Виды механической обработки

Виды механической обработки
Механическая обработка – обработка заготовки из различных материалов при помощи механического воздействия различной природы с целью создания по заданным формам и размерам изделия или заготовки для последующих технологических операций.В машиностроении используется 3 вида механической обработки:1. Обработка резанием, осуществляется на металлорежущих станках путём внедрения инструмента в тело заготовки с последующим выделением стружки и образованием новой поверхности. Виды резания:•наружные цилиндрические поверхности — точение, шлифование, притирка, обкатывание, суперфиниширование;•внутренние цилиндрические поверхности — растачивание, сверление, зенкерование, развертывание, протягивание, шлифование, притирка, хонингование, долбление;•плоскости — строгание, фрезерование, шлифование.На рисунке 1 представлены отдельные виды обработки резанием. а) Фрезерование б) Сверление в) ТочениеРисунок 1. Обработка методом резанияПри обработке резанием механическая обработка также разделяется по чистоте обработанной поверхности:•Черновая обработка•Получерновая обработка•Чистовая обработка•Получистовая обработка•Суперфиниширование2. Обработка методом пластической деформации, осуществляется под силовым воздействием внешней силы, при этом меняется форма, конфигурация, размеры, физико-механические свойства детали. Это процессы: ковка, штамповка, прессование, накатывание резьбы. На рисунке 2 представлены отдельные виды обработки методом пластической деформации. а) Накатывание резьбы б) Штамповка в) КовкаРисунок 2. Обработка методом пластической деформации3. Электрофизикохимическая обработка – основана на использовании специфических явлений анодном растворении материала при высоких плотностях электрического тока: искра (электроискровая обработка), импульс (электродуговая обработка) и т.д. На рисунке 3 представлена электрофизикохимическая обработка. а) Электрофизическая б) ЭлектрохимическаяРисунок 3. Электрофизикохимическая обработкаЭти методы весьма разнообразны и условно их можно разделить на электрофизические (электроэрозионные, электромеханические, лучевые), электрохимические и комбинированные. К этим методам относят также методы ультразвуковые, плазменные и ряд других методов. Все более широкое использование этих методов в промышленности обусловлено их высокой производительностью, возможностью выполнять технологические операции, недоступные механическим методам обработки.2. Оборудование для механической обработкиОсуществление различных технологических процессов изготовления деталей предусматривает наличие средств технологического оснащения (СТО), которые включают технологическое оборудование и технологическую оснастку. СТО для механической обработки заготовок – это металлорежущие станки и приспособления (станочные, контрольные, вспомогательные). Металлообрабатывающими станками называют машины для формообразования деталей из металлов (реже из пластмасс, керамики, стекла, камня и других материалов) путем снятия стружки или без снятия стружки (обкатывание роликами, нанесение рифлений и др.). Металлообрабатывающие станки классифицируют в зависимости от вида обработки, определяемого принятой схемой обработки и применяемыми инструментами. На рисунке 4 представлено классификация металлообрабатывающего оборудования.Рисунок 4. Классификация металлорежущего оборудованияДеление станков на группы производится в зависимости от характера главного движения и движения подач, распределения функций главного движения и движения подач между исполнительными механизмами, несущими инструменты и заготовки, и от вида применяемых инструментов. В практике станкостроения изготовляемым станкам принято присваивать шифр в виде сочетания определенных букв и цифр. Первая цифра шифра станка определяет его группу: 1 – токарные станки, 2 – сверлильные и расточные, 3 – шлифовальные, заточные, доводочные, 4 – комбинированные, 5 – зубо- и резьбообрабатывающие, 6 – фрезерные, 7 – строгальные, долбежные, протяжные, 8 – разрезные, 9 – разные (опиловочные, делительные, балансировочные и др.). Внутри каждой группы станки подразделяют на типы