Методы обработки деталей

При обработке нержавеющих сталей образуется сливная стружка, которая негативно влияет на процесс резания. Рассмотрим способы обработки с механическим воздействием на срезаемый слой, в частности способ вибрационного резания, заключающийся в том, что на обычную принятую схему обработки накладывается дополнительное вибрационное движение инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Выбор принципиальной схемы вибрационного резания зависит от его технологического назначения. При применении этого способа обработки как средства стружкодробления можно использовать механические, пневматические и гидравлические вибраторы, обеспечивающие частоту колебаний не более 50 Гц..

Рисунок3.119

На рис. 3.119,а приведена схема механического вибросуппорта, где колебательное движение резца в направлении подачи осуществляется от шпинделя станка через систему зубчатых колес, а на рис. 3.119,б — от электропривода через эксцентрик. При неизменных условиях обработки (равномерность припуска, постоянство режимов резания и т. д.) для получения вибрации резца можно использовать колебания, вызываемые собственно процессом резания (автоколебания). На рис. 3.119,в приведена схема такой конструкции, где отсутствует специальный привод возмущения колебаний.

Наиболее целесообразными являются колебания в направлении подачи и в тангенциальном направлении, причем в первом случае достигается надежное дробление стружки, а во втором — существенное улучшение обрабатываемости.

Вибрационный метод резания с осевыми колебаниями при применении обычных твердосплавных резцов обеспечивает шероховатость поверхности R_a = 12,5. . .6,3 мкм, а при использовании резцов типа Колесова R_a=3,2. . .1,6 мкм. Этот же метод может быть применен при сверлении отверстий.

Вибрационный метод резания с тангенциальными колебаниями обеспечивает улучшение обрабатываемости не только при точении, но и при развертывании, нарезании резьб и шлифовании, а также при разрезке материала (вибропилы, виброножницы). Дальнейшим развитием этого метода является замена синусоидального вибрационного движения ударно-импульсным с высокими скоростями и ускорениями. Так, ударно-импульсный метод обработки применяется при нарезании и калибровке глухих резьб. При этом наряду с повышением в 3. . .3,5 раза стойкости метчиков значительно повышается и производительность, так как нарезание полного профиля резьбы может быть осуществлено одним метчиком вместо обычно применяемых двух-трех.

Вибрационное резание с использованием ультразвуковых колебаний, т. е. колебаний с частотой, равной или выше 16. . .20 кГц, применяют при механической обработке деталей из жаропрочных сталей и сплавов, когда при резании действуют небольшие усилия. Обработка ультразвуковыми колебаниями приводит к ликвидации нароста, снижению сил резания и наклепа обработанной поверхности, а также к повышению качества поверхности .

Обработка резанием нагретой заготовки. Нагрев производится непосредственно в процессе резания с применением токов высокой частоты или электрической дуги, а также предварительно в печи с последующей установкой заготовки на станок. Нагрев способствует снижению ее механических свойств, определяющих сопротивление материала заготовки пластическим деформациям. Однако нагрев заготовки вызывает ускоренное изнашивание инструмента, поэтому применение нагрева в процессе резания улучшает обрабатываемость в тех случаях, когда снижение удельной работы резания влияет на стойкость инструмента больше, чем отрицательное воздействие температуры. Установлено, что температуру при обработке резанием с нагревом заготовок следует принимать на 35. . . 40˚С ниже температуры отжига и старения. Температура нагрева зависит от скорости резания и подачи, так как при их увеличении повышается количество выделяемой при резании теплоты. Так, например, при точении нержавеющей стали 12Х18Н9Т со скоростью резания v=19 м/мин температура нагрева должна быть выше 500 С, при v = 300 м'мин Т==350˚С и при v=375 м/мин T=230°С.

Нагрев позволяет осуществлять обработку таких особо прочных материалов, как закаленная быстрорежущая сталь, которая обычными методами не поддается обработке резанием.

Обработка с введением электрического тока в зону резания является одним из эффективных средств улучшения обрабатываемости особо прочных материалов. В этом методе в зону резания вводят электрический ток низкого напряжения плотностью 100-120 А/мм² при скоростях резания 150-200 м/мин. Напряжение от одного полюса источника подается на резец, а от другого — на массу станка. Резец изолируется от станка с помощью специальных прокладок. Электрический ток, распределяясь в зоне контакта инструмента и заготовки, выделяет дополнительно большое количество теплоты и способствует образованию тонкой пластичной пленки, в результате чего в зоне контакта создается полусухое трение, а это снижает коэффициент трения и общее сопротивление материала деформированию и повышает стойкость режущей части инструмента.

Обработка резанием высокопрочных закаленных сталей (высоколегированных и углеродистых сталей мартенситного класса твердостью HRС-28) в отличие от обработки жаропрочных материалов характеризуется крайне малой пластической деформацией, и работа резания в основном затрачивается на преодоление упругих деформаций и трения при интенсивном износе инструмента и больших значениях сил резания, особенно радиальной составляющей, что обусловливает необходимость обеспечения высокой жесткости технологической системы. Поэтому наряду с тщательной заточкой режущего инструмента (преимущественно из сплавов ВК8 и ТТ7К12), обеспечением виброустойчивости технологической системы и применением для охлаждения масляных смесей (например, 75% дистиллатного эмульсионного масла и 25% четыреххлористого углерода) обработку сводят в основном к чистовым отделочным операциям.

Обрабатываемость деталей из м е т а л л о к е р а м и ч е с к и х жаропрочных сплавов, несмотря на их низкую прочность и пластичность, значительно хуже, чем обычных конструкционных металлов, вследствие высокой температуры резания и более высокой их истирающей способности. Средством, улучшающим обрабатываемость этих материалов, является пропитка маслом.

Обрабатываемость пластмасс определяется видами наполнителя (крошки, бумаги, ткани или шпона) и связующего (смолы), а также технологическим процессом их получения. Сравнительная обрабатываемость пластмасс на основе различных связующих — термореактивных или термопластичных смол — определяется тем, что первые при нагревании не размягчаются (это позволяет применять оптимальные режимы резания и углы заточки режущего инструмента), а вторые под действием повышенной температуры размягчаются. Допустимая предельная температура в зоне резания для первого вида пластмасс 160°С, а для второго 60. . . 130°С.

Особенностями условий обработки пластмасс являются: склонность некоторых пластмасс к скалыванию, высокая упругость (в 40 раз больше упругости стали) и неоднородность строения материала при различной твердости его составных частей, приводящая к ухудшению качества обрабатываемой поверхности. Наряду с этим пластмассы оказывают сильное абразивное воздействие на режущий инструмент, а пониженная их теплопроводность обусловливает плохой теплоотвод из зоны резания и перегрев режущих кромок инструмента. Кроме того, интенсивное пылеобразование, особенно термореактивных пластмасс приводит к необходимости применения специальных обеспыливающих средств, а гигроскопичность пластмасс исключает применение смазывающе-охлаждающих жидкостей (охлаждение производят сжатым воздухом).

Пластмассы обрабатывают точением быстрорежущими и твердосплавными резцами, однако при точении стеклопластика удовлетворительную стойкость показывают только твердосплавные резцы, а для особо прочных стеклопластиков — алмазные инструменты.

Обработка пластмасс абразивами имеет ряд преимуществ по сравнению с обработкой лезвийными инструментами (точением, фрезерованием и т. п.), заключающийся в отсутствии сколов и трещин и в уменьшении шероховатости обрабатываемой поверхности.