Курс лекций по дисциплине МДК.01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин» Лекция 79. «Проектирование технологической операции обработки плоской поверхности»

Методы обработки поверхностей

Курс лекций по дисциплине МДК.01.01

«Технологические процессы изготовления деталей машин»

Лекция 79. «Проектирование технологической операции обработки плоской поверхности»

Методы обработки поверхностей

Обработка поверхности металлических изделий является необходимым технологическим процессом, при помощи которого достигаются заданные параметры:

• масса и габаритный размер детали;

• конфигурация изделия;

• требуемое качество поверхности для соприкасающихся элементов.

Для достижения поставленного результата могут использоваться разные методы обработки поверхности, которые учитывают тип металла или сплава, физические свойства материала и технические возможности.

Разновидности обработки металлов

Методы обработки поверхностей деталей имеют три стадии:

• предварительная;

• промежуточная;

• финальная.

На каждом этапе используются свои технологии, которые мы рассмотрим на примере подготовки поверхности к нанесению покрытия.

Предварительная стадия

На этом этапе выполняется механическая обработка поверхностей, которая осуществляется такими способами:

• обдув вентилятором;

• пескоструйная обработка поверхности. Этот способ позволяет избавиться от загрязнений и улучшает внешний вид изделия. Процесс происходит с использованием кварцевого песка, который под давлением через сопла подается на очищаемую поверхность в закрытой камере;

• шлифовка и полировка поверхности. Этот способ используется в качестве альтернативы пескоструйной обработке.

Выбор технологии и способа обработки осуществляется исходя из наличия оборудования, затрат, планируемого результата и целесообразности применения конкретной процедуры.

Промежуточная стадия

Этот этап подготавливает поверхность к финальному нанесению покрытия. Он включает три стадии:

• обезжиривание и очистка. В зависимости от необходимости используют эмульсии, растворители, щелочные средства. Процесс очистки происходит путем погружения изделия в ванную с раствором;

• удаление окалины с последующим обжигом. Процесс основан на химическом взаимодействии металла с щелочами и кислотами (травление);

• полировка. Здесь применяются технологии химической полировки, абразивная обработка поверхности, электролитическая полировка или травление до зеркального блеска.

В зависимости от типа поверхности и сложности конфигурации детали используют один или несколько методов на промежуточной стадии обработки.

Финальная стадия

Отделочная обработка поверхностей – это заключительный этап, который состоит из трех стадий:

• грунтовка металла. Нанесение грунта защищает подготовленную поверхность и улучшает адгезию;

• нанесение покрытия. В зависимости от типа покрытия, процесс осуществляется в специальных ванных (гальванизация) или при помощи распылителя (покраска);

• сушка готовых деталей. В случае с эмалями и красками производят запекание в термических покрасочных боксах.

Все виды работ выполняются в ручном, полуавтоматическом и автономном режиме. В первом случае мастер принимает непосредственное участие в процессе. Такой способ характерен для небольших производств, выпускающих изделия из металла на заказ единичными экземплярами или мелкими партиями. Преимущество заключается в том, что человек контролирует качество выполнения каждого этапа и имеет возможность заново пройти любую стадию. Недостаток – длительность процесса. В полуавтоматическом режиме роль оператора существенно уменьшается – он контролирует начало и конец каждой стадии, при необходимости вмешиваясь в процесс. Автономный метод предполагает полное отсутствие человека (кроме подготовительной стадии, когда требуется подать заготовки на конвейерную ленту, а затем упаковать готовую продукцию). Этот способ отличается высокой производительностью и успешно реализуется на крупных предприятиях, которые занимаются поточным выпуском деталей.

Обработка плоских поверхностей отличается от работы с объемными деталями сложной конфигурации, что необходимо учитывать перед выбором технологических решений.

ОБРАБОТКА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обработку плоских поверхностей режущим инструментом можно производить на различных станках:

строгальных,

долбежных,

фрезерных,

протяжных,

карусельных,

расточных,

токарных и шабровочных;

обработку абразивным инструментом — на шлифовальных станках

Наиболее широкое применение получили строгание, фрезерование, протягивание и шлифование.