и типоразмеры в соответствии с конструктивными особенностями, размерами, степенью точности, числом шпинделей, степенью универсальности или специализации. Станки перовой группы предназначены для точения, их парк составляет до 30 % общего парка станков. Станки второй группы предназначены для образования и обработки различных отверстий, парк этих станков – свыше 20 %. Шлифовальные станки составляют третью группу (более 20 % станочного парка). Четвертая и пятая группа составляют 6 % станочного парка; шестая группа – 15 %, седьмая – 4 %. Остальную долю станочного парка составляют восьмая и девятая группы. Разрезные станки служат для разрезания проката и других материалов. Девятая группа охватывает станки для осуществления различных технологических процессов: балансировки, правки и т. д. Номера, определяющие группу и тип, положены в основу буквенно-цифрового обозначения большинства моделей металлорежущих станков: первая цифра обозначает группу, вторая – тип. Последующие цифры характеризуют какой-либо важнейший параметр станка (наибольший диаметр обработки, размеры стола и т. п.). При изменении (улучшении) конструкции станка модели присваивают новое обозначение, вводя буквы после первой или второй цифры либо в конце обозначения. Буква, стоящая после первых цифр означает исполнение или модернизацию станка относительно базовой модели. А буква в конце цифровой части обозначает модификацию, класс точности станка или его особенности. Так, в обозначениях 6Т80Г и 6Н80Г буквы «Т» и «Н» означают станки различных серий, а буква «Г» – горизонтально-фрезерный станок, а для токарно-винторезного станка 16К20П, последняя буква «П» – это повышенный класс точности. Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) имеют в обозначении модели букву «Ф» и цифру после нее, означающую принятую систему управления: Ф1 – с цифровой индикацией и набором координат; Ф2 – с позиционными системами; Ф3 – с контурными системами; Ф4 – с универсальными системами для позиционной и контурной обработки. По назначению различают станки: широкоуниверсальные, универсальные, широкого назначения, специализированные, специальные. Универсальные станки обрабатывают разнотипным инструментом различающиеся по размерам, форме и расположению поверхностей заготовки. Станки широкого назначения характеризуются однотипностью применяемого инструмента. Специализированные станки предназначены для обработки однотипных заготовок различных размеров. Специальные станки предназначены для выполнения определенных видов работ на заготовках одинаковых размеров и конфигурации. По массе: легкие (до 1т ), средние (до 10т ), тяжелые (свыше 10т ) и уникальные (свыше 100т ). По степени автоматизации: с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы. По компоновке основных рабочих органов: горизонтальные и вертикальные.Особое внимание в последнее время уделяется выпуску станков с числовым программным управлением. Оборудование цехов этими станками позволяет резко повысить производительность труда, качество продукции, коренным образом изменяет характер труда станочников, освобождая их от утомительной и требующей напряженного внимания работы по установке лимбов, отсчетов по ним, переключения и реверсирования скоростей, смены инструментов, подводу и отводу исполнительных механизмов станков, применению физических усилий. Вместе с тем работа на этих станках требует от станочников-операторов высокой квалификации. 3. Способы установки заготовок на токарных станкахУстановку и закрепление заготовки на токарных станках производят в зависимости от формы, размеров и точности детали. Наиболее часто применяемые способы установки рассмотрены ниже.1. Для закрепления заготовок на токарных станках применяют двух -, трех - и четырехкулачковые патроны. В двухкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют различные фасонные отливки и поковки, причем часто используют специальные кулачки, которые предназначены для закрепления только одной детали.В трёхкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют детали круглой и шестигранной формы или круглые прутки больших диаметров.