, поэтому при получении отверстий с низкими допусками по диаметру с помощью разверток предварительно их Полотно пил диаметром до 250 мм изготовляется полностью из быст обрабатывают зенкером, оставляя припуск. Параметры зенкерования те рорежущей стали и с каждой стороны утоняется шлифовкой к центру для же, что и при сверлении алюминия за исключением скорости резания, ко предупреждения защемления при резке. Пилы большего размера состоят торая составляет 25...10 м/мин.

из стального закаленного диска из листовой стали, оснащенного прикле Для развертывания отверстий в деталях из алюминия могут использо панными сегментами из быстрорежущей стали или припаянными, а также ваться развертки всех типов, которые применяются для обработки сталь механически закрепленными ножами из твердых сплавов.

ных деталей.

Резка ленточными пилами чаще всего ведется при небольших сечени Резка дисковыми пилами ведется главным образом для разделения на ях изделий, а также для получения сквозных отверстий и контуров на лис мерные длины прутков, штанг, профилей и труб, а также для получения товом материале толщиной примерно от 6 мм. Шаг зубьев нормализован – узких пазов. Особую разновидность представляет собой горячая резка не 4…12 мм. Для тонкого листа еще меньше. поскольку в разрезаемом сече прерывно прессуемого изделия после выхода его из пресса (температура нии должны одновременно резать не мене двух зубьев.

изделий 300...400°С).

Ножовочные пилы применяют лишь для единичных случаев резки Резка дисковой пилой сравнима с фрезерованием дисковыми фрезами.

алюминия, так как скорость резки слишком мала. Для ручной резки сле Шаг t зависит от сечения пилы, которое является важнейшим показателем дует использовать по возможности полотна с большим выемом у зубьев, для пил очень малого диаметра. Он должен выбираться таким, чтобы где стружка может скручиваться.

обеспечить достаточно большое и скругленное пространство для выхода Плашки и резьбонарезные головки на состаренных сплавах дают безу стружки (рис. 11).

пречную по качеству резьбу. Заборную часть следует несколько удлинять по сравнению с обработкой стали. Очень важно обеспечить достаточный подвод смазочно-охлаждающей жидкости при длинной резьбе. Наружный диаметр детали после обточки должен быть меньше номинального диа метра резьбы на 0,2...0,3 t, где t – шаг резьбы. Следует обратить особое внимание на соосность детали и инструмента.

Метчики для ручной нарезки резьбы на алюминии применяют в ком плекте, включающем два или три метчика. Для машинной – также в ком плекте или один метчик. Они должны иметь широкие, хорошо закруглен ные полированные канавки для выхода стружки и большой передний Решающим условием обеспечения стойкости инструмента является угол. Обратная сторона режущего инструмента должна выполняться по такое проведение обработки, при которой вершина режущего лезвия осу радиусу или иметь подрез, чтобы при обратном ходе метчика стружка не ществляет резание только под коркой. Это достигается снятием фаски с вдавливалась в резьбу. торца заготовки перед началом точения и установлением достаточной Токарный, сверлильный и фрезерный инструмент с алмазами приме- глубины резания;

в случае наличия биения (из-за неровностей на поверх няется преимущественно для точной чистовой обработки при серийном ности заготовки) допускаются значительные колебания глубины резания производстве алюминиевых деталей, когда требуется как высокая точ- при минимальном ее значении 0,5 мм. Фаска снимается другим или тем ность соблюдения размеров, так и высокое качество поверхности. Необ- же резцом, участком его режущей кромки, не работающим при выполне ходимая предварительная обработка ведется чаще всего твердосплавным нии основного прохода. При обдирке корки на крупных заготовках (типа инструментом. валов, слитков) не исключена возможность применения предварительного Особое преимущество резки алмазным инструментом – высокая стой- подогрева обрабатываемой поверхности т. в. ч. Индуктор установки при кость (даже при обработке высококремнистых сплавов, например, при из- обработке должен перемещаться вместе с резцом, располагаясь впереди готовлении поршней двигателей внутреннего сгорания). него на некотором расстоянии. Необходимым условием является обеспе чение соответствующей температуры срезаемого слоя, достаточной для локализации вредного воздействия корки на контактные поверхности ин 8.3. Обработка титана и его сплавов резанием струмента, но не приводящей его к потере режущих свойств. Предвари тельный подогрев можно применять только при черновой обработке (при Наибольшие трудности при обработке титановых сплавов резанием возникают при черновой обработке заготовок (штамповок, поковок, прут- обдирке корки), после которой непременно следует чистовая обработка.

Прежде чем перейти к изложению рациональных условий выполнения ков), так как при этом удаляется поверхностный дефектный слой, состоя щий из окалины и корки, образующихся в результате взаимодействия ти- основных видов механической обработки титановых сплавов, следует от метить необходимость соблюдения мер техники безопасности при обра тана с кислородом и азотом воздуха, и отличающийся весьма высокой ботке этих материалов. Такая предосторожность связана с опасностью твердостью и альфированной структурой.

С целью повышения эффективности черновой операции, обычно вы- воспламенения и интенсивного горения стружки сплавов титана, напри полняемой точением или фрезерованием, рекомендуется предварительно мер, при точении с малыми сечениями среза (tS=0,05х0,07 мм) на доста удалять окалину и корку специальной обработкой. точно высоких скоростях, а также взыроопаснотью пыли, образующейся Заготовки (прутки, поковки, штамповки) титановых сплавов обдувают при выполнении некоторых видов обработки (например, при шлифова песком до удаления окалины, о чем свидетельствует матовый светло- нии). В связи с этим при осуществлении чистовых токарных и фрезерных серый цвет их поверхности (бурые пятна и оттенки не допускаются), и операций следует избегать снятия малого припуска (порядка 0,05...0,1 мм) подвергают травлению при температуре 20...30°С в водном растворе, со- и высоких скоростей резания (более 150 м/мин), а при шлифовании пода держащем 16% азотной и 5% фтористо-водородной кислот, а затем про- вать в зону резания смазочно-охлаждающую жидкость в обильном коли мывают в воде. Продолжительность травления определяется по виду заго- честве (не менее 25 л/мин).

товок: поверхность их должна иметь глянцевый металлический блеск. Ре- Следует иметь в виду, что пыль титановых сплавов может взрываться гулирование процесса травления по времени достигается изменением со- и воспламеняться не только при обработке, но и при хранении.

держания в ванне фтористо-водородной кислоты, увеличение которой ус- Разрезка заготовок из титановых сплавов, осуществляемая обычно аб коряет травление. Указанная обработка поверхности полуфабрикатов су- разивными кругами, лезвийным инструментом представляет значитель щественно облегчает последующую черновую обработку, увеличивая ные трудности, связанные как с интенсивным износом инструмента, так и стойкость резца с пластинкой из сплава ВК8 примерно в 3 раза. невысокой (а в ряде случаев даже с низкой) производительностью.

Черновое точение (по корке). Резцы оснащают пластинками из твер- из лучших марок быстрорежущей стали (ВНИИ-1, Р10К5Ф5, Р14Ф4, дых сплавов ВК12Та, ВК8Та, ВК8. Геометрия режущей части резца: фаска Р9К10 и др.).

вдоль главной режущей кромки f=0,5...0,7 мм;

передний угол на фаске Сверление отверстий большего диаметра (от 6 до 30 мм) следует про изводить спиральными сверлами, оснащенными пластинкой из твердого =0...-5°, на остальной части передней поверхности =8...10°, задние углы сплава ВК8. В зависимости от глубины отверстия применяются длинные = 1=15°;

углы в плане =45°, 1=15°;

радиус при вершине или укороченные сверла. Для сверления очень мелких отверстий диамет R=0,6...0,8 мм;

угол наклона главной режущей кромки =0...5°. Парамет ром менее 2 мм используются быстрорежущие сверла.

ры режима резания: V=7...25 м/мин;

S=0,25...0,40 мм/об;

t=2...8 мм.

В зависимости от условий сверления (глубины отверстия, его диамет Меньшие из указанных значений скорости резания и подачи рекомен ра, расположения на детали и пр.) возможно применение ручной подачи.

дуется для точения -сплавов (ВТ15), большие – для обработки и (+) При сверлении глубоких отверстий необходимо периодически выво сплавов. При выполнении данной операции следует применять в качестве дить сверло из отверстия для очистки от стружки и охлаждения. Во избе смазочно-охлаждающей жидкости эмульсию стандартного состава, пода жание наклепа и связанного с ним значительного затруднения сверления ваемую непрерывно и обильно обычным способом (поливом).

не следует оставлять сверло в отверстии без подачи и допускать трение При получистовом непрерывном точении применяются резцы, осна его кромок о дно отверстия.

щенные пластинками из твердых сплавов ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8Та, Критерием затупления сверла следует считать износ на уголках задних ВК12Та, а при чистовом – резцы с пластинками из сплавов ВК2, ВК4, поверхностей, равный 0,4...0,5 мм. При сверлении быстрорежущими и ВК6М, ВК6, ВК8, ВК8Та. Геометрические параметры отличаются от при твердосплавными сверлами необходимо применение смазочно веденных для чернового точения лишь величинами переднего угла на охлаждающих жидкостей.

