Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Например, в условиях массового производства целесообразно использовать резьбонарезные головки, а вединичном производстве – плашки.Применение эффективных смазочно-охлаждающих технологических сред. Использование технологических сред снижает эффективную мощность процесса резания, повышает стойкость режущегоинструмента (в среднем до 1,5–3 раз), увеличивает точность и повышает качество обработанной поверхности.Применение улучшающей термической обработки. При предварительном точении и фрезеровании высокопрочных конструкционных сталей применяют разупрочняющую термическую обработку, которая снижает механические характеристики материала.Рис.
12.1. Схема точения с опережающим пластическим деформированием:1 – заготовка; 2 – режущий инструмент; 3 – упрочняющее устройство ОПД116Введение в зону резания дополнительной энергии путем пластического деформирования вязких сталей и сплавов, обработки резаниемс вибрациями и нагревом. Пластическое деформирование обрабатываемого материала исчерпывает часть запаса его пластичности и темсамым уменьшает работу и температуру резания, увеличивает стойкость инструмента и производительность труда (рис. 12.1).Сущность вибрационного резания заключается в том, что надвижение по обычно принятой кинематической схеме обработкинакладывается дополнительное вынужденное колебательное движение инструмента относительно заготовки или заготовки относительно инструмента.
Точение с вибрациями целесообразно использовать на операциях черновой и получистовой обработки вязких,пластичных и труднообрабатываемых материалов (рис. 12.2).Сверление с колебаниями в осевом направлении при обработкеглубоких отверстий в пластичных и вязких материалах позволяетуменьшать коэффициент трения и получать мелкодробленнуюстружку, которая легко удаляется из зоны резания (рис. 12.3).Рис.
12.2. Схема вибрационного точения:1 – заготовка; 2 – инструмент; A – амплитуда колебаний; f – частота колебаний(до 50 Гц)Метод обработки резанием с нагревом (терморезание) заключается в совместном использовании для удаления припуска с заготовки двух видов энергии – механической и тепловой, целенаправленно изменяющих физико-механические свойства срезаемого117слоя. Нагрев заготовок перед обработкойрезанием может быть сплошным (в печах)или локальным (плазменный, лучевой,электродуговой, электроконтактный и др.)Для терморезания чаще применяют плазменный источник теплоты, отличающийсязначительной мощностью, высокой концентрацией теплоты и простотой регулирования (рис. 12.4). Эффект улучшенияобрабатываемости материалов объясняетсяуменьшением их прочностных характеристик при повышении температуры. Например, для титановых сплавов нагрев до500 ºС уменьшает значения предела прочности и твердости в 2–3 раза.
Снижениемеханических характеристик ведет кулучшению обрабатываемости материаловрезанием и повышению производительности обработки.Оптимизация режимов обработки. Например, применение сверхскоростного резаРис. 12.3. Схема вибрания заготовок (v ≈ 16 м/с) позволяет повыционного сверления:A – амплитуда колебаний, сить обрабатываемость материала в резульf – частотатате того, что теплота, образующаяся в процессе обработки, переходит в стружку и не успевает нагреть инструмент.
При этом уменьшается работа пластического деформированияв процессе удаления припуска, что способствует повышению обрабатываемости.Дробление стружки обеспечивается накатным роликом с выступающими зубьями, которые наносят на поверхности резанияуглубления в виде насечек (рис.
12.5). Насечки являются концентраторами напряжений и при образовании стружки способствуютее разделению на элементы заданной длины. Поэтому улучшаетсястружкоотвод из зоны резания по канавкам инструмента и предотвращается поломка сверла.Применение электрофизических и электрохимических методовобработки позволяет получать изделия сложной формы из материалов практически с любыми физико-механическими свойствамибез приложения значительных механических сил. Эти методыобеспечивают улучшение обрабатываемости многих труднообрабатываемых материалов по целому ряду показателей.118Рис.
12.4. Схема резания с нагревом плазменной струей:1 – поверхность резания; 2 – плазмотронРис. 12.5. Схема точения со стружкодроблением:1 – заготовка; 2 – резец; 3 – зубчатый ролик11912.3. Технологические особенности механической обработкизаготовок из основных конструкционных материаловОбрабатываемость магния и его сплавов. Из всех конструкционных материалов, применяемых в машиностроении, магний обладает наиболее высокой обрабатываемостью.
Скорость износаинструмента очень низкая, так как магний и его сплавы имеютнизкую температуру плавления. Температура на поверхности раздела «инструмент – заготовка» низкая, поэтому токарную обработку можно проводить со скоростями резания 20 м/с и более.Небольшое значение силы резания определяется низким пределом текучести магния при сдвиге и малой площадкой контактана передней поверхности инструмента в широком диапазоне скоростей резания. Низкая пластичность магния и его сплавов приводит к образованию элементной стружки, легко разделяемой на короткие отдельные сегменты.
Поэтому удаление стружки не вызывает сложности даже при очень высоких скоростях обработки.Для резания можно применять стальные или твердосплавныеинструменты, при этом качество поверхности получается хорошимпри низких и высоких скоростях обработки. Недостатком обрабатываемости магния является воспламеняемость мелкой стружки,что влечет за собой опасность возникновения пожара.Обрабатываемость алюминия и его сплавов. Эти сплавы обладают хорошей обрабатываемостью, так как температура плавленияалюминия низкая и возникающая при резании температура не достигает высоких значений.
Высокая стойкость инструмента можетбыть получена при обработке большинства алюминиевых сплавовсо скоростями резания до 10 м/с твердосплавными инструментамии 5 м/с инструментами из быстрорежущей стали.Высокий износ инструмента является проблемой только приобработке силумина, в котором имеются твердые зерна кремнияразмером до 70 мкм. Большие кристаллы кремния увеличиваютскорость износа инструмента и снижают допустимую скоростьрезания (1,7 м/с). Значительное влияние частиц кремния большогоразмера обусловлено тем, что они способствуют возникновениювысоких напряжений и температуры на режущей кромке. Механическая обработка высококремнистых силуминов является одной изобластей применения алмазных инструментов.Как правило, силы резания при механической обработке алюминиевых сплавов низкие. Однако при обработке технически чистого алюминия возникают высокие силы резания, обусловленные120большой поверхностью контакта на передней поверхности инструмента и толстой стружкой.
В зоне пластического течения происходит схватывание стружки с поверхностью инструмента и разрушение образовавшихся связей. Эта зона является основным источником тепловыделения, способствующим повышению температуры инструмента и его износу. В этом отношении алюминий отличается от магния, но аналогичен многим другим чистым металлам.Основной проблемой, влияющей на обрабатываемость алюминия, является отвод стружки из зоны резания. При точении алюминия и некоторых его сплавов образуется прочная сливная стружка,которая опутывает резец, что требует остановки станка для ее удаления.
В сверлах, метчиках и многих типах фрез сходящая стружкаможет привести к забиванию стружечных канавок или пространствамежду зубьями, что часто вызывает необходимость изменения конструкции инструмента для обработки алюминия.Обрабатываемость меди и ее сплавов. Силы резания, возникающие при обработке чистой меди, очень велики. В основномони вызваны большой площадью контакта на передней поверхности инструмента, приводящей к образованию небольшого угласдвига и к толстой стружке. По этой причине медь считается одним из наиболее труднообрабатываемых материалов.
Например,при сверлении глубоких отверстий силы резания настолько велики, что вызывают разрушение сверла. Дополнительными проблемами при механической обработке меди являются низкое качествообработанной поверхности и высокая прочность сливной стружки,трудно поддающейся удалению.Обрабатываемость меди может быть улучшена за счет холодного пластического деформирования и легирования. В результатехолодного пластического деформирования заготовки происходитувеличение угла сдвига и образование более тонкой стружки. Минимальные силы резания отмечаются в сплавах с высоким содержанием цинка.
Однако для упрощения удаления стружки и повышения качества поверхности при обработке латуни обычно в качестве добавок в процессе ее получения вводят свинец в количестве2…9 % по массе. При этом образуется тонкая стружка, разделяющаяся на очень небольшие части, легко поддающиеся уборке, искорость износа инструмента уменьшается.
Поэтому заготовки излатуни можно обрабатывать без остановки станка для смены инструмента или уборки стружки.Обрабатываемость технически чистого железа и его сплавов.При обработке железа, стали и чугуна, имеющих высокую темпера121туру плавления, проблемы обрабатываемости приобретают наиболее важное значение. Теплота, выделяющаяся при обработке резанием этих материалов, становится определяющим фактором, накладывающим ограничения на скорость съема металла, работу инструмента и, следовательно, на стоимость механической обработки.Технически чистое железо, подобно алюминию и меди, является материалом с плохой обрабатываемостью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