В чётырёхкулачковых самоцентрирующих патронах зажимают прутки квадратного сечения, а в простых патронах с индивидуальной регулировкой кулачков - детали прямоугольного профиля и несимметричной формы.Наибольшее распространение в производственной практике получили трёхкулачковые патроны, как наиболее удобные и надёжные для закрепления деталей цилиндрической формы; они обеспечивают погрешность центрирования до 0,2 мм. По типу привода патроны могут быть ручные и механизированные, а по конструкции — клиновые, рычажные, рычажно-клиновые, винтовые, спирально-реечные. На рисунке 5 представлено установка заготовок в трехкулачковом патроне. а) б)Рисунок 5. Установка в трехкулачковом патроне:а - с базированием по наружному диаметру без упора в торец; б - в разжим с базированием по торцу2. Установка в центрах. Способ установки заготовок в центрах представлен на рисунке 6. Установку в центрах часто применяют для валов, барабанов, цилиндров, а также заготовок, закрепленных на оправках. Мелкие и средние по массе заготовки устанавливают на цельные упорные центры с поводковым хомутиком, причем для подрезания торца со стороны задней бабки используют полуцентр (рис. 6, а).Поводковый хомутик служит для передачи вращательного движения от шпинделя станка к обрабатываемой детали. Хомутик с ручным зажимом надевают на обрабатываемую деталь, закрепляют винтом и затем обрабатываемую деталь с хомутиком устанавливают в центрах станка. При включении станка обрабатываемая деталь через поводковую планшайбу и хомутик получает вращение от шпинделя. Задние центры при обработке с высокими скоростями выполняют вращающимися, точность установки в этом случае ниже. Заготовки с отверстием устанавливают на центры увеличенного диаметра со срезанной вершиной конуса (грибковые центры). На рисунке 6, б задний центр - грибковый вращающийся, передний центр - рифленый (трехгранный или многозубый), что позволяет полностью обработать гладкий вал.Рисунок 6. Установка заготовок в центрах: а - на цельный упорный центр с поводковым хомутиком и задний полуцентр; б - на задний грибковый вращающийся центр и передний рифленый центр или цилиндр по наружной поверхности и подрезать оба торца заготовки, так как обработку ведут без поводка3. Установка в центрах с использованием люнета. Способ установки заготовок с использованием люнета подвижного представлен на рисунке 7. Установку в центрах с использованием подвижного люнета применяют при обработке нежестких заготовок. Люнет - опора для уменьшения прогиба длинных деталей (при l > 12d). К установочной поверхности под люнет предъявляют высокие требования по суммарным отклонениям и допускам формы и расположения поверхностей.Рисунок 7. Установка в центрах с использованием подвижного люнетаУстановку в патроне и на неподвижном люнете используют для обработки отверстия и торца заготовки, а также участка заготовки, расположенного между люнетом и патроном, представлено на рисунке 8.Рисунок 8. Установка в центрах с плавающим центром в поводковом патроне и на неподвижном люнете4. На оправках. Способ установки заготовок с использованием центровых оправок, представлен на рисунке 9. На простейших центровых оправках закрепление заготовок осуществляется заклиниванием их на конической (рабочей) части оправки. Точность установки 0,03 мм. В серийном и массовом производстве применяют усовершенствованные оправки: с роликовым креплением, гидравлического действия и др.  Рисунок 9. Установка заготовок на центровых оправкахСпособ установки заготовок на консольных оправках представлен на рисунке 10. Консольные шпиндельные оправки используют в мелкосерийном производстве. На простейших оправках заготовка закрепляется при помощи гайки и быстросъёмной шайбы (рис. 10, а) или же заклиниванием заготовки на конической (посадочной) части оправки (рис. 10, б). В серийном и массовом производстве применяют усовершенствованные типы оправок: цанговые, роликовые, гидравлического и пневматического действия. Они обеспечивают лучшее центрирование заготовки, большую точность и высокую производительность обработки.  Рисунок 10.Установка заготовок на консольных оправках5. Способы установки заготовок на фрезерных станкахПри выполнении универсальных работ, связанных с фрезерованием плоскостей, заготовки на станке устанавливают тремя основными способами: в тисках, на столе станка, на угловых плитах. В тисках закрепляют заготовки сравнительно небольших размеров. Крупные заготовки (типа плит, корпусов) устанавливают на столе станка. Для укрепления крупных заготовок, обрабатываемые поверхности которых должны располагаться под некоторым углом друг к другу, используют угловые плиты. Универсальные приспособления (прихваты, угловые плиты, призмы, машинные тиски и др.) предназначены для закрепления различных заготовок. Их применяют главным образом в единичном и мелкосерийном производстве. Прихваты используют для закрепления заготовок сложной формы или больших габаритов непосредственно на столе станка.На рисунке 11 показаны различные типы прихватов: плиточные (а), вилкообразные (б), корытообразные (в), изогнутые универсальные (г). Все прихваты имеют овальные отверстия для перемещения прихвата относительно обрабатываемой заготовки.Рисунок 11. ПрихватыНа рисунке 12, а показано закрепление обрабатываемой заготовки 5 на столе станка плиточным прихватом 2, который одним концом опирается на заготовку 5, а другим — на подкладку 7. Головка болта 4 заводится в Т-образный паз стола через отверстие прихвата. Завертывая ключом гайку 3, тем самым прижимают прихват к заготовке, крепят ее. В качестве подкладки под прихваты используют ступенчатые подставки (рис. 12, б), различные бруски требуемой высоты или специальные опоры для плиточных прихватов (рис. 12, в). Весьма удобным в работе является регулируемый по высоте изогнутый универсальный прихват 6 (рис. 12, г). Таким прихватом можно прижимать разные по высоте заготовки.Рисунок 12. Закрепление заготовки на столе станкаРазные по высоте заготовки можно закреплять с помощью универсального прижима, представлено на рисунке 13. Он позволяет производить закрепление различных по высоте заготовок 7. Заготовка крепится прихватом 3 Г-образной формы с выемкой, в которую устанавливается сухарь 5. Закрепление заготовки осуществляется с помощью болта 2 и гайки 4.Рисунок 13.Универсальный прижимПри чистовом фрезеровании затяжка болтов не должна вызывать деформаций обрабатываемой заготовки.Угловые плиты применяют для установки и крепления заготовок, имеющих две плоскости, расположенные под углом 90°.На рисунке 14, а показана обычная угловая плита. Она имеет одно или два ребра жесткости 1 и две полки (равнобокие или неравнобокие, широкие или узкие), расположенные под углом 90°. На рисунке 14, б показана поворотная угловая плита, полку которой можно поворачивать вокруг оси 1 после освобождения гайки и устанавливать на требуемый угол по шкале 2. Такие плиты применяют при обработке наклонных плоскостей.Рисунок 14. Угловые плитыНа рисунке 14, в показана универсальная угловая плита, допускающая поворот закрепленной заготовки в двух плоскостях: горизонтальной — рукояткой 1 и вертикальной — поворотом колодки 4, закрепляемой болтами 5. Плита представляет собой поворотный стол 3 с тремя Т-образными пазами. Угол поворота стола отсчитывают по шкале 2. На рисунке 15 показано крепление к угловой плите 2 с помощью струбцинок длинной и широкой, но тонкой планки 1. Для правильной установки угловой плиты на столе ее основание имеет шип 5, который входит в паз стола.Рисунок 15.Закрепление заготовки на угловой плитеПрежде чем закреплять заготовку на угловой плите, надо тщательно выверить правильность установки самой плиты на столе станка с помощью рейсмаса или индикатора.Машинные тиски по конструкции подразделяют на простые, поворотные и универсальные, представлены на рисунке 16. Основным отличием поворотных тисков (рис. 16, б) от простых (рис. 16, а) является то, что верхняя часть тисков вместе с обрабатываемой заготовкой может быть повернута на требуемый угол. Универсальные тиски (рис. 16, в) могут поворачиваться не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной. Их применяют при фрезеровании плоскостей, расположенных под углом к горизонтальной плоскости. Применяют также тиски, у которых подвижная губка может поворачиваться вокруг вертикальной оси (рис. 16, г). Такими тисками можно пользоваться без применения специальных подкладок при обработке деталей с наклонными опорными поверхностями. Тиски с эксцентриковым зажимом (рис. 16, д) применяют для быстрого и надежного закрепления сравнительно небольших заготовок.Рисунок 16. Типы машинных тисковВ настоящее время широко применяют машинные тиски с ручным быстродействующим пневматическим или гидравлическим приводом.На рисунке 17 показаны машинные тиски с ручным зажимом. Они представляют собой упрощенную модификацию пневматических машинных тисков с высокой степенью унификации (80%). Для питания гидропривода машинных гидрофицированных или пневматических тисков используется индивидуальная гидростанция типа ГМТ или пневмогидроусилитель типа ПМТ, работающий от заводской пневмосети. Применение специальных съемных губок и подкладок к машинным тискам приводит к значительному сокращению затрат времени на установку заготовок.Рисунок 17. Машинные тиски с ручным (пневматическим) управлениемНа рисунке 18 приведено несколько примеров конструкций сменных губок для закрепления заготовок (а — с наклонными плоскостями; б — обрабатываемых по наружным плоскостям и торцам; в, г — валов). Подобные губки можно изготовить при необходимости для любых обрабатываемых заготовок.Рисунок 18. Сменные губки к машинным тискамГидравлические и пневмогидравлические тиски обеспечивают большую силу зажима, чем тиски с пневматическим приводом. На рисунке 19 показаны гидравлические поворотные тиски, особенностью которых является одновременное перемещение обеих губок, обеспечивающее самоцентрирование детали.Рисунок 19. Гидравлические самоцентрирующиеся поворотные тискиЗакрепление заготовок осуществляется пол давлением масла 50 кГ/см2, поступающего из гидравлической системы станка или от отдельного насосного агрегата в полость основания 9. Под давлением масла поршень 8 перемещается вниз, а рычаги 7, поворачиваясь вокруг своих осей 6 на винтах 3 и 4, обжимают обе губки на равные расстояния.Для установки и закрепления обрабатываемых заготовок или специальных наладок на верхней и боковых плоскостях губок предусмотрены Т-образные пазы 2. Предварительная наладка тисков производится винтами. Возможность поворота корпуса 1 относительно основания 9 позволяет производить обработку заготовок с Поворотом вокруг оси в пределах 360 с точностью до 1° по шкале 5.Механизированный ход подвижных губок в этих тисках составляет 24 мм. При настройке губки разводятся от 0 до 200 мм. Сила зажима при указанном давлении масла достигает 5500 кГ.В последнее время начали применять приспособления с оксидно-бариевыми магнитами для закрепления стальных и чугунных заготовок с плоской опорной поверхностью, представлены на рисунке 20. Приспособления с оксидно-бариевыми магнитами имеют ряд преимуществ по сравнению с ранее применявшимися магнитными устройствами, а именно:в закрепленных заготовках отсутствует остаточный магнетизм;металлорежущий инструмент не намагничивается;для изготовления таких приспособлений используют недефицитные материалы.Рисунок 20.Приспособление с оксидно-бариевыми магнитамиУстановку машинных тисков можно производить с помощью шпонок (сухарей), вставляемых в паз основания тисков. Эти шпонки заводят в средний паз стола станка.Завинчивание гаек прижимных болтов производится постепенно. Если сильно затянуть одну гайку, а затем все остальные, то это может привести к перекосу тисков. Установка тисков может быть осуществлена непосредственно по фрезерной оправке. Губки тисков устанавливают параллельно оси фрезерной оправки. В этом случае оправку 2 приводят в соприкосновение с неподвижной губкой тисков 1 (рис. 21, а) и затем затягивают гайки прижимных болтов. На рис. 21, б показана установка тисков для случая, когда губки расположены перпендикулярно оси фрезерной оправки. В губках тисков 1 закрепляют угольник 3, который свободной полкой прижимают к фрезерной оправке 2. Во избежание деформации оправки необходимо пользоваться щупом, который вводят между фрезерной оправкой и неподвижной губкой или свободной полкой угольника. При правильной установке щуп можно вытащить при небольшом усилии. На рисунке 21 представлено установка тисков на столе фрезерного станка.