Методы отделочной обработки поверхности без снятия стружки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ГОУВПО «ВГТУ»)

Факультет автоматизации  и роботизации машиностроения

Кафедра оборудования и технологии сварочного производства

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Технология  конструкционных материалов»

Тема: «Методы отделочной обработки поверхности без снятия стружки»

 

 

Выполнил: студент СП – 111                                                          А.Н,Синичкин       

                          группа                            подпись, дата                            инициалы, фамилия

Руководитель:                                                                                  В.Ф.Селиванов

                                                                      подпись, дата                            инициалы, фамилия                                    

Нормоконтролёр:                                                                             В.Ф.Селиванов

                                                                       подпись, дата                            инициалы, фамилия 

Защищена                                                                 Оценка                                     .                                               

                                           дата

 

 

 

Воронеж 2012

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………………...3

1 Обкатывание и раскатывание  поверхностей…………………………………………4

2 Дробеструйная обработка…………………………………………………………….7

3 Алмазное выглаживание……………………………………………………………….8

4 Калибрование (дорнирование)  отверстий………………………………………….9

5 Вибронакатывание……………………………………………………………………..10

6 Обкатывание зубчатых  колес…………………………………………………………11

7 Накатывание резьб, шлицевых  валов и зубчатых колес………………………….12

8 Накатывание рифлений  и клейм…………………………………………………….13

9 Снижение стоимости…………………………………………………………………14

10 Дополнительная экономия………………………………………………………....15

Заключение………………………………………………………………………………17

Список литературы…………………………………………………………………..…18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Выражение  «обработка металла  без снятия стружки»  все чаще служит общим названием новых  методов холодного деформирования металла для получения готовых изделий или близких к ним по форме и размерам заготовок, требующих минимальной последующей обработки резанием. Некоторые процессы холодной обработки стали, такие, как волочение проволоки, прутков и труб, холодная высадка, чеканка и обычная штамповка и вытяжка, известны давно. Но наряду с этим получили развитие и новые производственные методы, связанные с большими деформациями металла в процессе обработки.

Растущая популярность и  расширение области применения методов  обработки без снятия стружки, равно  как непрерывное развитие техники  пластической деформации металлов, объясняются главным образом открывающимися при этом возможностями уменьшения расхода материалов, снижения времени обработки и стоимости рабочей силы. Экономия материалов, которая может иметь существенное значение даже при использовании обычных металлов, становится еще более важной, когда изделия изготовляются из новых, более прочных и более дорогих металлов и сплавов, применяемых при производстве сверхзвуковых самолетов, управляемых снарядов и спутников Земли. Эти материалы, как правило, трудно поддаются механической обработке, а требования производства по сокращению времени изготовления изделий обычно очень высокие. Следует учесть, что эти труднообрабатываемые материалы, несомненно, найдут применение и в других отраслях машиностроения.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Обкатывание и раскатывание поверхностей

Обкатывание и раскатывание представляет собой процесс пластического  деформирования микронеровностей на обрабатываемой поверхности заготовки с помощью  специальных инструментов (обкатников, раскатников), у которых рабочими элементами являются ролики или шарики высокой твердости. В результате пластического деформирования снижается  шероховатость поверхности, и изменяются ее физико-механические свойства, в  частности увеличивается микротвердость и возникают остаточные напряжения сжатия, т. е. происходит наклеп (упрочнение) поверхностных слоев металла. Этот вид обработки значительно повышает качество обрабатываемой поверхности, однако процесс обкатывания и  раскатывания малопригоден для заготовок, подвергающихся в дальнейшем термической  обработке, так как упрочненная  поверхность после термообработки приходит в исходное состояние.

В связи с тем, что процесс  обкатывания и раскатывания осуществляется только в границах гребешков микронеровностей поверхности, он слабо (на 5—10%) повышает точность обработки. Шероховатость  поверхности при обкатывании  и раскатывании снижается. Так, при  исходной шероховатости поверхности 2,5-1,25 мкм после рассматриваемого процесса можно получить шероховатость 1,25-0,35 мкм. Скорость обкатывания и  раскатывания принимается в зависимости  от условий обработки в пределах 30—150 м/мин. Давление инструмента на обрабатываемую поверхность принимают  в зависимости от размеров и физико-механических свойств заготовки в пределах от нескольких килограммов до нескольких тонн. Подача инструмента при обкатывании  и раскатывании устанавливается  в зависимости от конструкции  инструмента и требований к шероховатости  поверхности. Так, при обработке  заготовки роликами подачу принимают  равной 0,3 ширины этого ролика. Смазывающе-охлаждающей  жидкостью может быть машинное масло, смесь машинного масла и керосина, и др.