фаске и угла наклона главной режущей кромки, которые принимаются Нарезание резьбы при изготовлении деталей из титановых сплавов равными соответственно =0....5° и =0°. При непрерывном точении рез обычно осуществляется лезвийным (металлическим) инструментом. Наи цами, оснащенными пластинками из твердых сплавов указанных марок, в большее применение получили резцы и метчики. Использование плашек зависимости от технологических требований и структуры сплава обраба практически не представляется возможным из-за сложных условий реза тываемой заготовки принимаются следующие режимы резания:

ния.

V=20...100 м/мин;

S= Резьбошлифование является весьма трудоемким процессом, не гаран = 0,1...0,2 мм/об;

t=0,3...1,0 мм.

тирующим требуемого качества поверхностного слоя, так как возникают Фрезерование следует производить торцовыми насадными фрезами со прижоги, очаги охрупчивания и т.п.

вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава ВК8.

Положительные результаты дает применение накатных роликов для Для черновой обработки применяют также концевые и получения резьбы на деталях из титановых сплавов.

дисковые фрезы. Рекомендуемые режимы резания: V= = 10...30 м/мин;

S=0,05...0,1 мм/об;

t=1,5...5 мм.

8.4. Обработка магния и его сплавов резанием Для сверления отверстий диаметром от 2 до 6 мм следует применять специальные сверла со спиральной цельнопрессованной рабочей частью Для обработки сплавов магния обычно используются инструменты из из твердых сплавов ВК8, ВК10М, ВК15М, закрепленной в державке путем быстрорежущей стали. Для успешного резания очень важно устранить на пайки или запрессовки. Шлифование рабочей части сверл и их заточка липание на рабочих поверхностях инструмента. Поэтому режущие грани должны производиться алмазными кругами (АС12, АС3, Б1, Б2). Такими цы инструмента должны быть тщательно доведены алмазной доводкой.

сверлами успешно обрабатывают отверстия значительной глубины (L> Для продолжительного резания и обдирки заготовок, отлитых в песча D) в титановых сплавах. По скорости и стойкости они превосходят сверла ных формах, предпочтительней применение инструментов, оснащенных твердыми сплавами. Особенно хорошие результаты при чистовой обра- ется применение охлаждающей жидкости или воздуха. Режимы резания ботке получаются, если применяется алмазный инструмент. при сверлении необходимо выбирать из табл. 45.

Токарную обработку сплавов ведут на максимально возможных скоро- Таблица стях, поскольку отвод стружки не представляет трудностей. При оконча тельной обточке можно снимать стружку с сечением на 50...100% боль Режимы резания при сверлении магниевых сплавов шим, чем при такой же обработке изделий из конструкционной стали. Ре комендуемые режимы токарной обработки приведены в табл. 44.

Диаметр Скорость Подача, мм сверла, мм резания, м/мин Отверстие Таблица неглубокое глубокое 6 90...600 0,1...0,76 0,1...0, Режимы резания при обточке и расточке магниевых сплавов 12 90...600 0,38...1,0 0,3...0, 25 90...600 0,5...1,2 0,38....0, Операция Скорость Подача, Глубина резания, м/мин мм/об резания, мм Для развертывания отверстий применяют развертки с малым числом Предварительная 90...180 0,75...2,5 1, зубьев и отрицательным углом наклона спирали. Это препятствует само 180...300 0,5...2,0 1, 300...450 0,25....1,5 0,75 затягиванию развертки в обрабатываемое отверстие. Вдоль режущей 450...600 0,25...1,0 0, кромки зуба развертки должна быть полированная ленточка шириной не 600...1500 0,25...0,75 0, более 0,375 мм. Диаметр развертки должен быть полнее на 0,0125...0, Окончательная 90...180 0,125...0,625 2, мм, что компенсирует усадку после прохода инструмента.

180...30 0,125...0,5 2, Нарезание внутренних резьб производят метчиками с полированными 300...450 0,075...0,375 1, канавками и профилем. Размер профиля должен быть полнее на 0,1 мм.

450...600 0,075...0,375 1, Резьбы нарезают всухую или со смазкой (минеральное масло или пара 600...1500 0,075...0,375 1, фин).

При использовании твердосплавных резцов передний угол должен со 8.5. Обработка тугоплавких материалов резанием ставлять 3...5° (иногда его доводят до значений 15...20°, что позволяет снизить затрачиваемую мощность). Передняя грань резца должна быть По обрабатываемости резанием тугоплавкие материалы разделяются полированной и плавно переходить в державку, чтобы не было препятст на три группы: 1-я – вольфрам и его сплавы;

2-я – молибден, хром и их вий для схода стружки. В комбинированном проходном подрезном резце сплавы;

3-я – ниобий, тантал, ванадий.

главный задний угол принимают 10°, а дополнительный – 7...10°.

Вольфрам является наиболее тугоплавким материалом, наряду с этим Точение можно вести всухую. При расточке длинных отверстий необ он и его сплавы обладают высокой механической прочностью и твердо ходимо сдувать стружку струей сжатого воздуха, подводимого к передней стью;

предел прочности на растяжение доходит до 1400 МН/м2 и твер грани резца через полую державку.

дость – до НВ 490.

В магниевых сплавах можно сверлить неглубокие отверстия, жела Вольфрам плохо подается обработке резанием;

это объясняется его ис тельно применять спиральные сверла с хорошо отполированными режу ключительно высокими хрупкостью, твердостью, теплостойкостью, высо щими гранями и канавками, угол заточки должен составлять ким абразивным воздействием. Другим недостатком вольфрама является 2=100...140°. При сверлении возможен уход сверла с оси, поэтому требу склонность к образованию нестойких окисных пленок, вследствие этих причин инструменты из быстрорежущей стали быстро тупятся, вызывая эмульсола. При резании молибдена применяют оптимальные величины выкрашивание на обрабатываемой поверхности. Поэтому при обработке скоростей (на малых скоростях возрастает шероховатость, на больших – резанием вольфрама применяют остро заточенный твердосплавный инст- интенсивность износа инструмента).

румент с большими значениями передних углов. Процесс стружкообразо- Ниобий характеризуется малой прочностью и высокой пластичностью.

вания при резании вольфрама протекает по схеме хрупкого разрушения, По обрабатываемости ниобий можно сравнить с медью;

оба металла пла при этом обработанная поверхность детали имеет ярко выраженную ше- стичны и легко режутся. Отличительная особенность ниобия – его актив роховатость. При обработке вольфрама плотностью не менее 85% с отно- ное схватывание с рабочими поверхностями инструментов, наволакива сительно низкими скоростями резания образуется мелкодробленая форма ние на них. Это увеличивает работу трения, приводит к наклепу и повы стружки. По мере увеличения скорости резания достигается переход на шению температуры в зоне резания, что снижает стойкость инструмента и непрерывную стружку (при этом снижается шероховатость поверхности). ухудшает шероховатость поверхности. При точении ниобия применяют Для токарной обработки нелегированного вольфрама высокой плотности резцы из сплавов ВК6М и Р18 с =25°, =15°, =60°, 1=10° и =0° при твердосплавными резцами рекомендуются следующие режимы V=50 м/мин, S=0,2...0,3 мм/об при черновой обработке и меньше резания: для черновой обработки S=0,25...0,3 мм/об, V= s=0,125 мм/об – при чистовой.

= 46...61 м/мин;

для чистовой – S=0,18...0,23 мм/об, V= Бориды тугоплавких металлов (ZrB2-Mo, TiB2-Mo, TiB2-Cr) являются = 61...91 м/мин.

одним из особо жаропрочных материалов;

однако они очень хрупки и Обрабатываемость вольфрама резанием, ввиду его высокой хрупкости, восприимчивы к тепловым ударам. Обработка резанием заготовок из бо сильно зависит от вида операции. Вероятность откалывания и растрески- ридов определяется их основными механическими характеристиками – вания получаемой при обработке поверхности детали особенно велика на повышенной твердостью и хрупкостью. Удовлетворительные результаты операциях, связанных с ударным воздействием инструмента, например при обработке боридов (и тугоплавких металлов) показывают шлифова при фрезеровании. При точении вольфрама сила резания характеризуется ние и резка абразивами, особенно при применении ультразвуковой и высокой радиальной составляющей, что вызывает повышенный износ анодно-механической обработки. Например, при мощности ультразвуко вершины инструмента. Поэтому обработку ведут с небольшими глубина- вого генератора в 600 Вт производительность обработки боридов состав ми резания (t=1,5 мм).

ляет 20...30 мм3/мин, в то время как обработка твердым сплавом ВК8 при Хорошие результаты при обработке вольфрама дает его подогрев до тех же условиях дает производительность 6...8 мм3/мин.

температуры 300...400°С (в несколько раз повышается стойкость резцов, устраняются выкрашивание и растрескивание обрабатываемого материала Глава 9. ОБРАБОТКА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ за счет увеличения пластичности).

МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ Молибден характеризуется низкой обрабатываемостью резанием, од нако он более пластичен, чем вольфрам. Особенностью обработки молиб 9.1. Обработка материалов на основе полимеров дена, по сравнению с вольфрамом, является ограниченный выбор видов охлаждающих жидкостей, так как молибден химически активен и легко Придание материалам на основе полимеров соответствующей конст взаимодействует, например, с осерненными маслами. Хорошие результа рукционной формы с помощью прессования, литья, штамповки и других ты при обработке резанием молибдена показывает смесь хлорированного методов формования не всегда возможно, что связано с усложнением кон масла с трихлорэтиленом в пропорции 1/1;

при этом следует учесть, что струкций пресс-форм и самих процессов формирования. Поэтому возни пары этой жидкости токсичны и требуют проведения специальных мер по кает необходимость в механической обработке (сверление отверстий, вы технике безопасности. Некоторое повышение стойкости резцов и сниже борка пазов, образование поверхностей соприкосновения и др.). Большин ние шероховатости поверхности дает применение 10%-ного раствора ство материалов на основе полимеров хорошо поддается обработке реза нием и выполняется на обычном металлорежущем оборудовании. Однако м/мин, а при обработке резцами из инструментальной углеродистой стали скорость резания и скорость подачи, а также инструмент для их обработки – до 100 м/мин. Подача при черновой обработке составляет 0,3...0,6 мм/об, должен быть несколько видоизменен в зависимости от свойств обрабаты- при чистовой 0,05...0,2 мм/об. При обработке термореактивных материа ваемого материала. Следует учитывать также и температурный режим в лов с дисперсными наполнителями скорость резания, в зависимости от зоне резания, так как возможны деформирование деталей, деструкция ма- вида пластмасс, выбирается в диапазоне 100...500 м/мин. Подача до 0, териала, выделение вредных газообразующих продуктов и пыли. мм/об.

Токарная обработка деталей из пластмасс обычно ведется на уни- Слоистые пластики типа текстолита и гетинакса обрабатывают быст версальных металлорежущих станках и токарных автоматах при высоких рорежущими резцами при скоростях резания 50...120 м/мин и твердо скоростях резания, но со снятием тонкой стружки. В большинстве случаев сплавными – при скоростях 200...300 м/мин и подаче 0,1...0,3 мм/об. Пла охлаждающую жидкость не применяют, однако при обработке термопла- стики, наполненные стекло- и асбоволокном, углеграфитными и борными стичных материалов допустимая температура в зоне резания не должна волокнами, обрабатывают твердосплавными резцами при скоростях превышать 100...120°С, а для термореактивных – 200...300°С. Следует 125...150 об/мин. Применение алмазного инструмента позволяет повысить учитывать, что температура в зоне резания определяется не только скоро- скорость резания до 1300 м/мин при подаче 0,05 мм/об и глубине резания стью резания, скоростью подачи, глубиной резания, свойствами обраба- до 1 мм. Параметры резца следующие: =0...3°;

=8...12°;

=30...90°;

тываемого материала, но и правильностью и качеством заточки режущего 1=0...10°;

=0°;

r=0,2...0,3 мм.

инструмента и свойствами материала режущего клина.

От режимов обработки зависит не только производительность про При токарной обработке деталей из пластмасс применяются резцы, цесса, но и шероховатость поверхности, на которую наибольшее влияние режущий клин которых изготовлен из быстрорежущей стали (марок Р9, оказывает подача. Чем меньше подача, тем меньше высота микронеровно Р12, Р6М3, Р10К5Ф5 и др.), твердых сплавов (ВК4, ВК8, Т15К6 и др.), стей. При обработке термопластов устойчиво получается шероховатость в минералокерамики (ЦМ332), кубического нитрита бора (эльбор) и алма пределах Rа 2,5...10, а при чистовом – Rа 0,63...1,25 мкм. При обработке зов, т.е. тех материалов, которые имеют высокую теплостойкость и теп термореактивных материалов шероховатость достигается в пределах Rа лопроводность.

2,5...10 мкм. Меньшей шероховатости можно достичь лишь при обработке Токарные резцы для обработки пластмасс отличаются от аналогичных алмазным инструментом. Его целесообразно применять для обработки для обработки металлов углами заточки.

оргстекла с целью получения полной прозрачности обрабатываемой по При обработке пластмасс необходимо увеличивать задний угол рез- верхности.

ца до 15...25°, так как вследствие высоких упругих свойств пластмасс уве Фрезерование пластмасс. Фрезерованием обрабатываются обычно личивается площадь контакта резца с деталью, что приводит к быстрому кромки для последующей стыковки отдельных деталей, листов, реже для износу режущей кромки резца и повышенному тепловыделению. Для ма- дополнительной обработки сложных контуров на уже сформированной териалов со сливной стружкой, например, как у термопластов, оптималь- детали.

ный передний угол резца находится в пределах 10...20°. При обработке Фрезерование пластмасс осуществляется на обычных горизонтально- термореактивных материалов с ломкой стружкой передний угол выби- или вертикально-фрезерных станках, оснащенных специальными устрой ствами для улавливания и отсоса стружки и пыли, а также различными рают в пределах 0...5°, а вершину резца выполняют с радиусом 1,5...3, зажимными приспособлениями и устройствами.

мм. Главный угол в плане для проходных резцов составляет 45°, а вспо Обработка ведется цилиндрическими или коническими фрезами со могательный 0...5°, угол наклона режущей кромки =0°.

специальным спиральным зубом и углом наклона главных режущих кро Скорость резания выбирают исходя из обрабатываемого материала и мок к оси фрезы =20...25°, торцевыми и фасонными фрезами.

типа режущего инструмента. Для термопластов, обрабатываемых быстро режущими резцами, скорость резания выбирается в диапазоне 600... Фрезы для обработки пластмасс, в отличие от фрез для обработки ме- других 200...600 м/мин. Подача для термопластов выбирается в диапазоне талла, должны иметь по возможности меньшее число зубьев, так как при 0,3...0,6 мм/зуб, для реактопластов стеклонаполненных 0,03...0,2 мм/зуб, этом увеличивается объем стружечных канавок, большие задние углы, содержащих другие наполнители 0,2...0,7 мм/зуб.

простую форму передней поверхности. Большой угол наклона главных Для обработки фасонных поверхностей деталей применяются фасон режущих кромок к оси фрезы выполняется с целью обеспечения плавно- ные фрезы. При обработке слоистых материалов такими фрезами реко сти работы и снижения ударной нагрузки на режущие кромки зубьев. Пе- мендуется скорость резания не более 200 м/мин при подаче 0,03...0, редний угол обычно выбирается в диапазоне 10...15°, задний – 10...25°. мм/зуб.

При обработке термопластичных материалов угол наклона зубьев к Сверление. Сверление может быть как окончательной операцией, так и оси фрезы выбирается равным 20...25°, при заточке допускается фаска на предварительной перед зенкерованием, развертыванием и нарезанием задней поверхности зубьев размером до 0,03 мм. Фрезерование деталей из резьб. В качестве режущих инструментов используют перовые и спираль термопластов производится при скоростях 300...900 м/мин, а реактопла- ные сверла из быстрорежущей стали, сверла с твердосплавными пласти стов – 80...200 м/мин, глубина резания рекомендуется не более 2,5...3,0 нами, алмазные сверла, вырезные резцы.

мм. Охлаждение зоны резания производится струей воздуха, в отдельных Отверстия большого диаметра в листовом материале могут вырезаться случаях используют эмульсии. Фрезы изготавливаются из быстрорежу- специальным циркульным резцом (рис. 12).

щей стали или из твердых сплавов. Сначала сверлится малое отверстие для фиксирования хвостовика ин Для обработки реактопластов используют фрезы из быстрорежущей струмента, а затем производят вырезание отверстия необходимого диа стали или с твердосплавными пластинами. Применяют обычно фрезы с метра. При сверлении в пластмассах необходимо учитывать сужение от верстий после обработки на 1..2% вследствие высоких упругих свойств углом наклона спирали 45...50°, =16...25°, =5...8°. Использование фрезы материалов. Соответственно необходимо выбирать сверло большего диа с наклонным зубом обеспечивает плавность ее врезания в материал и метра. Кроме того, для уменьшения трения ширину направляющей лен уменьшает количество пыли при обработке наполненных пластмасс.

точки сверла необходимо делать не более 0,5 мм.

При обработке слоистых пластиков фрезерованием следует применять специальные фрезы из быстрорежущих сталей с меньшим числом зубьев, чем для металла (обычно 5), с углом наклона главной режущей кромки =55°, чтобы направление вращения фрезы совпадало с направлением подачи во избежание расслаивания и сколов материала. Скорость резания выбирают в диапазоне 50...400 м/мин, подача 0,04...0,5 мм/зуб.

Слоистые пластики, армированные стекло- и асбоволокном, углерод ными волокнами, рекомендуется обрабатывать фрезами с твердосплавны ми пластинами при скоростях резания 125...300 м/мин и подачах 0,1...0, мм/зуб. При хлопчатобумажных наполнителях – V=300...500 м/мин и S=0,3...0,5 мм/зуб. На прорезных фрезах необходимо заточить режущие кромки и по торцу, что снижает трение и улучшает тепловой режим реза ния.

Плоскости и уступы обрабатываются торцовыми фрезами с твердо Рис. 12. Циркульный резец:

сплавными пластинами со следующими углами заточки: =20...25°;

1 – хвостовик;

2 – пружина;

3 – траверса;

4 – резцедержатель;

5 – резец =0...16°;

=45...90°;

=0°. Скорость резания для термопластов составляет 200...500 м/мин, для реактопластов стеклонаполненных 40...400 м/мин, Геометрические Ско- Во избежание выламывания или выкрашивания пластмасс на выходе Тип Материал параметры сверла, рость Подача, сквозное сверление нужно производить на гладких прокладках из более пластика сверла град. резания, мм/об мягкого материала, например, из древесины. При глубине сверления бо м/мин 2 лее 2,5 диаметров отверстия необходимо периодически извлекать сверло Гетинакс ВК6 90 – 15...20 30...35 0,1...0, из отверстия для удаления стружки и охлаждения. Желательно охлажде Текстолит ВК6 70 – 16 16 0,05...0, ние производить сжатым воздухом. Для лучшего удаления стружки свер Стеклотекстолит ВК6, ВК8 70...90 15 25...30 25...30 0,08...0, ло должно иметь больший угол (15...17°) и широкую стружечную ка навку с полированной поверхностью.

Сверление термопластичных материалов может производиться свер Во избежание выкрашивания материала в процессе обработки тонко лами как из быстрорежущей стали, так и оснащенными твердосплавными стенных и полых деталей, а также листового материала из термопластич пластинами. Сверлами из быстрорежущей стали сверлятся отверстия не ных материалов применяют сверла с углом при вершине 2=55...60°, а для большого диаметра и в реактопластах. Отверстия диаметром более 5 мм в сверления оргстекла – с двойным углом заточки 20=70°, 2=130...140° стекло- и асбонаполненных пластмассах обрабатывают твердосплавными (рис. 13). Сверление осуществляется при скорости резания 40...50 м/мин и сверлами. Скорость резания составляет 45...90 м/мин, а подача – 0,05...0, подаче 0,05...0,1 мм/об.

мм/об.

Лист необходимо зажимать в тисках или между прижатыми пластина Отверстия малого диаметра в композитах с дисперсным наполнителем ми во избежание расслоения. Подача и скорость резания выбираются в выполняют сверлами с углом заточки 2=30...40°. Отверстия диаметром зависимости от типа пластика (табл. 46).

более 10 мм необходимо предварительно обработать сверлом диаметром 5...6 мм, а затем рассверлить их большими сверлами.

Для уменьшения трения и износа сверл задние углы делаются больше, чем при обработке металла. Обычно =10...25°. Передний угол сверл вы бирается в пределах 0...15°.

При сверлении отверстий в пенопластах используются спиральные сверла, пустотелые сверла-пилы или трубчатые сверла. Отверстия диа метром 10...20 мм обрабатывают спиральными сверлами из углеродистых сталей У8А, У10А. Подрезающие кромки затачивают под углом 30°. Зад ние поверхности сверла затачивают под углами =25° и 0=60°. Скорость резания выбирается в диапазоне 40...250 м/мин, подача – 0,3...0,5 мм/об.

Сверло необходимо периодически извлекать из отверстия для удаления стружки. Отверстия диаметром до 10 мм можно выполнять с помощью коронок, представляющих собой полый закаленный металлический стер жень из стали У10А с заостренной режущей частью. Производится про шивка отверстий без вращения. Отверстия диаметром более 20 мм выпол Рис. 13. Сверло с двойным углом заточки няют трубчатыми сверлами и сверлами-пилами.

Развертывание. При необходимости получения отверстий с более Таблица точными размерами после сверления производится развертывание по Режимы резания при сверлении слоистых пластиков средством разверток при скоростях резания 40...90 м/мин с подачей 0,1...0,6 мм/об. Обычно под развертку оставляют припуск 0,1...0,2 мм. 9Х8, У8А, а также из быстрорежущих сталей диаметром 100...250 мм с Достигается 6-7-й квалитеты точности обрабатываемой поверхности.

числом зубьев 120...140, толщиной до 5 мм, с углами заточки =20°, Используются цилиндрические и конические развертки с прямыми =10°. Зубья пил должны быть разведены симметрично в обе стороны.

или спиральными зубьями из быстрорежущих сталей с углами заточки =0°, =8°.

Нарезание резьбы в пластмассовых деталях. Получение резьбы в пластмассовых деталях возможно двумя путями: без снятия и со снятием стружки. В первом случае резьба воспроизводится непосредственно при изготовлении детали в форме (однако вследствие усадки пластмасс при отвердении точность такой резьбы невысока). Этот способ применяется для деталей с малонагруженными или неответственными резьбовыми со единениями.

Резьба со снятием стружки оформляется в деталях на металлорежущих станках. Наружную резьбу выполняют резьбонарезными головками, плашками, резцами, резьбовыми гребенками, абразивными кругами, а внутреннюю – метчиками и резцами. Режущий инструмент изготавлива а б ется из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Твердосплавные метчи Рис. 14. Дисковые пилы:

ки применяются с двумя-тремя полированными канавками, несколько бо а – с разводом зубьев;

б – со вставными зубьями лее широкими, с передним углом от -10° до +10°. Наружный и средний диаметры метчиков увеличивают на 0,05...0,13 мм.

Листовой материал из реактопластов типа гетинакса и текстолита Распиливание пластмасс производится с помощью дисковых, ленточ толщиной до 45 мм разрезают дисковыми фрезами из быстрорежущей ных и циркулярных пил, а для ряда пластмасс – термоэлектрическим ме стали или фрезами, оснащенными твердосплавными пластинами. При тодом.

распиловке инструментом из быстрорежущей стали рекомендуется выби Выбор конструкции режущего инструмента и режимов резания нужно рать скорости резания 150...400 м/мин и подачи 0,2...0,5 мм/зуб, а твердо производить с учетом особенностей пластмассы, ее упругих свойств, воз сплавным инструментом – соответственно 600...1000 м/мин и можности оплавляться в зоне резания и налипать на режущий инструмент, 0,07...0,3 мм/зуб.

ее теплопроводности и т.д. При заточке зубьев фрез на задних и боковых Разрезку стекло- и асбонаполненных реактопластов производят также поверхностях цилиндрические фаски не допускаются. Для обработки пла корундовыми и алмазными абразивными кругами. Обработку корундо стмасс нельзя использовать фрезы с большим шагом и малым числом выми кругами толщиной 3...6 мм и диаметром 350 мм следует произво зубьев. В контакте с материалом должны находиться одновременно ми дить со скоростями резания до 50-60 м/с и подачи 0,01...0,6 м/мин – в за нимум два зуба, что повышает качество реза и предотвращает сколы ма висимости от толщины и направления распиловки относительно арми териала.

рующих волокон. При разрезке алмазными кругами диаметром 200 мм и Распиловку тонкого листового материала рекомендуется производить толщиной 1,2...2,0 мм на металлической связке высокое качество реза и пилами с соответствующей формой пластин из твердого сплава (рис. 14) высокую стойкость инструмента обеспечивают скорости резания 25... или из быстрорежущей стали с симметричным зубом и разводом 0,3...0, м/с с подачей 1,0...1,5 м/мин и охлаждение водой.

мм на сторону. Для распиловки термопластичных материалов толщиной Для получения деталей фасонного профиля, резки труб, стержней и до 15 мм используются фрезы и пилы из легированных сталей 9Х5ВФ, других профилей применяют разрезку на ленточных станках. Используют стандартные ленточные пилы (рис. 15) шириной 10...25 мм, толщиной ного треугольника с мелким зубом и разводом на 0,15 мм на сторону.

1,0...1,5 мм с 1,5...5,0 зубьями на 10 мм длины пилы. Зубья пил затачива- Ленточные пилы применяют с прямоугольным профилем, косой заточкой и разводом на 0,15 мм на сторону. Скорость подачи материала должна ются под углами =5..8° и =15...40°. Листовой материал толщиной до быть не выше 1,25 м/мин.

2 мм режут полотнами с мелким зубом без развода. Распиловку более Термоэлектрический метод резки схематически представлен на рис.

толстых листов производят пилами с более крупным зубом и разводом в 16. Разрезаемая заготовка помещается между двумя опорными поверхно обе стороны на половину толщины пилы. Скорость резания выбирают в стями. Проволока из высокоомного сплава (например, нихрома) подклю диапазоне от 300 до 600 м/мин.

чается к низковольтному источнику питания и, нагреваясь до температу ры 400...500°С, расплавляет материал. Под тяжестью траверсы она авто матически перемещается вниз, разрезая заготовку. На специальных элек тролобзиках можно вырезать этим методом любые фасонные изделия.

Шлифование и полирование пластмасс. Шлифование пластмасс можно производить на станках, оснащенных специальными дисками, или ручным способом с помощью наждачной шкурки. Используют этот про цесс в основном для снятия заусенец с деталей, полученных прессовани ем, для подготовки деталей к склеиванию, а также для обработки поверх ностей, подвергающихся механической обработке, если это требуется по Рис. 15. Ленточное полотно для обработки пластмасс условиям эксплуатации.

