|
Реферат: Обработка деталей на шлифовальном станке (Технология)
Министерство образования РФ.
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ.
Курсовая работа по предмету “Технология отрасли”.
Обработка деталей на шлифовальном станке.
Студент: Преподаватель:
Дугаров Б. А. Никитин Ю. В.
Группа ФБ-82
Новосибирск 1999
Содержание.
1.Шлифование. Определение, назначение.
2.Виды и способы шлифования.
3.Оборудование и инструменты.
3.1.Классификация шлифовальных станков.
3.2.Шлифовальные круги.
3.2.1.Абразивные материалы.
3.2.2.Связка шлифовального круга.
3.2.3.Твердость абразивного инструмента.
3.2.4.Форма и маркировка шлифовальных кругов.
3.3.Смазочно-охлаждающие жидкости.
4.Способы повышения эффективности процесса шлифования.
4.1.Скоростное шлифование
4.2.Силовое шлифование
4.3.Автоматизация.
5.Техника безопасности.
5.1.Техника безопасности на территории предприятия.
5.2.Техника бкзопасности в механических цехах.
6.Список литературы.
1.Шлифование, определение, назначение.
Шлифование – один из прогрессивных методов обработки
металлов резанием. При шлифовании припуск на обработку срезают
абразивными инструментами – шлифовальными кругами. Шлифовальный
круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого
числа абразивных зерен, скрепленных между собой связкой. Между
зернами круга и связкой расположены поры. Материалы высокой
твердости, из которых образованы зерна шлифовального круга,
называют абразивными.
Шлифование состоит в том, что шлифовальный круг, вращаясь
вокруг своей оси, снимает тонкий слой металла (стружку)
вершинами абразивных зерен, расположенных на режущих
поверхностях шлифовального круга (периферия круга).
Число абразивных зерен, расположенных на периферии круга,
очень велико; у кругов средних размеров оно достигает десятков и
сотен тысяч штук. Таким образом, при шлифовании стружка
снимается огромным числом беспорядочно расположенных режущих
зерен неправильной формы, что приводит к очень сильному
измельчению стружки и большому расходу энергии.
Режущая поверхность шлифовального круга состоит из множества
абразивных зерен, расположенных на его поверхности на некотором
расстоянии друг от друга и выступающих на различную высоту. Этим
объясняется то, что не все абразивные зерна работают одинаково.
Абразивное зерно, вращаясь с очень большой скоростью (90 м/с
и более), срезает металл с поверхности заготовки. Следовательно,
шлифование следует рассматривать как сверхскоростное резание
(царапанье) поверхностных слоев заготовки большим числом
мельчайших шлифующих зерен (резцов), сцементированных в круге с
помощью связки. Полученная таким образом шлифованная поверхность
представляет собой совокупность шлифовочных рисок, оставляемых
вершинами абразивных зерен круга. Образование каждой шлифовочной
риски происходит в результате последовательного внедрения
режущей кромки зерна в обрабатываемую поверхность.
2.Виды и способы шлифования.
В машиностроении наиболее часто применяют следующие виды
шлифования: круглое наружное, круглое внутреннее и плоское.
Круглое наружное шлифование. Заготовку устанавливают в
центрах или закрепляют в патроне. Различают шлифование с
продольной подачей заготовки и врезное шлифование. Для
осуществления шлифования необходимо, чтобы шлифуемая заготовка и
абразивный инструмент имели заданные относительные движения, без
которых резание металлов невозможно.
При круглом наружном шлифовании с продольной подачей
необходимо следующие движения: вращение шлифовального круга –
главное движение резания; вращение шлифуемой заготовки вокруг
своей оси – круговая подача заготовки; прямолинейное возвратно-
поступательное движение заготовки (или шлифовального круга)
вдоль своей оси – продольная подача; поперечное перемещение
шлифовального круга на заготовку (или заготовки на шлифовальный
круг) – поперечная подача или подача на глубину резания. При
шлифовании с продольной подачей поперечная подача осуществляется
периодически, в конце каждого двойного или одинарного хода
стола. При круглом наружном шлифовании врезанием высота круга
должна быть равна длине шлифуемой заготовки или несколько больше
ее, поэтому нет необходимости в продольной подаче. Поперечная
подача в отличие от продольных рабочих ходов (первый способ)
производится непрерывно в течение всего шлифования. Таким
образом, для выполнения наружного шлифования врезанием
необходимы следующие движения: вращение шлифовального круга,
вращение шлифуемой заготовки вокруг своей оси или ее круговая
подача и непрерывная подача шлифовального круга.
При бесцентровом шлифовании резание осуществляется
шлифовальным кругом так же, как на обычных центровых
шлифовальных станках. Особенность этого процесса определяется
спецификой закрепления и подачи шлифуемой заготовки. При
бесцентровом наружном шлифовании шлифуемую заготовку
устанавливают на опорном ноже между кругами – шлифующим
(рабочим), расположенным слева, и подающим (или ведущим),
расположенным справа. Для осуществления бесцентрового шлифования
необходимы следующие движения: вращение шлифовального круга,
вращение подающего круга, круговая и продольная подачи.
Вращением подающего круга шлифуемой заготовке сообщается
вращение и продольная подача, для получения которой ведущий круг
устанавливают под небольшим углом к оси шлифующего круга.
Круглое внутреннее шлифование – шлифование с продольной
подачей шлифовального круга или заготовки и шлифование
врезанием. Для этого способа шлифования необходимы те же
движения, что и при круглом наружном шлифовании с продольной
подачей: вращение шлифовального круга, круговая подача
заготовки, продольная подача заготовки или круга, поперечная
подача шлифовального круга. Возможны так же внутреннее врезное и
внутреннее бесцентровое шлифование.
Круглое бесцентровое внутреннее шлифование осуществляют без
закрепления заготовки.
Плоское шлифование делят на две группы: шлифование
периферией круга и шлифование торцом круга.
Для осуществления плоского шлифования необходимы следующие
движения: а) главное движение резание – вращение шлифовального
круга; б) движение подачи шлифуемой заготовки; в) движение
поперечной подачи детали или шлифовального круга в направлении,
перпендикулярном движению подачи; г) движение шлифовального
круга на заготовку или заготовки на шлифовальный круг – подача
на глубину шлифования. В том случае, когда высота шлифовального
круга больше ширины шлифуемой заготовки, поперечная подача
отсутствует.
3.Оборудование и инструменты.
3.1.Классификация шлифовальных станков.
Металлорежущие станки, предназначенные для обработки
заготовок абразивными инструментами, составляют группу –
шлифовальные станки. Шлифовальные станки обеспечивают шестой и
седьмой квалитеты ИСО. При обычном шлифовании достигают
параметра шероховатости поверхности Ra=1,25[pic]0,32 мкм, при
точном шлифовании Ra=0,38[pic]0,08 мкм, а при отдельных
операциях Ra=0,08[pic]0,02 мкм.
По классификатору ЭНИМС предусмотренно разделение всех
металлорежущих станков на 9 групп. Группы делят на типы, а типы
по размерам станков или обрабатываемых заготовок.
Группа станков с абразивным инструментом обозначена цифрой 3
(первая цифра в обозначении модели). Вторая цифра указывает тип
станка: 1 – круглошлифовальные станки (3161); 2 –
внутришлифовальные станки (3228); 3 – обдирочношлифовальные
станки (332); 4 – специализированные шлифовальные станки,
например, шлицешлифовальные (3451); 5 – не предусмотренно; 6 –
заточные (364); 7 – плоскошлифовальные с прямоугольным (371) или
круглым (3756) столом; 8 – притирочные и полировальные станки
(3816); 9 – разные станки, работающие с применением абразивного
инструмента (395). Когда необходимо указать, что рассматриваемая
конструкция станка усовершенствована, то есть принадлежит к
новому поколению станков, то в условное обозначение вводят букву
А (3А64).
Кроме станков, изготовляемых серийно, станкостроительные
заводы выпускают много специальных станков; обозначают их, как
правило, условными заводскими номерами.
Например, внутришлифовальный автомат ЛЗ-242 изготовлен на
Ленинградском станкостроительном заводе им. Ильича (ЛЗ) под
номером 242. Указанный шифр станка не дает конкретных сведений о
нем, следовательно, необходима дополнительная информация.
Металлорежущие станки, в том числе станки шлифовальной
группы, делят на универсальные, специализированные и
специальные.
Отечественная станкостроительная промышленность изготовляет
металлорежущие станки пяти классов точности; Н – нормальной, П –
повышенной, В – высокой, А – особо высокой, С – особо точной.
Набольшее применение в промышленности нашли шлифовальные
станки повышенной и нормальной точности. Соотношение между
показателями точности при переходе от одного класса к другому
для большинства станков принято по геометрическому ряду со
знаменателем 1,6. Например, допускается осевое биение
шпиндельной бабки круглошлифовальных станков 4.0, 2.5, 1.6, 1.0
мкм для классов точности соответственно П, В, А, С. Высокую
точность станков обеспечивают изготовлением основных деталей с
высокой степенью точности, а также резким уменьшением тепловых
деформаций станка путем выноса из станка части гидропривода,
системы смазывания и охлаждения, резкого сокращения его вибраций
путем динамической балансировки электродвигателя, планшайб,
шкивов, а так же конструктивным изменениям отдельных элементов
станка.
3.2.Шлифовальные круги.
3.2.1.Абразивные материалы.
Абразивный материал – это естественный или искусственный
материал, преимущественно высокой твердости. К естественным
абразивным материалам относится алмаз, кварц, корунд, наждак,
кремень, гранит. К искусственным – нормальный электрокорунд,
хромистый электрокорунд, титанистый электрокорунд, монокорунд,
зеленый и черный карбид кремния, карбид бора, синтетические
алмазы, кубический нитрат бора, и другие.
Основными свойствами абразивных материалов является
твердость, абразивная способность, прочность и износостойкость.
Алмаз естественный (А) представляет собой разновидность
углеродов, обладает наивысшей твердостью из всех известных
естественных и искусственных абразивных материалов, но хрупок.
Естественные алмазы содержат наибольшее количество (от 0.02% до
4.8%) примесей окислов алюминия, железа, кальция, кремния,
марганца, титана и др. Алмазы, непригодные для изготовления
украшений называют техническими и используют для шлифования
металлов. Массу алмаза измеряют в граммах и каратах; 1 кар = 0.2
г.
Алмаз синтетический (АС). Для получения синтетических
алмазов используют углеродсодержащие вещества с применением
катализаторов. В качестве углеродсодержащего вещества наиболее
часто применяют графит, реже – сажу или древесный уголь, а в
качестве катализатора – металл (хром, никель, железо, кобальт и
др.). Под действием высокой температуры и давления происходит
образование синтетического алмаза.
В зависимости от размеров зерен, методов их получения и
контроля порошки из синтетических алмазов делят на шлифпорошки и
микропорошки.
Существует пять марок шлифпорошков из синтетических алмазов,
которые различаются в основном механическими свойствами
(прочностью, хрупкостью), а также формой и параметрами
шероховатости:
АСО – зерна с шероховатой поверхностью, обладают пониженной
прочностью и пониженной хрупкостью, работают с минимальными
потреблением и энергией и выделением теплоты, обладают хорошими
режущими свойствами;
АСР – зерна с меньшей хрупкостью и большей прочностью по
сравнению с АСО и хорошо удерживаются в связке;
АСВ – зерна с меньшей хрупкостью и большей прочностью, чем
АСО и АСР, имеют по сравнению сними более гладкую поверхность;
АСК – зерна с меньшей хрупкостью и большей прочностью по
сравнению с АСО, АСР, АСВ;
АСС – зерна имеют максимальную прочность по сравнению с
алмазами других марок и представляют собой зерна блочной формы.
Прочность зерен АСС выше прочности естественных алмазов.
Алмазные микропорошки выпускают: 1) с нормальной абразивной
режущей способностью (АМ) из естественного алмаза и из
синтетических алмазов (АСМ); 2) с повышенной абразивной
способностью из природных (АН), синтетических (АСН) алмазов.
В институте сверхтвердых материалов АН УССР создан новый
сверхтвердый материал «Славутич», который, не уступая алмазам по
износостойкости, превосходит их по прочности.
Электрокорунды состоят из окиси алюминия Al2O3 и его
примесей. Содержания окиси алюминия 93-96% в нормальном
электрокорунде и монокорунде. Разновидности электрокорундов
различаются содержанием окиси алюминия. Нормальный электрокорунд
1А выплавляют из бокситов; его разновидности 12А, 13А, 14А и
16А. При содержании, например, 92% окиси алюминия нормальный
электрокорунд обозначают 13А, 93% - 14А и так далее. Белый
электрокорунд 2А выплавляют из глинозема; его разновидности –
22А, 23А, 24А, 25А. Белый электрокорунд содержит не менее 97%
окиси алюминия. При содержании 98% окиси алюминия белый
электрокорунд обозначают 22А а свыше 99.3% - 25А.
Легированные электрокорунды выплавляют из глинозема с
различными добавками. К этим электрокорундам относится хлористый
электрокорунд 3А; его разновидности 32А, 33А, 34А, а также
титанистые электрокорунд 37А. Окислы хрома и титана упрочняют
кристаллическую решетку окиси алюминия и одновременно придают
зерну очень высокую вязкость, приближающуюся к вязкости
нормального электрокорунда.
