Тема 4. Качество поверхности деталей
Эксплуатационные свойства деталей машин, их долговечность в значительной степени зависят от состояния их поверхностей.
Качество поверхности детали определяется геометрическими характеристиками и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.
Поверхность, ограничивающую деталь и отделяющую ее от окружающей среды, называют реальной поверхностью.
Номинальная поверхность – это идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией.
Геометрические характеристики качества обработанной поверхности определяются отклонениями реальной поверхности от номинальной, т.е. неровностями различной формы и высоты. Эти отклонения условно можно разделить на разновидности: отклонения от правильной геометрической формы; волнистость; шероховатость.
Критерием этого деления может служить отношение протяженности отклонения L к величине отклонения h (рис. 4.1).
Отклонение формы - геометрические отклонения, у которых отношение L/h более 1000.
Волнистость – совокупность периодически чередующихся возвышенностей и впадин с отношением L/h=50…1000.
Шероховатость – микроскопические отклонения с отношением L/h<50.
При механической обработке качество поверхности оценивается преимущественно шероховатостью.
Шероховатостью поверхности называют совокупность микро неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длинны.
Термины и определения шероховатости поверхности установлены ГОСТом 25142-82.
Высота, форма, характер расположения и направление неровностей поверхности обрабатываемых заготовок зависят от следующих причин:
Режима обработки;
Условий охлаждения и смазывания обрабатываемого материала;
Геометрии и режущей способности режущего инструмента;
Типа и состояния оборудования и приспособлений и ряда других причин.
Шероховатость может быть:
Продольная образующая в параллельном направлении режущего инструмента;
Поперечная образующая в направлении перпендикулярном направлению движения режущего инструмента.
Параметры шероховатости
Шероховатость поверхности определяют по ее профилю, который образуется в сечении этой поверхности с плоскостью, перпендикулярной к нормальной поверхности. На рис.4.2. показаны основные параметры шероховатости поверхности.
Базовая линия или поверхность – это линия или поверхность заданной геометрической формы, проведенная относительно профиля поверхности и служащая для оценки геометрических параметров шероховатости поверхности.
Базовая длина l –длина базовой линии, используемая для определения параметров шероховатости поверхности. Значение базовых длин могут быть равны 0.01; 0.03; 0.08; 2.5; 8 и 25мм. Шероховатость поверхности определяется на длине L, которая может содержать одну или несколько базовых длин l.
Значение параметров шероховатости поверхности определяется от единой базы, за которую принята средняя линия.
Cредняя линия - m - базовая линия, проведенная так, что в пределах базовой длины среднеквадратичное отклонение профиля от этой линии минимально.
I–e отклонение выступа от средней линии.
I-е отклонение впадин от средней линии.
По ГОСТ 2789-82 установлено шесть параметров шероховатости поверхности:
1. – среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой длины
или приближенно
где - базовая длина;
n – число измерений на базовой длине.
2. - высота поверхностей профиля по десяти точкам – сумма средних абсолютных значений пяти наибольших выступов и пяти наименьших впадин в пределах базовой длины.
где - высота i-ого наибольшего выступа;
Глубина i –ой наибольшей впадины.
3. – наибольшая высота неровностей профиля – это расстояние между линией выступов и линией впадин в пределах базовой длины.
4. – средний шаг неровностей профиля в пределах базовой длины
где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины;
Шаг неровностей i-го профиля, равный длине отрезка средней линии, ограничивающей неровность профиля.
5. – средний шаг местных выступов профиля в пределах базовой длины
где n – число шагов неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины;
Шаг неровностей профиля по вершинам, равный отрезку средней линии между проекциями двух наивысших точек соседних выступов профиля.
6. – относительная опорная длина профиля.
где - опорная длина профиля, равная сумме отрезков , отсекаемых на уровне ;
Длина опорной длины выступа на расстоянии Р от средней линии.
ГОСТом 2789-73 установлены 14 классов чистоты поверхности.
Максимальные значения шероховатости и на базовой длине l должны соответствовать данным табл.4.1.
Таблица 4.1
Таблица 4.2
| Качество обработки | R a , мкм | R z , мкм | шероховатости |
| черновая обработка | 12,5 | ||
| чистовая обработка | 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4 | 12,5 6,3 1,6 | |
| доводочная обработка | 0,2 0,1 0,05 0,025 0,012 | 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05 |
Классы точности с 6 по 14 дополнительно подразделяются еще на разряды (табл. 4.3).
Таблица 4.3
ГОСТ 2.309-73 устанавливает обозначение шероховатости и правила нанесения ее на чертежах:
Обозначение шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктор не устанавливает.
Шероховатость поверхности, полученной с удалением слоя материала (точение, сверление, фрезерование, шлифование и т.д.).
Шероховатость поверхности, полученная без удаления слоя материала (литье, ковка, штамповка, волочение и др.).
Требования к шероховатости поверхности по одному или нескольким параметрам с указанием их численных значений или диапазона значений, указываются на значке шероховатости.
На рис.4.3 показано, какие параметры указываются на значке шероховатости.
Рис. 4.3.
Факторы, влияющие на шероховатость поверхности при обработке
Шероховатость поверхности в процессе обработки зависит от следующих факторов: метода обработки, режима обработки, геометрических параметров и качества режущей части инструмента, пластической и упругой деформации материала заготовки или детали, жесткости системы СПИД, смазочно-охлаждающей жидкости и т.д.
Каждый метод обработки позволяет получить поверхность детали с определенным диапазоном величины шероховатости (см. табл.4.4).
Так обдирочное точение – 1…4 класс чистоты; чистовое точение – 4…7 класс, тонкое точение – 7…9 класс.
Грубое шлифование - 6…7 класс, чистовое шлифование – 8…9 класс, тонкое шлифование – 9…11 класс и т.д. В зависимости от класса чистоты, указанной на чертеже для поверхности детали, конструктор и технолог выбирают соответствующий метод ее обработки.
Шероховатость обработанной поверхности – это, прежде всего след рабочего движения режущей кромки инструмента, контактируемой с обрабатываемой поверхностью. Высоту этой шероховатости можно определить расчетным путем, в зависимости от геометрических параметров режущей части инструмента и режима обработки.
Сильное влияние на искажение расчетной высоты неровностей поверхности оказывают пластическая деформация материала заготовки при обработке материалов, которые не дают наростов на режущем инструменте, влияние деформации на величину R z объясняется распространением волны деформации в сторону соседнего слоя, а при обработке
материалов, дающих нарост, добавляется еще действие вершины нароста, в результате чего на поверхности детали образуются зазоры.
Влияние упругих деформаций материала детали на R z является следствием наличия на лезвии любого режущего инструмента притупления, что вызывает упругие деформации материала около режущей кромки. Минуя ее, материал заготовки приподнимается и занимает прежнее положение.
Все неровности лезвия режущего инструмента копируются на обрабатываемой поверхности.
Из параметров режима обработки на величину шероховатости наибольшее влияние оказывает скорость резания и подача.
При обработке материалов, не образующих нарост, шероховатость поверхности практически не зависит от скорости резания, а при обработке материалов, образующих нарост, зависит. Так зависимость изменения Rz от скорости резания V p можно разбить на четыре зоны, показанных на рис.4.4.
Рис.4.4. Изменение шероховатости от скорости резания
Таблица 4.4
| Обрабатывамые поверхности | Методы обработки | Классы частоты | |||||||||||||||
| Наружные цилиндрические | Точение | Х | Х | Х | Х Х | Х | Х | Х Х | Х | Х | |||||||
| Шлифование | грубое чистовое тонкое | Х | Х | Х | Х Х | Х | Х | ||||||||||
| Притирка | средняя тонкая | Х | Х | Х | Х | Х | Х | ||||||||||
| Обкатывание роликом | Х | Х | Х | ||||||||||||||
| Суперфини ширование | чистовое тонкое | Х | Х | Х | Х | ||||||||||||
| Внутренние цилиндрические | Растачивание | обдирочное чистовое тонкое | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |||||
| Сверление | Х | Х | Х | ||||||||||||||
| Зенкерование | черновое чистое | Х | Х | Х Х | Х | Х | |||||||||||
| Развертывание | чистое отделочное | Х | Х Х | Х | Х | ||||||||||||
| Протягивание | чистое отделочное | Х | Х | Х | Х | Х | |||||||||||
| Внутреннее Шлифование | чистое тонкое | Х | Х Х | Х | Х | ||||||||||||
| Калибровка шариком | Х | Х | Х | ||||||||||||||
| Притирка | средняя тонкая | Х | Х | Х | Х | Х | Х | ||||||||||
| Хонингование | предварител. окончательн. | Х | Х | Х Х | Х | ||||||||||||
| Плоские | Строгание | обдирочное чистое тонкое | Х | Х | Х Х | Х | Х | Х | Х Х | Х | Х | ||||||
| Цилиндрическое фрезерование | обдирочное чистовое | Х | Х | Х Х | Х Х | Х | |||||||||||
| Торцевое фрезерование | обдирочное чистовое | Х | Х | Х Х | Х Х | Х | |||||||||||
| Плоское шлифование | грубое чистовое тонкое | Х | Х | Х | Х Х | Х | |||||||||||
| Притирка | средняя тонкая | Х | Х | Х | Х | Х | Х | Х | |||||||||
Первая зона соответствует малым скоростям резания (до 1м/мин) и характеризуется тем, что нарост в ней отсутствует, и шероховатость не зависит от Vp
Вторая зона характеризуется увеличением нароста и при Vp = 25…30м/мин нарост наибольший, а поверхность имеет наибольшую шероховатость. С ростом Vp от 30 до 80 м/мин нарост постепенно уменьшается и шероховатость также уменьшается.
При Vp > 80 м/мин нарост вновь исчезает и шероховатость поверхности близка к расчетной.
С увеличением подачи шероховатость при любом способе обработки возрастает, поэтому для снижения значений показателей шероховатости необходимо максимально уменьшить подачу (шаг резания).
Глубина резания незначительно влияет на шероховатость поверхности, однако изменение глубины резания сказывается на упругой и пластической деформации заготовки и инструмента, что отражается на шероховатости поверхности.
Применение смазочно-охлаждающих жидкостей способствует уменьшению параметров шероховатости. При холодной штамповке пуансон и матрицу смазывают, а при обработке резанием применяют водоэмульсионное охлаждение.
Наше предприятие вот уже почти четверть века предоставляет в Санкт-Петербурге разнообразные услуги по , в том числе шлифовку валов и других деталей, изготавливая их по чертежам Заказчика или образцам. С нашими возможностями в шлифовании валов и иных деталей Вы можете ознакомиться . Просто, по электронной почте или факсу!
Основные параметры шероховатости
Под шероховатостью поверхности детали понимают числовое отображение величины микронеровностей поверхности в микронах, показывающее отклонение от идеальной поверхности.
В основном используются 2 параметра шероховатости поверхности:
- R a . Среднеарифметическое отклонение профиля.
- R z . Высота неровностей профиля по 10 экстремальным точкам.
Приблизительное соотношение этих параметров Вы можете увидеть в этой таблице:
В этой же таблице Вы можете увидеть приблизительное соотношение используемых сейчас параметров шероховатости с использовавшимися ранее показателями класса шероховатости и группы чистоты («треугольники»).
На практике, как правило, грубую обработку обозначают параметром R z 320-20, более тонкую – R a 2,5-0,025 (еще более тонкую тоже принято обозначать параметром R z 0,1-0,025).
Значения шероховатостей для обозначения на чертежах выбирают из стандартизованного ряда:
Выбор значения шероховатости довольно тесно связан с точностью изготавливаемого изделия — его , а так же с особенностями с сопряженной деталью.