Для чернового шлифования деталей из амино- и фенопластов реко Тонкий листовой материал можно разрезать ручными ножницами для мендуется карборундовые круги твердости М1, М2, С1, СМ2 с зернисто металла или на механических гильотинах. При этом необходимо обеспе стью 20...36. Режимы резания следующие: скорость 35...40 м/с, продоль чить зазор между лезвиями не более 0,1...0,2 мм, плотно прижимать лист к ная подача 0,07...0,20 мм, поперечная подача 0,1...0,2 мм. Чистовую обра столу у линии реза. Без подогрева хорошее качество реза обеспечивается ботку производят аналогичными кругами, но зернистостью 60...80 при на текстолитах и гетинаксах толщиной до 0,8 мм, на штамповочном гети скорости резания 30...40 м/с, глубине 0,01...0,10 мм и поперечной подаче наксе, текстолите с плотной тканью, асботекстолите толщиной до 1,5 мм, 0,01...0,10 мм.

стеклотекстолите до 3 мм. При предварительном подогреве листов до 120°С можно резать на гильотинных ножницах листы толщиной до 3, мм, а стеклотекстолит – до 9 мм. Листовые термопласты толщиной до 2,0...2,5 мм, за исключением полистирола и оргстекла, можно резать нож ницами без подогрева. Жесткие и хрупкие материалы, например, поли стирол, оргстекло, дисперснонаполненные феноло-формальдегидные и мочевино-формальдегидные композиции раскрою ножницами не подле жат.

Вырезку круглых заготовок из листового материала (оргстекла, вини пласта) производят циркульным резцом (см. рис. 12).

Пенопласт можно разрезать как механическим путем на ленточных и круглопильных станках, так и термоэлектрическим методом. Круглые пи лы применяют с профилем зуба в виде равностороннего или равнобедрен ра и уплотнения пакета из хлопчатобумажных дисков диаметром 150... мм и 40...75 мм, чередуя каждый диск большого диаметра двумя малыми.

Толщина пакета обычно составляет 100...120 мм. В качестве полироваль ных паст для сухого полирования используют абразивные компоненты (карборунд, корунд, оксид хрома и др.) в различных соотношениях с вос кообразивными веществами или маслами (парафином, церезином, пчели ном воском, машинным, веретенным и другими маслами).

Рис. 16. Схема «Сухое» полирование применяют для реактопластов. Для термопла термоэлектрического стов применяют «мокрое» полирование составом, состоящим из измель метода резки пенопласта:

1 – траверса;

2 – стойка;

3 – ченной пемзы двух сортов, взятых в соотношении 0,5...1,5, замешанных упор;

4 – заготовка;

на воде до густой пасты, наносимой на полировальные круги. Эти составы 5 – прижим;

6 – высокоомная используют для грубой полировки. После промывки выполняют оконча проволока;

тельное «сухое» полирование.

7 – источник При обработке оргстекла может применяться «огневое» полирование, заключающееся в воздействии водородно-воздушного пламени в течение нескольких секунд на предварительно обработанную поверхность.

9.2. Обработка древесных материалов Текстолит обрабатывают абразивными кругами зернистостью 30... Сопротивление древесины резанию обусловливается ее породой и на на мягкой связке, со скоростью резания не менее 25 м/с при глубине 0, правлением резания. В зависимости от расположения волокон древесины мм и поперечной подаче 3...5 мм/дв.х.

возможно резание торцевое, продольное, поперечное и (гораздо реже) под Термопласты шлифуют мягкими кругами, набранными из плотного углом. При этом сопротивление резанию вдоль направления волокон в 2- полотна (муслина или сукна), смазанного пастой из тонкоизмельченной раза, а по торцу в 6 раз выше, чем при резании в поперечном направлении.

пемзы. Для исключения «прижога» материала при обработке необходимо, Сила резания также зависит от угла резания и остроты режущей кромки.

чтобы длительность контакта круга с изделием была не более 1,5 с, а дав При затуплении резца возникают деформации, смятия волокон, сопрово ление не более 0,05...0,15 МПа.

ждаемые действием сил упругого восстановления, которые могут дости Полирование деталей производят с целью устранения с их поверхно гать уровня силы резания (для тупого резца). Шероховатость поверхности стей следов предшествующих технологических операций и поверхност снижается с уменьшением угла резания, толщины стружки и увеличением ных дефектов, полученных в процессе изготовления (например, матовости скорости резания.

поверхностей), а также придания им блеска.

Для продольной распиловки древесины применяют пилы с подрезом Полировальные круги изготавливают наборными из тканей (хлопчато спинки (рис. 17, а), а для поперечной – пилы с профилем зуба, приведен бумажной, байковой, суконной). Твердые полировальные круги набира ным на рис. 17, б и в.

ются в шайбы (диаметром 200...400 мм) и толщиной 60...100 мм, зажатые с двух сторон металлическими прокладками. Применяют их для выведе ния рисок, царапин и других глубоких дефектов.

Окончательное полирование производят мягкими и самоохлаждаю щимися дисками. Самоохлаждающиеся диски изготавливают путем набо Для распиловки древесины используют круглые (дисковые), ленточ ные и лобзиковые пилы. Круглые пилы представляют собой стальные диски с зубьями по контуру. Зубья могут быть изготовлены из материала диска, с напаянными пластинами из твердых сплавов или вставными (для сборных пил большого диаметра).

Ленточные пилы выполняются в виде непрерывной ленты шириной а б в 40...50 мм с зубьями на передней кромке.

Рис. 17. Геометрия зубьев пил для продольной (а) Лобзиковые пилы применяются для выпиливания внутренних замкну и поперечной (б, в) распилки древесины:

тых контуров. Их изготавливают длиной 130...140 мм, толщиной 0,3...0, б – с симметричным;

в – с асимметричным профилем мм, шириной 1,5...5,0 мм с зубьями по профилю прямоугольного тре угольника с углом резания 90°.

Для распиловки хвойных пород применяют пилы, имеющие зуб с пря Обработка больших плоских поверхностей производится на строгаль мой спинкой (=30...35°, =70...75°), для твердых пород – с подрезом ных станках. В качестве рабочего инструмента используют строгальные спинки или с выпуклой спинкой (=15...20°, =60...80°).

ножи, устанавливаемые во вращающуюся вокруг горизонтальной оси го Для улучшения качества поверхности в месте распила и снижения ловку (рис. 19). Высота ножей регулируется посредством винтов 2. Креп мощности резания используют косую заточку пил (рис. 18). С целью сни ление ножей в пазах осуществляется прижимной планкой 4 с помощью жения сил трения между разрезаемым материалом и боковыми поверхно распорных винтов 5.

стями зубьев пил применяют развод зубьев (отгибание их верхней части Заточку ножей обычно производят по задней грани, обеспечивая угол поочередно влево и вправо) на 0,15...0,80 мм на каждую сторону. Боль =45°, применяют также двойную заточку ножей. Угол резания выби ший развод выполняется при распиловке влажной и мягкой древесины.

рают в диапазоне 55...80° в зависимости от твердости породы. Чем тверже Однако развод пил несколько ухудшает качество пропила. Более высокое древесина, тем больше угол резания.

качество реза и снижение сил трения при резании достигается при распи ловке дисковыми пилами с зубьями, утолщающимися к периферии, для которых отпадает необходимость в разводке.

а б Рис. 18. Пример косой заточки зубьев пилы по передней (а) и задней (б) поверхностям Конструкция сверл для обработки древесины (рис. 20) учитывает осо бенности ее волокнистого строения и анизотропию механических свойств.

Широкое применение для сверления поперек волокон имеют центровые сверла с подрезателями. Подрезатель перерезает волокна, режущая кром ка их скалывает. Для предотвращения увода сверла в сторону предусмот рен направляющий центр. Для глубокого сверления вдоль волокон при меняют ложечные и спиральные сверла, для выполнения отверстий под головки болтов, винтов, шурупов используются раззенковочные сверла.

Сверление древесины производят при частоте вращения 3...10 тыс.

об./мин с подачей 0,1...0,3 мм/об для твердых пород и фанеры, 0,5...2, мм/об для мягких пород древесины.

Рис. 19. Ножевая головка:

1 – планка;

2 – регулировочный винт;

3 – нож;

4 – прижимная планка;

5 – распорный винт;

6 – корпус головки Фасонную обработку древесины производят на фрезерных станках.

Используются как цилиндрические и фасонные фрезы, крепящиеся на ци линдрической оправке в шпинделе станка, так и концевые, крепящиеся а б в г непосредственно в шпинделе станка.

Рис. 20. Сверла для обработки древесины:

Пазовые и прорезные фрезы выполняют с косой заточкой боковых по а – центровое с подрезателями;

б – спиральное верхностей зубьев под углом 1,5...3,0° для создания зазора между боковой с подрезателями;

в – винтовое;

г – ложечное поверхностью фрезы и обрабатываемой поверхностью с целью снижения 9.3. Обработка неорганических материалов сил трения. Заточка фрез производится по передней поверхности. При об работке на копировально-фрезерных станках используют концевые двух Характерной особенностью неметаллических конструкционных мате резцовые фрезы с прямым и спиральным расположением режущих кро риалов (пьезокерамика, вакуумная и конденсаторная керамика, керамика, мок, а также однорезцовые затылованные и незатылованные фрезы. У не стекло, ферриты, полупроводники, двуокиси кремния, талька, кварца и затылованной фрезы задняя поверхность выполнена по дуге окружности др.) является их низкая обрабатываемость, высокая твердость, износо из центра фрезы. Для снижения сил трения при обработке такие фрезы стойкость и склонность к разрушению при местной даже незначительной крепятся в патроне эксцентрично. Концевые фрезы для внутреннего фре концентрации напряжений. Обработка этих материалов режущим инстру зерования изготавливаются с дополнительными торцевыми режущими ментом затруднена, а абразивным – малопроизводительна. На обработан элементами для первоначального заглубления режущего инструмента.

ной поверхности деталей часто возникают сколы, трещины и микротре- При обработке неорганических материалов алмазными кругами изме щины, которые очень трудно вывести при последующих чистовых опера- нение сил резания носит пульсирующий характер. Циклическое действие циях. сил резания и температурные факторы создают благоприятные условия Широко распространенным методом механической обработки таких для разрушения алмазных зерен и износа алмазного круга, что определяет материалов является обработка алмазными кругами. стойкость алмазного инструмента. В зависимости от формы, а также Алмазные круги, как и абразивные, характеризуются геометрической прочностных характеристик алмазные зерна обладают различной способ формой, материалом абразивного зерна, типом связки, величиной зерен, ностью противостоять действию внешних сил;

если нагрузка превышает степенью твердости, структурой, расположением зерен и т.д. Одним из некоторый определенный для данных конкретных зерен предел, то насту основных параметров характеристики является зернистость алмазов в ал- пает разрушение. Температурные воздействия могут создавать благопри мазоносном слое круга. В табл. 47 приведено влияние зернистости алма- ятные условия для появления термических трещин на поверхности зерен зов на обработку различных материалов. алмаза. Циклическое действие силы приводит к вырыванию отдельных участков из основной массы алмазного зерна. Интенсивность износа круга Таблица по мере его эксплуатации неравномерна (вначале износ незначителен, Влияние зернистости алмазных зерен круга спустя 50...80 мм износ достигает пикового значения, затем снижается в 2 на показатели обработки неметаллических материалов 3 раза и удерживается постоянным на протяжении 210...270 мин, после Материал Связка № зерна Удельный Производи- Класс чего начинает интенсивно возрастать). В период стабильного износа круга круга расход алма- тельность чистоты по мере увеличения времени работы производительность процесса снижа зов q, м2/г Q, г/мин ется, а шероховатость обработанной поверхности детали растет.

Керсил М5 100/80 0,41 1, 7а Наибольшую эффективность механической обработки хрупких неор 125/100 0,52 1, 7а ганических конструкционных материалов обеспечивает процесс шлифо 160/125 0,46 1, 6в вания с применением кругов типа АПП200 из синтетических алмазов АСР 200/160 0,22 1, 6в... 7а зернистостью 200/160 и 100% концентрации алмазов на поверхности кру Окончание табл. га. Керамические материалы на основе двуокиси кремния (керсил, ниасит Материал Связка № зерна Удельный Производи- Класс и др.), а также кварцевое стекло рекомендуется обрабатывать кругами на круга расход алма- тельность чистоты связках ТО2, МК и М1, стекла группы тяжелых флинтов – кругами МК, зов q, м2/г Q, г/мин ТО2 и М52, а боросиликатные стекла – кругами М52 и М1.

Стекло К8 М52 100/80 0,31 2, 8б... 8 в При резании труднообрабатываемых материалов очень широко при 200/160 0,44 2, 7а... 7б 315/250 0,51 2,8 меняется ультразвук. Этот метод особенно эффективен при изготовлении 6а... 7б отверстий и полостей сложной формы, получение которых другими мето Техниче- М52 100/80 0,04 5, 7в ское стек- 200/160 0,14 5,32 дами затруднено или вообще невозможно.

7б... 7в ло 315/250 0,34 2, При ультразвуковой обработке достигается высокое качество поверх 6в ностного слоя, что проводит к существенному повышению износостойко сти и усталостной прочности твердосплавных штампов, матриц, пресс Обычно при шлифовании алмазными кругами выбирают следующие форм, фильер и др. Зачастую ультразвуковой способ обработки совмеща режимы: Vк= м/с, Sпп=0,9 мм/ход, Sпр=8...12 м/мин, t=0,3...0,6 мм.

Шлифование проводят с охлаждением струей 2%-ного водного рас- ют с электрохимическим, при этом производительность обработки повы твора экстрадиола в количестве 10...12 л/мин. Эти режимы являются наи- шается в 10 раз, а износ инструмента снижается в 8-10 раз.

более оптимальными.

1 – концентратор;

2 – инструмент – проволока;

3 – обрабатываемая Метод ультразвуковой размерной обработки сводится к подаче в зону деталь;

4 – направляющий ролик;

5 – катушка;

6 – прижимной ролик работы инструмента абразивной суспензии (зачастую под давлением) и ультразвуковых колебаний от концентратора колебаний, подключенного к При механической обработке твердых неметаллических материалов, ультразвуковому генератору. Для повышения производительности про особенно при сверлении отверстий малого диаметра на большую глубину, цесса применяют одновременное сообщение вращательных движений ин применяется ультразвуковое резание с обработкой вращающимся алмаз струменту и заготовке.

ным инструментом. Для этой цели используются специальные ультразву Для ультразвуковой обработки стекла, минералокерамики и других ковые вращающиеся головки, устанавливаемые на обычных металлоре хрупких материалов используется способ обработки непрофилированным жущих станках. Также возможно применение специализированных ульт инструментом – тонкой проволокой. В натянутом между двух опор инст развуковых станков (например, марки МЭ-22).

рументе – проволоке 2 (рис. 21), постоянно наматывающейся на катушку Ультразвуковое сверление стекла, керамики и ситаллов алмазным ин 5, возбуждаются ультразвуковые колебания от концентратора 1;

обраба струментом на металлических связках является высокопроизводительным тываемая деталь 3 с небольшой силой Р прижимается к инструменту, а в способом обработки глубоких отверстий (диаметром 3...10 мм и глубиной зону контакта инструмент – деталь подается абразивная суспензия. Полу до 500 мм). Наиболее высокие режущие свойства имеют синтетические чается своеобразный «ультразвуковой лобзик», который позволяет вести монокристальные алмазы САМ и натуральные алмазы. Технологические контурную вырезку, обработку узких пазов (шириной менее 0,1 мм), раз характеристики алмазного сверления существенно зависят от прочност резку заготовок (при толщине обрабатываемого материала более 10 мм).

ных свойств связки, увеличение прочности связки в 1,5-2 раза приводит к повышению производительности на 50...60% и снижению удельного рас хода алмазов в 2 раза. Наиболее высокие режущие свойства имеют сверла на металлических связках М5-6 и М5-10. Оптимальные режимы сверления отверстий малого диаметра: удельная сила подачи р=200...400 Н/см2, чис ло оборотов n=1800...2400 об/мин, амплитуда колебаний режущего инст румента 10...11 мкм, зернистость алмазов АМ160/125 и САМ 160/125, концентрация К=100...150%.

Большинство резиновых материалов легко поддается обработке реза нием. Однако высокая эластичность резиновых материалов не позволяет при обычной температуре придать резиновому изделию соответствую щую конфигурацию с требуемой точностью. Исключение составляют эбониты и многослойно армированные резиновые материалы. Благодаря высокой твердости эбонита он хорошо обрабатывается резанием на ме таллорежущих станках с применением тех же режущих инструментов, что и для обработки конструкционных сталей. Эбонит хорошо обрабатывает ся точением, фрезерованием, легко сверлится, развертывается, поддается нарезанию резьбы, очень хорошо полируется и т.д., однако достаточно хрупок.

В основном требуемая форма резиновых изделий получается формов Рис. 21. Схема ультразвуковой обработки кой с последующей вулканизацией. Однако на практике зачастую возни непрофилированным инструментом – проволокой:

кает необходимость обработки резины резанием. Для придания резине требуемой твердости заготовку замораживают до достаточно низкой тем пературы, например, помещают на некоторое время в жидкий азот. Затем осуществляют обработку резанием. Следует учитывать, что после замо раживания линейные размеры полученной детали изменяются (увеличи ваются) за счет значительного температурного коэффициента линейного расширения. Точность изготовления детали зависит от опыта специалиста по обработке материалов резанием. Процесс замораживания и последую щего размораживания может также привести к незначительному измене нию физико-механических свойств материала обработанной детали.

Глава 10. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ДАВЛЕНИЕМ И ПРЕССОВАНИЕМ 10.1. Способы обработки материалов давлением и прессованием Обработка материалов давлением и прессованием предусматривает ряд технологических методов (прямое прессование, литьевое прессование, литье под давлением, центробежное литье, экструзия, штамповка, пневмо- и вакуумформование и др.), от которых зависит устройство и вид техно логического оборудования, причем в большинстве случаев обработка ма териалов осуществляется при определенной температуре.

Рис. 22. Схема изготовления детали методом прямого прессования:

Схема изготовления детали методом прямого прессования представле 1 – пуансон;

2 – обрабатываемый материал;

на на рис. 22. Она предусматривает наличие пуансона, толкателя для уда 3 – корпус;

4 – матрица;

5 – толкатель ления детали из пресс-формы, матрицы и устройства, создающего тре буемое давление. Загрузка материала для прессования строго дозирована.