Циркониевый электрокорунд изготовляют на базе белого
электрокорунда с добавкой окиси циркония. Он имеет очень высокую
прочность. Шлифовальные круги из циркониевого электрокорунда,
изготовленные по технологии горячего прессования, обладают
стойкостью в 10-20 раз превышающей стойкость инструмента,
изготовленного из нормального электрокорунда по обычной
технологии. Вследствие незначительного нагревания заготовки на
обрабатываемой поверхности не возникает прижогов. Циркониевый
электрокорунд обозначается 38АМ, содержит 18-25% двуокиси
циркония, зернистость 250-125.
За последние годы в нашем государстве созданы абразивные
материалы из легированного электрокорунда повышенной стойкости и
прочности: хромотитанистый 91А и 92А, ванадиевый, формокорунд,
электрокорунд и другие.
Перспективны круги из хромотитанистого электрокорунда 91.
При их использовании на операциях плоского и круглого наружного
шлифования и других видов шлифования стойкость шлифовальных
кругов повышается до 2.5 раза, производительность в 2 раза,
обработка без прижогов.
Монокорунд 4А выплавляют из боксита сернистым железом и
восстановителем с последующим выделением монокристалла корунд.
Выпускают монокорунд марок 43А, 44А, 45А; он особенно эффективен
при обработке жаропрочных и кислотоупорных сталей.
Карбид кремния представляет собой химическое соединение
кремния и углерода, получаемое из кокса и кварцевого песка в
электрических печах при нагреве их до температуры 2100-22000 С и
содержит около 97-99% SiC. Карбид кремния является ценным
шлифующим материалом. Он имеет зерна темно-синей и зеленой
окраски с красивым цветом побежалости и металлическим блеском. В
зависимости от содержания (%) чистого карбида кремния этот
материал делят на зеленый (6С) и черный (5С). Зеленый карбид
кремния имеет повышенную по сравнению с черным хрупкость и
содержит чистого кремния не менее 97%. Он выпускается следующих
разновидностей: 62С, 63С и 64С. Черный карбид кремния в
зависимости от содержания карбида кремния выпускают следующих
разновидностей: 52С, 53С, 54С и 55С.
Важнейшими свойствами этого абразивного материала являются
высокие твердость (тверже его только алмаз, эльбор и карбид
бора) и абразивная способность, которая объясняется тем, что его
зерна имеют острые режущие грани. Под абразивной способностью
понимают способность абразивных зерен обрабатывать тот или иной
материал. Карбид кремния очень теплостоек; он способен
выдерживать температуру до 20500 С.
Карбид бора (КБ) представляет собой химическое соединение
B4C, он обладает высокими абразивной способностью,
износостойкостью и химической стойкостью.
Кубический нитрид бора (КНБ) – сверхтвердый материал,
впервые получен в 1957г. и содержит 43.6% бора 56.4% азота.
Несмотря на несколько меньшую твердость, кубический нитрид бора
обладает почти теми же абразивными свойствами, что и алмаз, но
превосходит по износостойкости все известные абразивные
материалы, применяемые в технике. Кубический нитрид бора выгодно
отличается от алмаза своей высокой теплостойкостью. Он не теряет
своих режущих свойств даже при температуре 12000 С; шлифовальные
круги из него отличаются высокой стойкостью. Их применение
повышает точность и качество детали, резко сокращает время на
правку.
Абразивные материалы из кубического нитрида бора в СССР
выпускают в виде шлифпорошков – эльбор (Л) и кубонит (КО) – и
микропорошков (КМ).
Зернистость абразивного материала приведена ниже.
Шлифзерно – 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32,
25, 20, 16
Шлифпорошки - 12, 10, 8, 6, 5, 4
Микропорошки - М63, М50, М40, М28, М20, М14, М10, М7, М5
3.2.2.Связка шлифовального круга.
Связка – вещество или совокупность веществ, применяемых для
закрепления зерен в инструменте. Связки делят на неорганические
и органические. К неорганическим связкам относят керамическую,
силикатную и магнезиальную; к органическим бакелитовую и
вулканитовую. Наибольшее применение имеют керамические,
бакелитовые и вулканитовые связки.
Керамическая связка (К) состоит из огнеупорной глины,
полевого шпата, кварца, мела, талька и других составляющих.