Обозначение шероховатости при шлифовке валов etc
Обозначение шероховатости при шлифовании валов и иных деталей многократно изменялось:
С 2012 года указание «R a » под знаком шероховатости обязательно. Ранее, если, например, при шлифовке вала , мы видели над знаком шероховатости только число 0,32, по умолчанию предполагалось, что это обозначение разумеет под собой R a 0,32.
Знаком а обозначают шероховатость, метод получения которой конструктор не определяет. Знаком б обозначают поверхности, которые необходимо обработать со снятием слоя металла (фрезерованием, шлифовкой
и т.п.). Поверхности, обозначаемые знаком в, получаются без снятия слоя металла (ковкой, литьем и т.д.).
Таким знаком обозначают шероховатость одинаково обрабатываемых поверхностей, составляющих замкнутый контур (например, все грани параллелепипеда).
Поверхности с необозначенной шероховатостью должны быть выполнены с шероховатостью, обозначаемой в правом верхнем углу чертежа.
Достижимые параметры шероховатости при шлифовании валов
При предварительной шлифовке валов и иных деталей, обычно, достигают параметров шероховатости R a 2,5-1,25.
При чистовом шлифовании валов достигаются параметры R a 0,63-0,16.
Появляются шероховатости в виде бугров и каналов, хорошо и слабо заметные, которые можно обнаружить лишь при помощи специальных приборов.
Данные неровности располагаются по направлению движения резца и выдают поперечную шероховатость. При обработке резцом важное значение имеет именно такая неровность, обусловленная конфигурацией и параметрами винтовых выступов. Высота ребра шероховатостей зависит от множества моментов и не может быть высчитана, а находится лишь путем проведения опытов.
Причины появления неровностей
- Если металл подвергался термической обработке, то шероховатость его поверхности становится меньше, так как увеличивается однородность его состава.
- Параметры подачи. При крупных – высота неровностей сильно отличается от заложенной и превышает ее.
- При скорости резки 4-6 м/мин параметры неровностей несущественны; с увеличением скорости резки неровности увеличиваются; при повышении скорости резки до 55-75 м/мин высота неровностей уменьшается, и при скорости 70 м/мин шероховатость поверхности получается самой маленькой. Следующее увеличение скорости резки незначительно влияет на шероховатость обработанной поверхности.
- Химический состав жидкости для смазки, используемой при токарной обработке, имеет значение. Лучших показателей можно добиться, если жидкость имеет масла, мыло, способные повысить ее свойства смазки.
- При несильном затуплении резца поверхность часто получается несколько лучше, чем при остром резце. При дальнейшем затуплении шероховатость поверхности увеличивается.
- Резцами из твердых материалов очень трудно получить ровную поверхность при обработке металлов.
- Важное значение имеют серьезные зазоры в подшипниках, неважная балансировка узлов станка, малая жесткость исходной детали, углы резца, его вылет. Эти явления при токарной обработке вызывают шероховатость поверхности продольного характера.
Эталоны чистоты
Если учитывать стоимость работы, то тщательная отделка поверхности всегда дороже грубой обработки. Поэтому для измерения класса чистоты детали применяются специальные приборы.
Данные классы иначе называют эталонами чистоты и определяются в цеховых условиях по уже проверенным образцам различных классов.
Чистовое точение в
условиях заводов тяжелого машиностроения часто выполняется теми же
проходными и подрезными резцами, что и обдирка. Примерные подачи
резца, в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемой
поверхности, указаны в табл. 26.Таблица 26
Примерные подачи в зависимости от требуемой шероховатостиОднако при
обработке больших поверхностей такой метод обработки часто не может
обеспечить получение 6—7 классов чистоты и одновременно 2—3
классов точности. Дело в том, что под влиянием износа резца
шероховатость и диаметр обрабатываемой детали увеличиваются и при
длительной работе резца выходят за пределы допуска. Для замедления
износа резца нужно уменьшить его путь по обрабатываемой поверхности,
что возможно достигнуть только за счет увеличения подачи.Поэтому в подобных
случаях часто оказывается выгодным работать широкими чистовыми
резцами из быстрорежущей стали (фиг. 42,а, б). Они применяются для
обработки шеек прокатных, шестеренных валов и т. п., и при этом
достигается шероховатость v6—v7 классов чистоты. Режимы резания
при работе этими резцами и возможный класс точности обработки указаны
в табл. 27.Таблица 27
Режимы резания и точность обработки при работе широкими чистовыми
резцами
В некоторых
случаях удается работать при подаче 30—40 мм/об. Глубина
резания должна быть не менее 0,02 мм при последнем проходе и не более
0,15 мм при первом проходе.