Рассмотрим операцию фрезерования, включающую наиболее распространенные переходы: торцевое фрезерование

Рассмотрим операцию фрезерования, включающую наиболее распространенные переходы: торцевое фрезерование, прорезку канавок, фрезерование уступа цилиндрической фрезой и фрезерование уступа концевой фрезой (рис.4.1).

4.1. Анализ исходных данных.

4.1.1. Заготовка

Плита, предварительно обработанная из коррозионностойкой, жаростойкой и жаропрочной стали 12Х18Н9Т. Термическая обработка: закалка, s_в = 540 – 610 Мпа, НВ = 143 –175.

4.1.2. Деталь

Согласно рис.4.1 заготовку необходимо отфрезеровать поверху в размер 35, обработать уступы концевой и цилиндрическими фрезами и прорезать паз 15х15 трехсторонней дисковой фрезой.

4.1.3. Выполняемые переходы

Операция чернового фрезерования (R_z = 80) включает следующие

последовательно выполненные переходы:

1) обработка поверху торцевой фрезой Æ 100, L=160, t=5, B=80;

2) прорезка канавки 3-х сторонней дисковой фрезой Æ 80, L=80,

t=15, B=15.

3) обработка уступа 10х50 цилиндрической фрезой Æ 80, L=160,

t=10, B=50.

4) обработка уступа 20х15 концевой фрезой Æ 30, L=135, t=20,

B=15.

4.1.4. Приспособление

Заготовка базируется по 3-м обработанным поверхностям в приспособление с пневматическим поджимом сбоку (тиски).

Рис. 4.1. Операции фрезерования.

4.1.5. Оборудование. В качестве оборудования согласно

табл.40 /2/, с.54 выбран горизонтально-фрезерный широко-универсальный станок мод. 6Р82Ш, имеющий следующие

параметры:

1) число частот горизонтального шпинделя z_пr = 18;

2) пределы частот горизонтального шпинделя

n_r = 31,5 – 1600 I/мин.

3) число частот вертикального шпинделя Z_nв = 11;

4) пределы частот вертикального шпинделя

n_в = 50 – 1600 I/мин.;

5) пределы продольных и поперечных подач

S_м = 25 – 1250 мм/мин.;

6) мощность станка N=7,5 квт.

4.2. Выбор числа ходов.

Поскольку припуски невысокие каждый переход выполняем за один ход, т.е. t_j = h_j. Исключение составляет 4-я фреза которая выполняет 2 хода с В = 7,5 мм.

4.3. Выбор материала режущей части инструмента.

Согласно табл.13 /21/, с.56 для чернового фрезерования сталей Х гр. рекомендуется твердый сплав Т5К12.

4.4. Выбор конструкции и геометрии инструмента.

Согласно с.223 /21/ и с.174 /2/ выбираем стандартную конструкцию и геометрию фрез с числом зубьев соответственно:

z₁ = 10, z₂ = 8, z₃ = 10, z₄ = 6.

Согласно табл.24 /21/, с.233 при черновом фрезеровании сталей Х гр. рекомендуется 5-10% раствор Аквол-10М.

4.6. Назначение глубины фрезерования t.

Согласно рис.4.1 фрезы работают со следующими глубинами резания (см. также приложение на с.392 /21/):

t₁ = 5; t₂ = 15; t₃ = 10; t₄ = 20.

Значения t_j заносим в сводную табл. 4.4.

4.7. Назначение подач S.

4.7.1. Торцовая фреза.

Согласно табл.110 /21/, с.303 для Х группы сталей при D_ф1 = 100, t₁ =5 и твердосплавном инструменте подача на зуб составит

S_T1 = 0,1 мм/зуб

Поправочные коэффициенты К_i (i = 1 - 4) для корректировки S_Т1 выбираем из табл.107 /21/, с.298, табл.108 /21/, с.299, учитывающих вылет фрез и способ их крепления, табл.114 /21/, с.305 и записываем в табл.4.1.

4.7.2. Дисковая фреза.

Согласно табл.112 /21/ с.304 для Х группы сталей при D_ф