Круги, изготовленные на керамической связке, имеют наибольшую
пористость и поэтому меньше засаливаются, легко режут металл и
обладают хорошей водоупорностью, допускают шлифование с
охлаждением. Недостатком керамической связки является хрупкость,
которая делает абразивные инструменты чувствительными к ударной
нагрузке.
Силикатную связку (С) изготовляют из жидкого стекла, которое
смешивают с окисью цинка, мелом, глиной и др. Силикатная связка
обладает достаточной прочностью. Круги на такой связке быстро
изнашиваются, но работают с малым выделением теплоты при
резании. Их применяют, когда поверхность заготовки чувствительна
к повышению температуры при шлифовании. Круги на силикатной
связке обычно используют без охлаждения.
Магнезиальная связка состоит из акустического магнезита и
раствора хлористого магния. Она имеет ограниченное применение,
так как круги, изготовленные на ней, неоднородны, быстро
неравномерно изнашиваются. Они гигроскопичны, их можно
использовать только для сухого шлифования.
В бакелитовой связке (В) главной составляющей является
жидкий или порошкообразный бакелит (искусственная смола). Круги
на такой связке обладают большой прочностью, но быстро
изнашиваются. При тяжелых условиях работы, когда температура в
зоне резания достигает 3000С и более, связка начинает выгорать,
а зерна преждевременно выкрашиваются. Указанные круги используют
главным образом без охлаждения. Бакелитовая связка несколько
разрушается под действием щелочных растворов, находящихся в
охлаждающей жидкости. Поэтому охлаждающая жидкость в случае
применения кругов на этой связке не должна содержать свыше 1.5%
щелочи.
Упругость связки дает возможность изготовлять тонкие круги
(высотой 0.5 мм) для абразивной прорезки. Эти свойства
бакелитовой связки обеспечили ей широкое распространение в
производстве абразивных инструментов. Из-за больших прочности и
упругости бакелитовой связи шлифовальные круги, изготовленные на
ней, могут работать с повышенными скоростями (50-65 м/с).
Вулканитовая связка (В) состоит главным образом из
синтетического каучука с различными добавками, которые влияют на
твердость, прочность и эластичность инструмента. Круги на
вулканитовой связке обладают большей упругостью, чем на
бакелитовой, и поэтому применяются для абразивной прорезки.
3.2.3.Твердость абразивного инструмента.
Твердость абразивного инструмента – величина,
характеризующая его свойство сопротивляться нарушению сцепления
между зернами и связкой при сохранении характеристик инструмента
в пределах установленных норм. Понятие о твердости абразивного
инструмента не имеет ничего общего с твердостью абразивного
материала, который характеризует способность его проникать в
другие тела. Из зерен самого твердого абразивного материала
можно изготовит мягкий абразивный инструмент, и наоборот. Обычно
мягким абразивным инструментом называют такой, из которого
абразивные зерна легко выкрашиваются, а твердым – из которого
зерна выкрашиваются с трудом. Согласно стандарту, ниже приведена
шкала твердости шлифовальных кругов:
Мягкий М1, М2, М3
Среднемягкий СМ1, СМ2
Средний С1, С2
Среднетвердый СТ1, СТ2, СТ3
Твердый Т1, Т2
Весьма твердый ВТ1, ВТ2
Чрезвычайно твердый ЧТ1, ЧТ2
3.2.4.Форма и маркировка шлифовальных кругов.
Шлифовальные круги изготавливают различных форм (табл. 1).
Наибольшее применение находят плоские круги прямого профиля
(ПП). Их применяют для круглого, наружного и внутреннего
шлифования, плоского шлифования периферии круга, заточки
инструмента и ручного обдирочного шлифования.
Маркировка шлифовальных кругов. Для выбора шлифовального
круга необходимо знать его характеристику, которую наносят на
поверхность круга в виде условных обозначений.
Условные обозначения располагают в определенной
последовательности. Они дают полную характеристику шлифовального
круга и указывают, с какой окружной скоростью безопасно
работать. Эти обозначения представляют собой паспорт
шлифовального круга.
Пример. Маркировка КАЗ24А40С25К 35 м/с ПП350*40*125А
обозначает:
КАЗ – Косулинский абразивный завод;
24А – марка абразивного материала (белый
электрокорунд);
40 – зернистость, размер зерна основной фракции 500-
400 мкм;
С2 – степень твердости;
5 – номер структуры;
К - вид связки (керамическая);
35 м/с - окружная скорость, при которой
обеспечивается безопасная работа;
ПП - форма круга (плоский круг прямого профиля);
350*40*127 - размеры шлифовального круга в мм (наружный
диаметр, высота, диаметр отверстия);
А - класс круга;
3.3.Смазочно-охлаждающие жидкости.