Фиг. 42. Широкий
чистовой резец (а) и схема установки его на станке (б).
Длина режущей
кромки резца принимается равной 80 - 100 мм. С обеих
сторон ее на длине примерно 10 мм при помощи оселка
заправляются заборный и обратный конусы (фиг. 42, а). Геометрия
резца выбирается в зависимости от свойств обрабатываемой стали
(табл. 28).Таблица 28
Геометрия широкого чистового резца в зависимости от предела прочности
стали
Резцы вставляются
с плотной посадкой в гнездо пружинной державки (фиг. 42, б). Желаемая
степень упругости державки достигается с помощью деревянной планки,
забиваемой в паз державки.Режущая кромка
резца устанавливается ниже оси обрабатываемого изделия. Это устраняет
вибрации и гарантирует от подхватывания резца. Кроме того, как
показывает долголетний; опыт, более высокое качество обработки
обеспечивается при работе на обратном вращении шпинделя (фиг. 42, б).
В качестве смазки рекомендуется применять жидкость следующего
состава: олифа 60%, скипидар 30% и керосин 10%.Наиболее часто
чистовое точение производится твердосплавными резцами. Обычные
проходные резцы со вспомогательным углом в планеприменяются
на токарных, карусельных, расточных и других станках. Они
изготовляются с пластинками твердого сплава Т15К6. Этот твердый сплав
позволяет работать при скорости резания v = 100 - 250 м/мин, в
зависимости от свойств обрабатываемой стали и некоторых других
факторов. При такой скорости резания нарост на резце, как известно,
не образуется, и поэтому, выбирая соответствующую подачу, удается
уверенно получать поверхность, соответствующую 6 классу по ГОСТ
2789—59, а в некоторых случаях и по 7 классу чистоты.
Применение сплава
Т30К4 позволяет повысить скорость резания примерно на 30—40% и
более. Некоторые токари-скоростники повышают скорость резания до
400—500 м/мин. Твердый сплав Т30К4 обладает значительно большей
износостойкостью, чем твердый сплав Т15К6. Поэтому наибольший эффект
от его применения наблюдается при чистовом точении стали повышенной
твердости, особенно при высоких требованиях к чистоте или точности
обработки и когда приходится точить большие поверхности с малой
подачей, не снимая резца до конца прохода.Резцы с
минералокерамическими пластинками находят пока ограниченное
применение. Как и твердый сплав Т30К4, керамику целесообразно
применять в тех случаях, когда на значительной длине необходимо
получить высокую точность и чистоту поверхности, особенно при
обработке чугуна.Несмотря на
высокую скорость резания, допускаемую твердыми сплавами Т15К6 и
Т30К4, обычные проходные резцы со вспомогательным углом в планене
могут обеспечить высокую производительность чистовой обработки под v
6—v 7, так как приходится работать при подачах в несколько
десятых долей миллиметра. Поэтому, как и во всей машиностроительной
промышленности, на заводах тяжелого машиностроения широким
распространением пользуются твердосплавные чистовые резцы с
дополнительной режущей кромкой, параллельной образующей-детали (фиг.