На рисунке 1 показаны схемы обкатки и раскатки поверхностей роликами и шариками. Из схем следует, что обработка обкатыванием и раскатыванием применима для цилиндрических, фасонных и плоских поверхностей, поперечных и продольных канавок. Но так как процесс обработки сопровождается значительными давлениями, то поэтому рекомендуется применять многороликовый инструмент, при котором действие сил уравновешивается. Однороликовыми обкатками можно пользоваться, но только при очень жесткой конструкции детали.

 

 

Рисунок 1. Обкатывание и раскатывание поверхностей: а — обкатывание цилиндрической поверхности; б — обкатывание фасонной поверхности; в, г — раскатывание отверстий роликами и шариками.

 

Оборудованием для обкатывания  и раскатывания поверхностей роликами и шариками являются обычно универсальные  металлорежущие станки: при обкатке  наружных поверхностей вращения —  токарные, револьверные и карусельные  станки; при раскатке отверстий —  сверлильные и револьверные, а  при обкатке плоскостей — поперечнострогальные. Выпускаются специальные токарно-накатные станки, на которых производится обточка деталей и следом за этим обкатывание.

Процесс обработки этим методом  проводится при обильной подаче в  зону обкатки смазывающе-охлаждающей  жидкости и заканчивается обычно в два-четыре прохода.

Искусственное образование наклепа  на поверхности, обработанной режущим  инструментом, изменяет физические свойства поверхностных слоев металла; повышает твердость, упрочняет их, создает  более благоприятное распределение  остаточных напряжений и повышает сопротивляемость кристаллических зерен разрушению. Из этих соображений производится наклепывание поверхностей путем многократных, следующих  один за другим, ударов по ней шариков, находящихся под действием центробежной силы. На рисунке 2 показаны схемы наклепывания наружной и внутренней поверхностей, производимого на металлорежущих станках при помощи шариковых наклепывающих головок. Рекомендуется проводить процесс наклепывания поверхности при окружной скорости диска головки 10 — 40 м/сек и подаче 0,02 — 0,2 мм/об; при этом необходимо применять (на ходу через 5 — 10 мин) смазку шариков, а поверхность детали смачивать чистым керосином. Припуск на обработку наклепыванием не оставляется. Твердость наклепанного слоя повышается до 60%.

 

 

 

 

2 Дробеструйная обработка

Поверхностное упрочнение деталей  путем дробеструйной обработки и обкатки применяют на ремонтных предприятиях благодаря значительному повышению предела усталости деталей, а также простоте и экономичности.

Дробеструйная обработка  заключается в том, что деталь после механической и термической  обработки подвергают наклепу. Для  этого на нее воздействуют непрерывным  потоком стальной или чугунной дроби диаметром от 0,4 до 2 мм, направляемой на поверхность детали со скоростью 50—70 м/с. Ударяясь о поверхность детали, поток дроби производит наклеп, изменяя прочностные свойства поверхностных слоев металла: возникают внутренние сжимающие напряжения, повышается твердость, прочность и износостойкость деталей, увеличивается предел усталости (у деталей с концентраторами напряжений — на 40—60 %).

Дробеструйной обработке  обычно подвергают детали строительных машин, работающих в условиях переменных нагрузок (изгиба и кручения): валы, зубчатые колеса, щеки камнедробилки, рессоры, пружины и т. п. После наклепа дробью долговечность увеличивается: у зубчатых колес в 5—6 раз, у коленчатых валов двигателей в 10—12 раз, у рессор — в 12 раз, у сварных соединений — в 2,5—3 раза. Глубина наклепанного слоя не превышает 1 мм. Она зависит от продолжительности обработки (от 5—10 с до 2—3 мин), силы удара, размера и угла падения дроби (наибольший наклеп получается при угле атаки 70—90°). Наиболее эффективные результаты получают при обработке стальной дробью. Ее расход в 30—60 раз меньше, чем чугунной, а скорость в 1,5—2 раза выше. Увеличение скорости дроби заметно влияет на повышение предела усталости.