Для вывода из зоны резания выделяющейся теплоты, уменьшения
трения и удаления отходов шлифования применяют охлаждение
различными смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ). По составу и
свойствам СОЖ, применяемые при шлифовании, делят на эмульсию и
масла.
Эмульсией называют жидкость, в которой во взвешенном
состоянии находятся микроскопические частицы другой жидкости.
Основой шлифовальной эмульсии является вода с добавлением
небольшого количества специальных присадок, обеспечивающих
смазочный эффект.
Охлаждающая жидкость, смывая абразивно-металлическую пыль,
улучшает качества шлифуемой поверхности. Охлаждающие жидкости не
должны содержать ядовитых примесей, вызывающих кожные
заболевания у рабочих, не должны разъедать металл и краску
станка. Чем больше площадь поверхности соприкосновения заготовки
с шлифовальным кругом и тверже материал обрабатываемой
заготовки, тем большее количество охлаждающей жидкости
необходимо подавать в зону шлифования. Охлаждающую жидкость
следует равномерно подавать на всю высоту шлифовального круга.
Количество подаваемой жидкости зависит от высоты шлифовального
круга: на каждые 10мм высоты круга расходуют примерно 5-8 литров
жидкости.
Последнее время появились СОЖ, которые по своим свойствам
превосходит соответствующие товарные образцы: углеродистые
жидкости (масла) МР-1 и ОСМ-3, а также эмульсии «Укринол-1»,
«Аквол-2» и др.
Масло МР-1 по внешнему виду светло-коричневая маслянистая
жидкость, имеющая при 200С плотность 0.8-0.93 г/см3 и
кинематическую вязкость при 500С 14-19 мм2/с. Это масло
применяют как при обычном, так и при скоростном шлифовании.
Масло ОСМ-3 по внешнему виду маслянистая жидкость от желтого до
коричневого цвета, имеющая при 200С плотность 0.8-0.9 г/см3 и
кинематическую вязкость при 500С 6-9 мм2/с. Это масло
рекомендуется применять для обработки чугуна и стали при
хонинговании, шлифовании и супершлифовании.
Основу эмульсолов «Укринол-1» и «Аквол-2» также составляет
минеральное масло, в которое вводят присадки, обеспечивающие его
эмульгируемость в воде.
«Укринол-1» по внешнему виду прозрачная маслянистая
жидкость, имеющая плотность при 200С 0.9-0.97 г/см3 и
кинематическую вязкость при 500С 30-60 мм2/с. Эту эмульсию
рекомендуют при всех условиях шлифования.
«Аквол-2» по внешнему виду – прозрачная жидкость,
маслянистая, темно-коричневого цвета, имеющая плотность при 200С
0.9-0.99 г/см3 и кинематическую вязкость при 500С 38-65 мм2/с.
Рекомендуется при скоростном шлифовании дорожек колец
подшипников.
Применение указанных СОЖ обеспечивает повышение стойкости
шлифовальных кругов, снижение шероховатости шлифуемой
поверхности и повышение производительности труда.
4.Способы повышения эффективности процесса шлифования.
4.1.Скоростное шлифование.
Скоростное шлифование. Шлифование со скоростью круга V=60
м/с и выше называют скоростным. При скоростном шлифовании
увеличивается: период стойкости шлифовального круга, объем
снимаемого металла, а следовательно, производительность
шлифования, мощность, затрачиваемая на шлифование, выделение
теплоты в зоне шлифования. Уменьшаются: силы резания, параметр
шероховатости шлифуемой поверхности, время на выхаживание,
отклонения размера и формы готовой детали.
4.2.Силовое шлифование.
Силовое шлифование – высокопроизводительный процесс
обработки, дающий возможность в несколько раз увеличить
интенсивность съема металла по сравнению с обычным шлифованием,
что обеспечивает повышение производительности в 6 раз. При
шлифовании отливок, имеющих твердую корку, окалину, понижения
производительности не происходит. Обработка по твердой корке
приводит к самозатачиванию круга и повышает режущую способность
его.
Иногда силовое шлифование заменяет более эффективно такие
виды обработки, как точение, фрезерование, при этом повышается
точность и снижается параметр шероховатости поверхности по
сравнению с обработкой лезвийным инструментом. При
высокоскоростном шлифовании важное значение приобретают вопросы
снижения вспомогательного времени за счет автоматизации
установки заготовок, правки шлифовального круга в цикле
шлифования, автоматизация управления станком и т.д.