43,в). Для получения 6—7 класса чистоты такими резцами работают
при t<=0,1 мм, s= 1 - 1,5 мм/об, v = 150 - 200 м/мин . Длина
дополнительной режущей кромки делается от 1,5 до 2s. Эти резцы дают
производительность в 2—3 раза выше по сравнению с резцами без
дополнительной режущей кромки.Наиболее высокую
производительность труда достигают при работе широкими
твердосплавными резцами (фиг. 43, а). Поверхности в несколько
квадратных метров могут быть обточены такими резцами за 20—25
мин. . Эти резцы могут применяться на токарных и карусельных
станках при обточке прокатных валов, роликов, шестерен, бандажей и
других деталей, изготовляемых из стали и отбеленного чугуна.Для получения
поверхности по 7—8 классу необходимо работать при v > 150
м/мин. Наилучшие результаты достигаются при v=250 - 300 м/мин. Однако
практически осуществимые скорости резания обычно не превышают 100
м/мин, и поэтому шероховатость поверхности получается не выше 6
класса чистоты. Но после непродолжительной зачистки наждачным
полотном сравнительно нетрудно получить и седьмой класс.
Большое влияние на
шероховатость обработанной поверхности оказывают: отношение длины
прямолинейного участка режущей кромки l к подаче s (фиг. 43,а),
глубина резания t, правильность установки резца, качество и
геометрия его заточки.
Чем больше
отношение t/s, тем меньше шероховатость обработанной поверхности.
При t/s = > 3 достигается 7—8 класс, при t/s = 2 -
1,5—6 класс . Глубину резания t следует принимать, исходя
из условий жесткости системы станок — деталь—резец.
Обычно t<=0,1 мм. Стойкость широких резцов весьма
незначительно зависит от величины подачи. Наиболее часто s = 5 -
10 мм/об.
Все неровности
режущей кромки широкого резца копируются на обработанной поверхности.
Поэтому необходима доводка передней и задней поверхностей до 9—10
класса чистоты. Завалы режущей кромки недопустимы. При установке
резца необходимо добиваться, чтобы участок режущей кромки на длине l
был строго параллелен образующей детали.
Опыт показывает,
что величина переднего и заднего углов широкого твердосплавного резца
практически не влияет на микрогеометрию поверхности. Задний угол
рекомендуется делать 20°, а передний выбирать в зависимости от
твердости обрабатываемой стали в пределах от -5 до + 10°. Причем,
для стали с твердостью Hb => 300 =-5°,
а для стали с твердостью Hb<250 =+10°.
Однако следует
иметь в виду, что при работе широкими твердосплавными резцами часто
возникают вибрации, из-за чего такие резцы не получили значительного
распространения. Интенсивность вибраций очень сильно повышается с
увеличением длины режущей кромки. Поэтому в тех случаях, когда
виброустойчивость обычного широкого резца (фиг. 43,а) оказывается
недостаточной, применяются широкие резцы с меньшей длиной режущей
кромки (фиг. 43,б) или проходные резцы с дополнительной режущей
кромкой (фиг. 43, в).
Посадочные
отверстия корпусных деталей в подавляющем большинстве случаев
обрабатываются путем растачивания на горизонтально-расточных станках.
Расточные станки обладают меньшей виброустойчивостью, чем токарные, и
меньшей жесткостью системы станок — деталь — инструмент.
Поэтому растачивание, как правило, производится обычными проходными
резцами с углом Определяя
оптимальные геометрические параметры расточного резца, необходимо
учитывать уменьшение переднего угла, вызываемое установкой резца выше
центра. В связи с этим рекомендуется для расточных резцов передний
угол делать равным 15° при наличии фаски на передней поверхности
f=0,2 - 0,3 мм, расположенной под отрицательным передним углом—2°.
Остальные геометрические параметры резца рекомендуются следующие:Работая такими
резцами при t<= 0,25 мм, s = 0,1-:- 0,3 мм/об и v= 150 -:- 250
м/мин, можно достичь второго класса точности и шероховатости,
соответствующей 6—7 классу .
Чтобы достичь заданной точности размеров детали и установить при контроле, действительно ли получен заданный размер, необходимо обеспечить при обработке надлежащий класс шероховатости поверхности.