Рисунок 21. Установка тисков на столе фрезерного станка5. Техника безопасности при выполнении механической обработкиПостоянно работающие металлообрабатывающие станки должны быть установлены на прочных фундаментах или общем основании пола, тщательно выверены и закреплены. Все станки - (постоянные или переносные) - обслуживаются только закрепленными за ними лицами. Выключение станка обязательно при смене инструмента, установке, закреплении и снятии заготовки, ремонте, чистке, смазке и уборке станка.При обработке на станках тяжелых деталей, например, блоков цилиндров двигателей, необходимо пользоваться подъемными средствами.Станки, работа на которых приводит к образованию осколков, стружки или искры, оборудуют удобными в эксплуатации предохранительными устройствами с достаточно прочным стеклом или другим прозрачным материалом для наблюдения за процессом обработки. Если по техническим условиям предохранительные щитки поставить невозможно, то на станках работают в защитных очках.Металлообрабатывающие станки и другое оборудование устанавливают в помещениях таким образом, чтобы они не загромождали главные проходы и двери. Расстояние между отдельными станками должно быть не менее 0,8 м, этого достаточно для прохода рабочих при обслуживании и ремонте станков.Необходимо ограждать: ременные и зубчатые передачи; все выступающие движущиеся части станков, находящиеся на высоте до 2 м от пола; обрабатываемые движущиеся предметы, выходящие за габариты станка.Стружку со станка нельзя убирать руками, для этого используют щетки и крючки.Высоту укладки изделий в штабеля определяют исходя из устойчивости штабеля и удобства пользования. Максимальная высота штабелей -- 1,5 м.Все эксплуатируемое оборудование должно находиться в полной исправности. За его состоянием осуществляется постоянный контроль со стороны технического руководства.При приемке из ремонта в акте необходимо оговорить наличие на станке всех оградительных устройств и их исправность. Работа на неисправных станках и с неисправными ограждениями запрещается.Станочники должны работать в хорошо застегнутой одежде, без развевающихся рукавов, поясов и лент. Волосы, особенно у женщин, должны быть закрыты головным убором - фуражкой, косынкой, беретом, сеткой и др.При обработке пруткового материала на револьверных станках и токарных автоматах выступающие за шпиндель части прутков ограждаются. Зачистка деталей наждачным полотном, зажимаемым руками, запрещается.Правку шлифовальных кругов производят алмазами, алмазно-металлическими карандашами или алмазозаменителями - металлическими звездочками, кругами, бруски из карбида кремния или диски. Правка кругов зубилом или каким-либо другим слесарным инструментом недопустима. Запрещается также при обработке деталей шлифовальными кругами применять рычаги для увеличения давления на круг. При установке на шпинделе шлифовального станка двух кругов их диаметры не должны отличаться более чем на 10 %. Для работы можно использовать только испытанные на прочность круги.
Список используемой литературы
1.Денежный П.М. Токарное дело/ Денежный П.М., Стискин Г.М. и др. 3-е издание. М., "Высшая школа", 2012 –304 с.2. Бруштейн Б.Е. Основы токарного дела/ Б.Е Бруштейн., В.И Дементьев,.Издательство: Машгиз Год: 2006 –160с.3.Аврутин С. В.Основы фрезерного дела / С. В Аврутин. – М.: Книга по Требованию, 2012 –314 с.4. Дальский А.М. Технология машиностроения: В 2 т. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. — 2-е изд., стереотип. — М.: Изд- во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. — 564 с.5.Черпаков Б.И. Технологическое оборудование машиностроительного производства : учебник для студ. учреждений сред. проф. Образования / Б.И.Черпаков, Л.И.Вереина. – 3-е изд., испр. - М. : Издательский центр «Академия», 2010-325с.6.Ковшов А.Н. Технология машиностроения: учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов/ А.Н. Ковшов– М.: Машиностроение. -1987.- 320 с.7.Маталин А.А Технология машиностроения: учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты»/ А.А Маталин.- Л.: «Машиностроение».-1985.- 496с.