4.3.Автоматизация.
Автоматизация шлифовального оборудования. Для обеспечения
шлифования заготовки необходимо ввести ее в зону обработки,
зажать в центре (патроне), подвести шлифовальный круг, а после
обработки отвести круг и снять деталь со станка. Следовательно,
требуется движения, обеспечивающая условия для выполнения
рабочих движений. Как рабочие, так и вспомогательные движения
осуществляют в определенной последовательности. Управление
операцией сводится к подаче команд на начало операции, начало и
конец каждого движения, изменения направления и скорости
согласно принятой программе. Автоматизированный станок – это
станок, на котором механизированы основные и вспомогательные
операции, т.е. цикл обработки осуществляется без участия
рабочего.
Цикл шлифования – состоит их операции загрузки, обработки,
разгрузки, контроля и управления.
Загрузка обеспечивает захватывание заготовки загрузочным
приспособлением из емкости, транспортирование ее в зону
обработки, ориентирование, установку и закрепление.
Обработка состоит из включения станка, быстрого подвода
круга, ускоренной подачи, рабочей подачи, выключение подачи,
отвода бабки и выключение станка.
Разгрузка включает открепление, захват, транспортирование
обработанной заготовки.
Контроль состоит из измерения готовой детали, подналадки и
правки шлифовального круга.
Управление – это обеспечение установленного цикла и режимов
обработки.
5. Техника безопасности.
5.1. Техника безопасности на территории предприятия.
Территория промышленного предприятия должна быть ровной.
Траншеи, канавы, различные углубления, используемые для
производства ремонтных или строительных работ должны плотно
закрываться и в случае необходимости надежно ограждаться. Дороги
и проходы на территории предприятия должны быть, как правило,
прямолинейными, а ширина их должна соответствовать интенсивности
движения. На переездах, переходах должны быть шлагбаумы,
сфетофоры и звуковая сигнализация, а также предупредительные
надписи. В местах особо интенсивного железнодорожного движения и
на основных потоках движения людей необходимо сооружать мосты-
переходы над рельсовыми путями или тоннели. С наступлением
темноты или плохой видимости места движения людей, работ и
движения транспорта должны хорошо освещаться. На территории
предприятия необходимо строго соблюдать следующие правила:
ходить только по переходным дорожкам, не переходить
железнодорожный путь вблизи приближающегося подвижного состава,
не пролезать под вагонами, стоящими на пути составов, а также не
прыгать на ходу в вагоны или на платформы. Если на территории
предприятия работает подъемный кран или экскаватор, запрещается
ходить или стоять под поднятым грузом или ковшом.
5.2. Техника бкзопасности в механических цехах.
Подвесные транспортные устройства (монорельсы, конвейры и
др.) не должны располагаться над рабочим местом. Эксплуатируемое
оборудование должно быть в полной исправности. Работать на
неисправном оборудовании запрещается. Оборудование должно быть
установлено на фундаментах или основаниях. Проходы между
станками не должны загромождаться. Все передачи – ременные,
цепные, зубчатые и др. должны иметь специальное ограждения на
высоте 2 м от уровня пола.
Оборудование, работающее с выделением пыли (сухое
шлифование), необходимо устанавливать в отдельном помещении. В
этом помещении предусматривают приточную вентиляцию и
пылеотсасывающие устройства возле каждого места выделения пыли
(особенно у заточных станков).
К основным мероприятиям, обеспечивающим безопасность при
работе на шлифовальных станках, установленных в механических
цехах, относят: предварительный осмотр и соблюдение правил
хранения абразивных кругов, обращение с ними, испытание кругов
на прочность, соблюдение норм и требований безопасности при
установке и закреплении абразивного инструмента на шпинделе
станка, строгое соблюдение станочниками инструкции по безопасной
работе на станке шлифовальной группы.
6.Список литературы.
Лоскутов В.В. Шлифовальные станки 1988 (М. Машиностроение 1988).
Лоскутов В.В. Шлифование металлов Учебник 1985 (М. Машиностроение 1985).
Якимов А.В., Паршаков А.Н., Свирщев В.И., Ларшин В.П. Управление процессом
шлифования 1983 (К. Технiка 1983)
Реферат на тему: Обработка материалов электрическим током и лазером
Министерство транспорта РФ
Костромской автотранспортный техникум
Специальность 1705
Реферат
На тему:
«Обработка материалов электрическим током и лазером»
Выполнил: студент
Группы 23а
Козин А.Н.