Необходимая точность обработки, отвечающая требованиям заданного класса точности, достигается на различных станках разными способами.
Точность выполнения размеров определяется квалитетами (в системе ОСТ – классы точности). Квалитет (по стандартам СЭВ – Совет Экономической Взаимопомощи) показывает относительную точность изготовления детали.
В зависимости от величины допуска на размер установлено 19 квалитетов точности (IT01, IT0, IT1, IT2,...IT17; IT – Intеrnational Tolerance - международный допуск). IT8 – допуск системы по 8 квалитету ISO (ISO - международная организация по стандартизации).
Практикой определены взаимосвязи между видами обработки и шероховатостью поверхности. Так, например, установлено, что средняя высота неровностей не должна превышать 10-25% от допуска на обработку. Это позволило установить достижимую шероховатость поверхности для различных видов обработки, а с учётом затрат при любом другом способе обработки – и экономически достижимую шероховатость поверхности.
Различные методы обработки по-разному влияют на качество поверхности.
Таблица 1. Характеристики точности и качества, характерные для различных способов обработки резанием
| № п/п | Вид обработки | Точность размеров формы | Качество поверхности | |
| квалитет | степень точности | R а мкм | ||
| Доводка | 3-4 | 0,08-0,01 | ||
| Суперфиниширование | 3-4 | 0,16-0,01 | ||
| Хонингование | 3-4 | 0,63-0,01 | ||
| Полирование | Предшествующ. | Пр.обработка | 0,63-0,02 | |
| Тонкое точение - строгание - шлифование - фрезерование - растачивание | 5-6 | 5-6 6-7 3-4 6-7 5-6 | 1,25-0,32 6,3-1,2 0,63-0,16 1,6 1,25-0,32 | |
| Чистовое шлифование - фрезерование - точение -растачивание - строгание -развертывание - зенкерование | 5-6 6-7 5-6 5-7 6-7 | 6-7 8-9 8-9 6-7 9-10 | 1,25-0,63 6,3-3,2 10-1,25 5-2,5 6,3-3,2 1,25-0,32 6,3-3,2 | |
| Черновое точение - шлифование - растачивание - сверление - зенкерование - развертывание - фрезерование - строгание - долбление | 9-10 7-9 7-9 11-13 10-11 7-9 | 6-7 9-10 13-15 8-10 7-9 9-10 9-10 9-10 | 40-20 2,5-1,25 80-50 25-5 25-12,5 2,5-1,25 50-25 25-12,5 25-12,5 | |
| Сверление по кондуктору | 11-12 | 8-9 | 25-6,3 | |
| Координатное растачивание | 4-5 | 1,25-0,32 | ||
| Нарезание резьбы: метчиком (плашкой) резцом фрезой | 10-5 5-1,25 5-1,6 |
Для достижения заданного взаимного расположения поверхностей, формы и размеров деталей, их шероховатости и физико-механических свойств при производстве машиностроительной продукции применяют различные методы обработки: резание лезвийным и абразивным инструментами; поверхностное пластическое деформирование; электрофизические, электрохимические и другие методы. По мере приближения размера обрабатываемой поверхности к заданному размеру по чертежу обработка заготовки может быть нескольких видов: обдирочная, черновая, получистовая, чистовая, тонкая, отделочная.
Обдирочная обработка применяется для крупных поковок и отливок 16-18-го квалитетов точности. Она уменьшает погрешности формы и пространственных отклонений грубых заготовок, обеспечивая 15-16-й квалитеты точности, шероховатость поверхности Ra больше 100 мкм.
Черновая обработка выполняется в большом диапазоне точности (12-16-й квалитеты). Шероховатость поверхности Ra = 100-25 мкм.
Получистовая обработка применяется для заготовок, к точности которых предъявляются повышенные требования. Этот вид обработки обеспечивает 11-й, 12-й квалитеты точности. Шероховатость поверхности
Ra = 50,0-12,5 мкм.
Чистовая обработка применяется как окончательный вид обработки для тех заготовок, заданная точность которых укладывается в точность, достигаемую чистовой обработкой (8-11-й квалитеты). Шероховатость поверхности обеспечивается в пределах Ra = 12,5-2,5 мкм.
Тонкая обработка применяется для окончательного формирования поверхностей детали и при малых операционных припусках. Шероховатость поверхности находится в пределах значений Ra = 2,5-0,63 мкм.
Отделочная (финишная) обработка используется для получения требуемой шероховатости поверхности детали на точность обработки влияния почти не оказывает. Выполняется, как правило, в пределах допуска предшествующей обработки. Отделочная обработка обеспечивает получение шероховатости поверхности Ra = 0,63-0,16 мкм.
В современном машиностроении наиболее распространены обработка заготовок лезвийным и абразивным инструментами, которые формируют точность и качество поверхностей деталей. Лезвийным инструментом из сверхтвердых материалов можно обрабатывать заготовки с твердостью до 45 HRC, а абразивным инструментом целесообразно выполнять обработку металлов с более высокой твердостью.
Обработка лезвийным инструментом используется как процесс чистовой и тонкой обработки: тонкое точение, тонкое фрезерование, тонкое развертывание, протягивание, прошивание.
Сущность тонкого точения заключается в снятии стружки малого по толщине сечения при больших скоростях резания (100-1000 м/мин): для чугунных заготовок скорость резания составляет 100-150 м/мин; для стальных – 150-250 м/мин; для цветных сплавов – до 1000 м/мин. Подача устанавливается для предварительного хода – 0,15 мм/об, а для окончательного – 0,01 мм/об. Глубину резания принимают 0,2-0,3 и 0,05-0,01 мм соответственно.
Малые по толщине сечения стружки не вызывают больших усилий резания и значительных деформаций технологической системы СПИД, что обеспечивает 6-8-й квалитеты точности (при обработке цветных металлов и сплавов – 5-6-й квалитеты). Шероховатость поверхности у заготовок из черных металлов Ra = 2,50-0,63 мкм; цветных металлов – Ra = 0,32-0,16 мкм.
Тонкое точение применяется перед хонингованием, суперфинишированием, полированием и выполняется на высокооборотных станках (10-15 тыс. мин -1). Радиальное биение шпинделя не должно превышать 0,005 мм. Все вращающиеся детали должны быть точно отбалансированы.
Резцы оснащаются твердыми сплавами, алмазом, эльбором и другими режущими материалами с высокой износостойкостью. Тонкое обтачивание обеспечивает допуск размеров 5-80 мкм, овальность и конусообразность не более 3 мкм.
Тонкое фрезерование осуществляется преимущественно торцовыми фрезами при обработке плоских поверхностей. Фрезу устанавливают с уклоном 0,0001, чтобы исключить контакт с поверхностью зубьев, не участвующих в резании. При тонком фрезеровании снимается припуск 0,2-0,5 мм, а отклонение от плоскостности на 1 м длины составляет 0,02-0,04 мм. Шероховатость поверхности Ra= 2,5-0,63 мкм.
Тонкое развертывание обеспечивает высокую точность и малую шероховатость, однако не исправляет положения оси обрабатываемого отверстия, поскольку снимает равномерный припуск по всей поверхности. Тонкое развертывание обеспечивает точность, соответствующую 5-7-му квалитетам, Ra = 1,25-0,63 мкм, и чаще всего выполняется после сверления и зенкерования или чернового и чистового растачивания отверстий.
Протягивание применяется для обработки внутренних и наружных поверхностей. При чистовом протягивании цилиндрических отверстий обеспечивается точность 6-9-го квалитетов (шероховатость поверхности
Ra = 2,50-0,63 мкм), протягивание наружных поверхностей обеспечивает точность 11-го квалитета. Протягивание выполняется на горизонтальных и вертикальных станках, универсальных и специальных полуавтоматах и автоматах.
Прошивание осуществляется специальным инструментом (прошивкой), который проталкивают через обрабатываемое отверстие в заготовке с помощью пресса.
