Для повышения производительности труда, снижения стоимости обработки и обеспечения заданных характеристик изделия большое значение имеют технологические процессы, способствующие улучшению обрабатываемости материала. К основным способам относятся:
Оптимизация химического состава материала заготовок, подвергаемых обработке резанием. Например, применение магниевых и алюминиевых сплавов, обладающих низкой температурой плавления, малой прочностью и высокой теплопроводностью, повышает производительность процесса резания. Улучшение обрабатываемости сталей может быть достигнуто в результате увеличения содержания серы (автоматные стали) и кальция (кальцевые стали).
Рациональный выбор материала режущей части инструмента. Применение инструментальных материалов с повышенной теплостойкостью и износостойкостью позволяет интенсифицировать процесс резания и повысить обрабатываемость конструкционных материалов. Например, изобретение быстрорежущей стали позволило повысить скорости резания в 4 - 6 раз по сравнению с инструментальными углеродистыми сталями, а использование порошковых твердых сплавов дало возможность увеличить скорость в 3-4 раза по сравнению с быстрорежущим инструментом. Применение сверхтвердых инструментальных материалов дало возможность увеличить скорость резания до 5...6,5 м/с. В свою очередь, увеличение скорости резания потребовало изменения конструкции металлорежущих станков. Кроме того, нанесение на поверхность режущей части инструмента многослойных покрытий из карбидов вольфрама и нитридов титана позволяет уменьшить коэффициент трения, силы резания и повысить износостойкость.
Выбор рационального типа инструмента и геометрии лезвия. В зависимости от условий обработки заготовок конструктивные особенности и геометрические параметры режущей части инструментов могут изменяться в широких пределах. Так, при нарезании резьбы на винте могут быть использованы резцы, плашки или резьбонарезные головки. Например, в условиях массового производства целесообразно использовать резьбонарезные головки, а в единичном производстве- плашки.
Применение эффективных смазочно-охлаждающих технологических сред. Использование технологических сред снижает эффективную мощность процесса резания, повышает стойкость режущего инструмента (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 ухудшает механические характеристики материала.
Введение в зону резания дополнительной энергии путем пластического деформирования вязких сталей и сплавов, обработки резанием с вибрациями и нагревом. Пластическое деформирование обрабатываемого материала исчерпывает часть запаса его пластичности и тем самым уменьшает работу и температуру резания, увеличивает стойкость инструмента и производительность труда (рис.12.1)
Рис. 12.1 Схема точения с опережающим пластическим деформированием (ОПД):
1 - заготовка, 2 - режущий инструмент,
3 - упрочняющее устройство ОПД
Сущность вибрационного резания заключается в том, что на обычно принятую кинематическую схему обработки накладывается 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 трудно обрабатываемых материалов (рис.12.2). Сверление с колебаниями в осевом направлении при обработке глубоких отверстий в пластичных и вязких материалах позволяет уменьшать коэффициент трения и получать мелкодробленную стружку, которая легко удаляется из зоны резания (рис.12.3).
Рис. 12.2 Схема вибрационного точения:
A - амплитуда колебаний, f - частота колебаний (до 50 Гц)
Рис. 12.3 Схема вибрационного сверления:
A - амплитуда колебаний, f - частота (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 срезаемого слоя. Нагрев заготовок перед обработкой резанием может быть сплошным (в печах) или локальным (плазменный, лучевой, электродуговой, электроконтактный и др.) Для терморезания чаще применяют плазменный источник теплоты, отличающийся значительной мощностью, высокой концентрацией тепла и простотой регулирования (рис.12.4). Эффект улучшения обрабатываемости материалов объясняется уменьшением их прочностных характеристик при повышении температуры. Например, для титановых сплавов нагрев до 500 oС уменьшает значения предела прочности и твердости в 2-3 раза. Снижение механических характеристик ведет к улучшению обрабатываемости материалов резанием и повышению производительности обработки.
Рис. 12.4 Схема резания с нагревом плазменной струей:
1 - поверхность резания; 2 - плазмотрон
Оптимизация режимов обработки. Например, применение сверхскоростного резания заготовок (q»16 м/с) позволяет повысить обрабатываемость материала в результате того, что теплота, образующаяся в процессе обработки, переходит в стружку и не успевает нагреть инструмент. При этом уменьшается работа пластического деформирования в процессе удаления припуска, что способствует повышению обрабатываемости.
Дробление стружки обеспечивается накатным роликом с выступающими зубьями, которые наносят на поверхности резания углубления в виде насечек (рис. 12.5). Насечки являются концентраторами напряжений и при образовании стружки способствуют ее разделению на элементы заданной длины. Поэтому улучшается стружкоотвод из зоны резания по канавкам инструмента и предотвращается поломка сверла.
Рис. 12.5 Схема точения со стружкодроблением:
1 - заготовка; 2 - резец; 3 - зубчатый ролик
Применение электрофизических и электрохимических методов обработки позволяет получать изделия сложной формы из материалов практически с любыми физико-механическими свойствами без приложения значительных механических сил. Использование этих методов обеспечивает улучшение обрабатываемости многих труднообрабатываемых материалов по целому ряду показателей.
Дата добавления: 2015-09-12; просмотров: 68 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |