Технологические основы машиностроения (стр. 13 из 24)

Таблица 10.1 Шероховатость поверхности и классы точности при обработке наружных цилиндрических поверхностей

Вид обработки		Квалитет точности	Шероховатость поверхности, Ra, мкм
Наружное точение	черновое	12 – 14	12,5 – 50
	получистовое	11 – 13	3,2 – 25
	чистовое	8 – 10	1,6 – 6,3
	тонкое	7 – 8	0,4 – 1,6

При черновом обтачивании, как и при любой черновой обработке, снимают до 70% припуска. При этом назначаются максимально возможные глубина резания и подача. Глубину резания определяют в основном припуском на обработку, который можно удалять за один рабочий ход. Глубина резания для черновой обработки равна 3 - 5 мм; для получистовой – 2 - 3 мм и чистовой – 0,5 - 1,0 мм.

Подача ограничивается силами, действующими в процессе резания, которые могут привести к поломке режущего инструмента и станка. Целесообразно работать с максимально возможной подачей. Обычно подачу назначают по таблицам справочников, составленным на основе специальных исследований и изучения опыта работы машиностроительных заводов. После выбора подачи из справочников ее корректируют по кинематическим данным станка, на котором ведут обработку. При этом выбирают ближайшую меньшую подачу. Для черновой обработки подача составляет 0,3-1,5 мм/об, для чистовой – 0,1- 0,4 мм/об.

На черновых операциях повышения производительности обработки добиваются увеличением глубины резания (уменьшением числа рабочих ходов), а также подачи. На чистовых операциях подача ограничивается заданной шероховатостью поверхности, поэтому сокращение основного времени возможно за счет увеличения скорости резания.

10.5. Методы чистовой отделочной обработки наружных

цилиндрических поверхностей

К отделочным методам обработки, выполняемым на токарных станках, относится чистовое и тонкое точение. Станки, применяемые для тонкого точения, должны отличаться высокой точностью и жесткостью, а обрабатываемые заготовки должны иметь равномерный припуск не более 0,2 – 0,5 мм на диаметр. Для тонкого точения используют резцы на основе эльбора и алмазные резцы, поэтому тонкое точение называют алмазным точением. Метод алмазного точения сохраняет название и при замене алмазных резцов резцами из эльбора или твердых сплавов, но с режимами резания характерными для алмазных резцов: высокой скорости резания, малой подаче и малой глубине резания.

Алмазными резцами обрабатывают в основном заготовки из цветных сплавов, но при достаточно точной и жесткой конструкции станка производят и обработку стали, так как алмазы чувствительны к ударным нагрузкам. Достижимая точность алмазной обточки соответствует 5 – 7 квалитетам, шероховатость поверхности по Ra = 0,16 – 0,063 мкм. Алмазное точение выполняют при больших скоростях резания (свыше 100 до 1000 м/мин) и небольших подачах (0,03 – 0,1 мм/об).

Алмазные резцы состоят из стальной державки и закрепленного в ней с помощью пайки или механического крепления алмазного кристалла весом от 0,5 до 1,2 карата (1 карат ~200 мг), который может перетачиваться до 6-15 раз. Стойкость алмазных резцов выше стойкости твердосплавных резцов в десятки раз.

а б

Рис.10.7. Алмазные резцы

а – резец; б – вставка с алмазом

Кроме чистового и тонкого точения для чистовой отделочной обработки наружных цилиндрических поверхностей применяют и другие методы обработки. К ним относятся шлифование, алмазное выглаживание, притирка, доводка, суперфиниширование и полирование.

Шлифование

Шлифование является одним из основных видов механической обработки и обеспечивает высокую размерную точность обработки, высокую точность формы, малую высоту шероховатости. При окончательной обработке деталей с малыми припусками шлифование является наиболее производительным и эффективным процессом.

Различают обдирочное, предварительное, окончательное и тонкое шлифование. При обдирочном шлифовании (без предварительной токарной операции) снимается увеличенный припуск от 1 мм и более на диаметр. В отличие от токарной обработки обдирочное шлифование обеспечивает более высокую точность обработки (8-9 квалитета) и шероховатость поверхности Ra=2,5-5,0 мкм. Его целесообразно применять при наличии точных заготовок.

Предварительное шлифование выполняют после токарной обработки. Предварительное шлифование часто выполняют до термической обработки как промежуточную операцию перед окончательной обработкой. На операциях предварительного шлифования достигается точность 6-9 квалитета и шероховатость поверхности Ra = 1,2-2,5 мкм.

Окончательное шлифование дает возможность получить точность 5-6 квалитета и шероховатость поверхности Ra = 0,2-1,2 мкм.

Тонкое шлифование применяют для достижения шероховатости поверхности Ra = 0,025-0,1 мкм. Тонкое шлифование осуществляют на прецезионных станках специальными кругами.

Для наружного шлифования применяют круглошлифовальные станки – центровые и бесцентровые.

Для осуществления круглого наружного шлифования необходимы следующие движения:

– главное движение – вращение круга;

– круговая подача детали – вращение детали;

– продольная подача – возвратно-поступательное движение детали или круга вдоль оси;

– поперечная подача – поперечное перемещение круга к детали (или детали к кругу).

Рис. 10.8. Круглошлифовальный станок

На круглошлифовальных станках деталь устанавливается в центрах или патроне и приводится во вращение шпинделем передней бабки. Снятие металла при обработке осуществляется вращающимся шлифовальным кругом. Скорость вращения детали при шлифовании в зависимости от ее диаметра составляет от 10 до 50 м/мин; скорость шлифовального круга составляет от 30 до 50 м/с. Различают два способа круглого шлифования:

– шлифование с продольной подачей (рис.10.9);

– шлифование с поперечной подачей врезное или способом врезания

(рис.10.10).

Рис.10.9. Круглое шлифование с продольной подачей

Метод продольного шлифования более универсальный, чем метод врезного шлифования. В процессе шлифования деталь совершает продольные движения в обе стороны, поперечная подача шлифовального круга осуществляется по окончании каждого продольного движения (хода). При продольном шлифовании можно обрабатывать поверхности разной длины, круг изнашивается меньше, достигаются наименьшие параметры шероховатости и лучшее качество шлифуемой поверхности. Этот способ является наиболее распространенным.

При шлифовании способом врезания обрабатывается одновременно вся шлифуемая поверхность. Шлифовальному кругу сообщается поперечная подача по направлению к оси детали. Этот метод более производительный, для его осуществления применяют более широкие круги и станки большей мощности. Врезное шлифование применяют при обработке коротких шеек.

Рис. 10.10. Круглое шлифование с поперечной подачей (способ врезания)

Шлифование наружных цилиндрических поверхностей выполняют и на бесцентровошлифовальных станках (рис.10.11). При бесцентровом шлифовании деталь 2 не закрепляется в центрах, а свободно (без крепления) помещается между двумя шлифовальными кругами, из которых круг 1(большего диаметра) является шлифующим, а круг 3 – ведущим кругом, который вращает деталь и сообщает ей продольную подачу. Обрабатываемая деталь поддерживается опорой 4 со скосом, имеющей форму ножа. Благодаря скосу, направленному в сторону ведущего круга, деталь прижимается к этому кругу.

1 – шлифовальный круг; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – ведущий круг; 4 – опорный нож

Рис.10.11. Бесцентровошлифовальный станок

1 – обрабатываемая деталь; 2 – шлифовальный круг; 3 – ведущий круг; 4 – опорный нож

Рис.10.12. Схема бесцентрового шлифования

При бесцентровом шлифовании обрабатываемая деталь 1 устанавливается на опорный нож 4 (рисунок 10.12) между шлифовальным 2 и ведущим 3 кругами. Шлифовальный круг вращается со скоростью V_к 30 60 м/с, а ведущий – со скоростью V_в 10 40 м/мин. Ведущий круг сообщает детали движение круговой подачи. Применяется два метода шлифования: продольное и врезное. Продольная подача достигается за счет поворота оси ведущего круга на угол . При врезном шлифовании ведущий круг устанавливается горизонтально или под небольшим углом 0,5^o. Обрабатываемая деталь вращается свободно, без закрепления. Благодаря этому исключаются ее деформации при зажиме, что позволяет обрабатывать длинные и тонкие детали. Бесцентровое шлифование обеспечивает точность 5-6 квалитета.