Оборудованием для дробеструйной  обработки (рисунок 3) служат пневматические и механические (роторные) дробеметы. Пневматические установки работают от сжатого воздуха с давлением 0,4—0,6 МПа по принципу пескоструйных аппаратов для очистки деталей. Наиболее распространены механические дробеметы благодаря высокой производительности, возможности регулирования интенсивности процесса, незначительным затратам энергии.

 

3 Алмазное выглаживание

Сущность этого метода состоит в том, что оставшиеся после обработки резанием неровности поверхности выглаживаются перемещающимся по ней прижатым алмазным инструментом. Алмаз, закрепленный в державке, не вращается, а скользит с весьма малым  коэффициентом трения. Рабочая часть  инструмента выполнена в виде полусферы, цилиндра или конуса. Чем  тверже обрабатываемый материал, тем  меньше радиус скругления рабочей части  алмаза. Преимущества алмазного выглаживания состоят в повышении эксплуатационных свойств обработанных поверхностей, снижении шероховатости поверхности, отсутствии переноса на обрабатываемую поверхность посторонних частиц, возможности обработки тонкостенных деталей и деталей сложной конфигурации, простоте конструкции выглаживателей. Заготовки обрабатывают на станках токарной группы. Державку с подпружиненным наконечником с алмазом устанавливают в резцедержателе вместо резца. Движения заготовки и инструмента аналогичны движениям заготовки и инструмента при обтачивании.

Силы прижатия алмаза к  обрабатываемой поверхности сравнительно малы и колеблются в интервале 50 ... 300 Н. Процесс выглаживания ведут  со смазыванием веретенным маслом, что примерно в 5 раз уменьшает  износ алмаза по сравнению с износом  при выглаживании всухую. Применение керосина или эмульсии приводит к  интенсивному износу алмаза. Число  проходов инструмента не должно быть более двух, так как увеличение числа проходов не изменяет существенно  шероховатость поверхности упрочняемой  детали.

Алмазный инструмент представляет собой кристаллический алмаз, закрепленный в специальной державке и отшлифованный  по сфере с радиусом 0,6—4,0 мм. Державка при работе крепится на суппорте станка или в пиноли задней бабки. Нагружающие  механизмы державок имеют упругие  элементы (пружины), обеспечивающие непрерывный контакт алмаза с обрабатываемой поверхностью и примерно одинаковое усилие выглаживания. Усилие прижатия инструмента к детали также имеет большое значение. При усилии меньше оптимального микронеровности сглаживаются не полностью, а при большем поверхностный слой перенаклепывается и разрушается.

Скорость алмазного выглаживания принимается в зависимости от материала обрабатываемой заготовки. Так, для цветных сплавов и  мягких сталей она принимается в  пределах 10—80 м/мин, для закаленных сталей 200—250 м/мин. Алмазным выглаживанием  обрабатывают заготовки из черных и  цветных металлов, предварительно обработанных шлифованием, тонким точением и другими  методами, обеспечивающими заданную точность. Из-за нестабильности качества выглаживанием не обрабатывают детали со значительными отклонениями формы  в поперечном сечении или неравномерной  твердостью поверхности. Выглаживание можно выполнять на универсальных  и специальных станках.

 

4 Калибрование (дорнирование) отверстий

Сущность калибровки сводится к перемещению в отверстии  с натягом жесткого инструмента. Размеры поперечного сечения  инструмента несколько больше размеров поперечного сечения отверстия. При этом инструмент сглаживает неровности, исправляет погрешности, упрочияет  поверхность.

Простейшим инструментом служит шарик, который проталкивается штоком (рисунок 4, а). Роль инструмента может выполнять также оправка-дорн (рисунок 2, б), к которому прикладывается сжимающая или растягивающая (рис. 2, в) сила. Заготовки обрабатываются за один или несколько ходов инструмента. Калиброванием обрабатывают преимущественно отверстия различной формы у заготовок. При большой длине отверстия обработку поверхностно-пластическим деформированием можно выполнять с помощью калибрующих (выглаживающих) протяжек на протяжных станках. Основным параметром оценки процесса является натяг, который создается превышением размера калибрующего инструмента над размером отверстия, подлежащего калиброванию.