Длительность нахождения материала в пресс-форме зависит от Если обработка материала идет при температуре, отличной от температу- свойств обрабатываемого материала. В зависимости от природы обраба ры окружающей среды, то осуществляется подогрев материала и пресс- тываемого материала удаление готового изделия из пресс-формы может формы. Подогрев может осуществляться самыми различными методами, осуществляться либо сразу после формирования, либо оно требует охлаж наиболее распространенными из которых являются спиральный (терморе- дения (нагревания) вместе с пресс-формой (технологический процесс тре зистивный) и нагрев токами высокой частоты (10...20 МГц).

бует наличия большого количества пресс-форм). Готовая деталь извлека ется из формы только после полного отвердения материала. При такой обработке вес пресс-формы с материалом не должен превышать 20 кг.

Метод прямого прессования наиболее прост, однако имеет много не достатков: сложность организации массового производства деталей, труд ность изготовления тонкостенных изделий и деталей сложной конфигура ции. При литьевом давлении и прессовании (рис. 23) перерабатываемый материал загружают в обогреваемую камеру, содержащую воронку для загрузки материала, корпус, пуансон и литниковую систему. Замкнутая пресс-форма перемещается к обогреваемой камере так, чтобы литниковая система состыковалась с литником пресс-формы. После нагрева пресс массы до температуры перехода в вязкотекучее состояние материал под давлением пуансона через литниковую систему подается в формующую полость пресс-формы. После отверждения массы деталь извлекается из формы. Зачастую требуется предварительный подогрев пресс-формы, а также иногда требуется охлаждение детали в пресс-форме на воздухе, об дувом или в другой среде.

К пресс-форме предъявляется ряд требований в части выдержки тех нологических углов изготавливаемой детали, шероховатости рабочих по верхностей пресс-формы (обычно шлифование с последующим никелиро ванием) и др. При обработке некоторых материалов на внутреннюю по лость пресс-формы наносят антиадгезионные материалы.

Отличие литьевого прессования от литьевого давления заключается в том, что при прессовании в техническом цикле изготовления детали ис пользуется весь материал, загружаемый во внутреннюю полость обогре ваемой камеры. Это особенно важно для термоактивных материалов, вре мя нахождения которых в вязкотекучем состоянии мало. Для этого ис пользуют специальное дозирующее устройство или ограничивают объем обогреваемой камеры.

Рис. 23. Схема литьевого давления и прессования:

1 – воронка;

2 – поршень;

3 – дозирующее устройство;

4 – цилиндр обогревательной камеры;

5 – нагреватель;

6 – перерабатываемый материал;

7 – мундштук;

8 – изготавливаемое изделие;

9 – детали пресс-форм Пресс-форма может состоять из двух и более деталей – в зависимости от сложности конфигурации изготавливаемого изделия.

Этот метод более технологичен, чем метод прямого прессования, и по зволяет изготавливать тонкостенные детали самой сложной конфигура ции. Литье может производиться как в одно-, так и в многоместные фор мы, что определяется геометрическими размерами и массой деталей, а также возможностями литьевой машины.

При наличии большого количества пресс-форм и автоматизации про- щего температурного режима обработки и выдавливания материала через цесса изготовления деталей литье под давлением можно использовать и литьевое отверстие (фильер), имеющее соответствующую форму профиля для тех материалов, время нахождения которых в вязкотекучем состоянии изготавливаемого изделия (рис. 26). На выходе литьевого отверстия уста мало. Для этого используется шнековая подача материала (рис. 24). При навливают обрезной механизм. Готовые изделия обрезаются на требуе шнековой подаче материал захватывается из бункера червяком и переме- мую длину, подвергаются соответствующей обработке и укладываются в щается по винтовому каналу вдоль цилиндра к соплу, при этом происхо- лотки.

дит перемешивание материала, его уплотнение и равномерный нагрев. При шнековой подаче материала процесс экструзии осуществляется Причем нагрев осуществляется не только за счет внешнего источника те- непрерывно. Пример изготовления труб этим методом представлен на плоты, но и за счет трения и сдвиговых усилий в канале червяка, особенно рис. 27. Материал загружается в бункер и с помощью вращающегося шне в момент перемещения к соплу очередной пресс-формы, когда сопло пе- ка передвигается вдоль обогреваемого цилиндра к фильеру, имеющему рекрыто. Необходимая доза впрыска материала в пресс-форму осуществ- соответствующий профиль. Формирование внутреннего диаметра трубы ляется поступательным перемещением червяка под действием гидроци- осуществляется с помощью дорна, а внешнего – калибрующим мундшту линдра. ком. Для уплотнения материала по мере продвижения к фильеру и созда Для материалов, требующих значительного давления при прессовании, ния необходимого давления шнек изготавливается или с переменным ша применяются литьевые машины с раздельными цилиндрами пластикации гом, уменьшающимся по ходу перемещения материала, или с переменным и ижекции. Из пластикационного канала под создаваемым червяком дав- живым сечением, уменьшающимся в том же направлении. Выходящее из лением материал, находящийся в вязкотекучем состоянии, поступает в экструдера изделие охлаждается и наматывается на барабан или скручи ижекторный цилиндр, откуда под действием плунжера впрыскивается в вается в бухту.

литьевую форму. Для литья многоцветных изделий применяются литье- Для изготовления труб большого диаметра используются экструзион вые машины с несколькими парами пластикационных и ижекторных ци- но-обмоточные станки, в которых выходящая из экструдера гладкая или линдров, причем последние работают на одно сопло с последовательным профилированная лента наматывается по спирали на вращающийся ци или одновременным впрыскиванием. линдр и затем сваривается внахлест. Сварка может осуществляться как за Машины для центробежного литья представляют собой формующую счет подогрева цилиндра (сплавление полимеров, резины и др.), так и с матрицу, которая имеет горизонтальное, вертикальное или пространст- помощью венное вращение. Расплавленная масса заливается в форму и приводится во вращение. Под действием центробежных сил расплав заполняет пери ферийную зону матрицы и, застывая, приобретает нужную форму и раз меры. Для качественной переработки материала матрица предварительно подогревается до требуемой температуры.

Для изготовления фасонных изделий, длина которых во много раз пре восходит размеры поперечного сечения (полосы, пленки, шланги, трубы и др.), применяют методы экструзии, каландрирования, экструзокаландри рования, экструзионно-раздувного формования. При этом подача перера батываемого материала может быть как шнековой, так и плунжерной, шнек-плунжерной.

Плунжерная обработка материала (рис. 25) заключается в загрузке оп ределенной дозы материала в рабочий цилиндр, создание соответствую Рис. 27. Схема получения труб методом экструзии:

1 – охлаждающее устройство;

2 – калибрующий мундштук;

3 – дорн;

4 – фильер;

5 – рабочий цилиндр;

6 – нагреватель;

7 – червяк;

8 – бункер сварочного оборудования. При этом способе в качестве армирующего ма териала также возможно использование лент на тканевой, сетчатой и дру гих основах.

Для получения тонких пленок используют метод раздува горячей ци Рис. 28. Схема получения тонких пленок раздувом:

линдрической заготовки, поступающей из экструдера или щелевой голов 1 – бункер;

2 – шнековый экструдер;

3 – щелевая головка;

ки (рис. 28). Внутрь трубчатой заготовки подается под определенным 4 – пленка;

5 – бесконечная лента;

6 – обжимные валики;

давлением сжатый воздух, деформирующий ее во всех направлениях до 7 – приемный барабан определенной толщины, пленка отверждается на воздухе, обжимается Метод экструзионно-раздувного формования также используется для валками и поступает на приемный барабан.

изготовления различных емкостей (канистр, фляг, бутылок и др.). Процесс Для изготовления многослойных и армированных пленок применяют осуществляется в две стадии: на первой изготавливается трубчатая заго метод соэкструзии, при котором используется несколько шнековых экс товка, на второй – под действием давления воздуха в пресс-форме форми трудеров, работающих на одну общую рабочую головку.

руется изделие, после охлаждения готовое изделие извлекается из формы или поступает на вулканизацию (рис. 29).

исходной заготовки, имеющей форму слитка или болванки, уже прошед шей предварительную обработку давлением. Таким образом, сущность обработки металла давлением состоит в целенаправленной пластической деформации, придающей ему определенные форму и размеры, в ходе ко торой разрушается грубозернистая литая структура, устраняются порис тость и рыхлость, улучшается металлургическое качество и создается бла гоприятная ориентировка вновь образовавшихся структурных состав ляющих металла.

Вследствие благоприятных структурных изменений, происходящих при обработке давлением, металл получает более высокий комплекс прочностных и пластических свойств по сравнению с литыми изделиями.

Рис. 29. Изготовление пластмассовых При горячей обработке давлением, когда металл обладает большой пла сосудов методом экструзионной раздувки:

стичностью при малой прочности, его зерна вытягиваются и трансформи 1 – экструзия трубчатой заготовки;

2 – сдавливание днища;

руются в волокна.

3 – раздувка сосуда;

4 – выдувка изделия Волокнистое строение металла обеспечивает важные преимущества по Формирование листовых материалов, а также изготовление изделий из сравнению с обычной зернистой структурой, поскольку прочность де них осуществляется методами прессования, штамповки, пневмо- и ваку формированного металла на разрыв вдоль волокон оказывается значи умформования.

тельно выше, чем в поперечном направлении.

При прессовании листовых материалов перерабатываемое сырье или То же можно сказать и о сопротивлении срезающим нагрузкам: проч заготовка размещаются между двумя плитами статического пресса. Соз ность на срез поперек волокон значительно выше, чем вдоль них. Зная ха дается давление, которое выдерживается на протяжении определенного рактер нагружения отдельных элементов деталей в эксплуатационных ус времени в зависимости от вида обрабатываемого сырья. Формы смыкаю ловиях, можно еще при изготовлении заготовок придавать волокнам наи щихся плит имеют форму готового изделия. Для придания изделию тре выгоднейшую ориентировку, отвечающую характеру нагружения соот буемых свойств материал подвергают соответствующей термической об ветствующих элементов деталей, и этим обеспечивать большой запас работке.

прочности деталей.

Штамповка материалов осуществляется в прессах динамического Заготовки для деталей, полученные обработкой давлением, принято (ударного) действия. При этом процесс придания материалу определенной называть поковками. Исходными заготовками для крупных поковок, как конфигурации и формы может сопровождаться его обрезкой.

правило, служат стальные слитки. Заготовки для мелких поковок получа Штампы содержат матрицу и пуансон, имеющие соответствующую ют путем разрезки на мерные куски-болванки так называемых прокатных готовому изделию конфигурацию. В зависимости от прочности обрабаты профилей – металлических балок или прутков различной формы попереч ваемой заготовки количество ударов пуансона о материал, находящийся ного сечения, получаемых прокаткой.

на матрице, может быть различным. Процесс легко автоматизируется.

Прокатка. Прокатка представляет собой процесс деформирования Пневмо- и вакуумформование применяется для изготовления изделий слитка или иной продолговатой металлической заготовки между двумя сравнительно большого размера.

вращающимися валками, расстояние между рабочими поверхностями ко 10.2. Обработка металлов торых меньше высоты заготовки (рис. 30).

Во всех случаях обработки давлением требуемая форма и необходи мые размеры изделию (заготовке) придаются пластической деформацией - специальный прокат включает в себя вагонные колеса, шпунтовые сваи, автоободья и т.д.;

- периодический прокат (рис. 31, в) – прокат с периодически изме няющимся по длине профилем. Он используется в качестве заготовок для штамповки (например, заготовок шатунов автомобильных двигателей) или непосредственно для механической обработки.

Рис. 31. Сортамент стального проката Существуют также специально разработанные сортаменты для выпус ка проката из цветных металлов и сплавов – меди, алюминия, латуни, дю Рис. 30. Схема прокатки с указанием действующих сил раля – в виде листов, ленты, труб, прутков и других изделий. Важнейшей особенностью деформации металла при прокатке является получение во Целью прокатки является получение разнообразной продукции, разли локнистой структуры металла с ориентировкой волокон вдоль направле чающейся профилями и размерами поперечного сечения, а также длинами ния прокатки, т.е. перпендикулярно осям вращения валков.

балок, прутков, и составляющей так называемый сортамент проката. Сор Это объясняется тем, что при сдавливании сечения заготовки между тамент стального проката включает следующие пять основных групп (рис.

валками вытяжка металла в основном происходит в направлении наи 31):

меньшего сопротивления, т.е. в наружную сторону. Деформации и вытяж - сортовой прокат простого и фасонного профиля. Простой профиль ке в поперечном направлении препятствуют трение о поверхности валков.

(рис. 31, а) используется для порезки на заготовки, которые идут либо на Так как общая вытяжка металла заготовки складывается из вытяжек его дальнейшую обработку давлением – ковку или штамповку, либо на меха отдельных зерен, то последние должны превратиться в волокна. Заготовка ническую обработку для изготовления различных деталей. Фасонный захватывается в рабочее пространство между валками и перемещается си профиль (рис. 31, б) главным образом используется для различных строи лами трения, возникающими между нею и валками (см. рис. 30).

тельных конструкций, включая железнодорожные пути;

Прокатка металлов осуществляется на прокатных станах. Основными - листовой прокат делится на толстолистовую сталь толщиной свыше рабочими элементами прокатных станов являются валки, имеющие ци 4 мм и тонколистовую 0,2...3,75 мм;

линдрическую форму. Валки размещаются в основной части прокатного - трубы бесшовные различного диаметра с разной толщиной стенок, стана – рабочей клети. Рабочая часть валка называется бочкой. Бочки мо разнообразного назначения;

гут быть гладкими или ручьевыми. Первые применяются для прокатки листов и лент, а вторые – для сортового металла. Ручьи представляют со- тостанах. Полученную черную жесть с целью защиты от коррозии под бой кольцевые вырезы на поверхности валка. Совпадающие ручьи верх- вергают цинкованию, лужению, плакированию (покрытию пластмассами) него и нижнего валков образуют калибры, с помощью которых сортовому и другим видам обработки.

прокату постепенно придаются требуемые профили. Производство специальных видов проката. Все большее распростра Прокатные станы классифицируются по ряду признаков, основным из нение в промышленности получают гнутые профили, применение кото которых является род выпускаемой продукции. В связи с этим можно вы- рых вместо сварных конструкций в строительстве позволяет экономить до делить следующие наиболее распространенные виды станов: сортопро- 30% металла. Гнутые профили изготовляют непрерывном способом на катные для выпуска сортового проката;

листовые и полосовые станы го- многоклетьевых ролико-гибочных станах из стального листа, уголков, рячей прокатки;

трубопрокатные станы;

станы холодной прокатки стали и швеллеров и другого проката. Сложная форма гнутых профилей не позво цветных металлов (тонколистовые, ленточные, фольгопрокатные и т.д.);

ляет получать их обычными методами прокатки.

деталепрокатные станы для выпуска специального или периодического Периодический прокат – полосы переменного сечения по длине, заго проката. товки для штамповки деталей с местным утолщением, лопатки, трубы, Горячая прокатка стали. На обжимных станах с диаметром валков оси вагонов, шары и др. – получают на станах поперечной прокатки. Его D=800...1500 мм (блюмингах и слябингах) обжимают слитки массой до 35 применение дает экономию до 30% металла по сравнению с производст т и более. Заготовочные станы (D=450...750 мм) предназначены для про- вом вышеназванных изделий из обычного проката.

катки блюмсов на заготовки сечением 40х40...150х150 мм. На рельсоба- Прокатка цветных металлов и сплавов. Слитки прямоугольной фор лочных станах (D=750...950 мм) осуществляют горячую прокатку рельсов, мы используют для получения полосового и листового проката (из круг балок, крупных уголков и других тяжелых профилей. лых слитков производят проволоку, прутки, трубы). Перед прокаткой по На крупносортных станах (D=500...800 мм) прокатывают круглые и верхностные дефекты слитков удаляют строганием или фрезерованием.

квадратные профили, балки и швеллеры. Алюминиевые, медные и никелевые сплавы хорошо прокатываются в Среднесортные профили – квадрат и круг, балки и швеллеры – прока- холодном и горячем состояниях. Слитки прокатываются в горячем со тывают на непрерывных и линейных станах (D=300...500 мм), состоящих стоянии на прутки или листы. Горячекатаные листы подвергают холодной из нескольких клетей дуо. прокатке, которую ведут с промежуточными отжигами.

Мелкосортный профиль – круг, квадрат, катанка, уголок – производят Холодная прокатка ленты из алюминиевых сплавов АМц, Д1, Д на полунепрерывных и непрерывных станах (D=250...300 мм). На непре- производится из горячекатаных листов около 6 мм. Ленту толщиной до рывных станах скорость прокатки достигает 40 м/с и более. 0,5...0,6 мм катают без промежуточного умягчающего отжига. Заготовка Для горячей прокатки листов из стали в основном используются не- ми для холодной прокатки лент из меди и латуни Л62 служат свернутые в прерывные или полунепрерывные толстолистовые и листовые широкопо- рулоны полосы толщиной 5...6 мм, полученные горячей прокаткой из лосные станы, а также широкополосные станы с моталками в печах. При- слитков. Отожженные и протравленные рулоны прокатываются на специ меняются одно-, двух- и многоклетьевые дуо-, трио-, квартостаны, а также альных станах до толщины 0,01...0,2 мм в течение четырех-пяти операций универсальные станы. холодной прокатки, чередующихся умягчающими отжигами и травлением Холодная прокатка стали. На непрерывных квартостанах и на ревер- для удаления окалины.

сивных одноклетьевых станах прокатывают листы и ленту для автомо- Тонкие листы и ленту из меди или латуни получают холодной прокат бильной и электротехнической промышленности, кровельное железо и кой из горячекатаных заготовок толщиной 10...15 мм с предварительно другие виды продукции: тонкий (толщиной менее 0,5 мм) и очень тонкие удаленными фрезерованием поверхностными дефектами. Прокатку ведут (толщиной менее 0,1 мм) полосы и ленты изготовляют на многовалковых до требуемой толщины в несколько обжатий, применяя промежуточные станах. Жесть катают, как правило, в пятиклетьевых непрерывных квар- отжиги при 450...800°С для восстановления пластичности металла.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.