Проверил:
Голев Н.Г.
Кострома 2002
Содержание
Введение 3
Технология электроэрозионной обработки 4
Сущность электроэрозионной обработки 4
Рабочая среда 5
Электроды-инструменты 6
Электроэрозионные станки 7
Общая характеристика процесса электроэрозионной обработки 8
Типовые операции электроэрозионной обработки 8
Прошивание отверстий 9
Маркирование 9
Вырезание 9
Шлифование 10
Электроискровая и электроимпульсная обработка 11
Лазерная обработка металлов 16
заключение 17
Список литературы 18
ВВЕДЕНИЕ
К электротехнологии относятся электрические способы обработки
металлов, получившие большое развитие за последнее десятилетие.
Электрическими способами обработки называются такие виды обработки,
при осуществлении которых съем металла или изменение структуры и качества
поверхностного слоя детали являются следствием термического, химического
или комбинированного действия электрического тока, подводимого
непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту. При этом
преобразование электрической энергии в другие виды энергии происходит в
зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента и
обрабатываемой детали.
Технология электроэрозионной обработки
Сущность электроэрозионной обработки
Разрушение поверхностных слоев материала под влиянием внешнего
воздействия электрических разрядов называется электрической эрозией. На
этом явлении основан принцип электроэрозионной обработки (ЭЭО).
Электроэрозионная обработка заключается в изменении формы, размеров,
шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием
электрических разрядов в результате электрической эрозии (ГОСТ 25331-82).
Под воздействием высоких температур в зоне разряда происходят нагрев,
расплавление, и частичное испарение металла. Для получения высоких
температур в зоне разряда необходима большая концентрация энергии. Для
достижения этой цели используется генератор импульсов. Процесс ЭЭО
происходит в рабочей жидкости, которая заполняет пространство между
электродами; при этом один из электродов — заготовка, а другой — электрод-
инструмент.
Под действием сил, возникающих в канале разряда, жидкий и парообразный
материал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую его,
и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия
импульса тока на поверхности электродов появляются лунки. Таким образом
осуществляется электрическая эрозия токопроводящего материала, показанная
на примере действия одного импульса тока, и образование одной эрозионной
лунки.
Материалы, из которых изготавливается электрод-инструмент, должны
иметь высокую эрозионную стойкость. Наилучшие показатели в отношении
эрозионной стойкости ЭИ и обеспечения стабильности протекания
электроэрозионного процесса имеют медь, латунь, вольфрам, алюминий, графит
и графитовые материалы.
Рабочая среда
Рабочие жидкости (РЖ) должны удовлетворять следующим требованиям:
— обеспечение высоких технологических показателей ЭЭО;
— термическая стабильность физико-химических свойств при воздействии
электрических разрядов с параметрами, соответствующими применяемым при
электроэрозионной обработке;
— низкая коррозионная активность к материалам ЭИ и обрабатываемой
заготовки;
— высокая температура вспышки и низкая испаряемость;
— хорошая фильтруемость;
— отсутствие запаха и низкая токсичность.
При электроэрозионной обработке применение получили низкомолекулярные
углеводородистые жидкости различной вязкости; вода и в незначительной
степени кремнийорганические жидкости, а также водные растворы двухатомных
спиртов.
Для каждого вида ЭЭО применяют рабочие жидкости, обеспечивающие
оптимальный режим обработки. На черновых режимах рекомендуется применять
рабочие жидкости с вязкостью [pic] (смесь керосин-масло индустриальное), а
на чистовых [pic] (керосин, сырье углеводородное).
Электроды-инструменты
Электроды-инструменты (ЭИ) должны обеспечивать стабильную работу во
всем диапазоне рабочих режимов ЭЭО и максимальную производительность при
малом износе. Электроды-инструменты должен быть достаточно жестким и
противостоять различным условиям механической деформации (усилиям прокачки
РЖ) и температурным деформациям.
На поверхности ЭИ не должно быть вмятин, трещин, царапин и расслоения.
Поверхность ЭИ должна иметь шероховатость [pic]
При обработке углеродистых, инструментальных сталей и жаропрочных
сплавов на никелевой основе используют графитовые и медные ЭИ. Для черновой
ЭЭО заготовок из этих материалов применяются ЭИ из алюминиевых сплавов и
чугуна, а при обработке отверстий — ЭИ из латуни. При обработке твердых
сплавов и тугоплавких материалов на основе вольфрама, молибдена и ряда
других материалов широко применяют ЭИ из композиционных материалов, так как
при использовании графитовых ЭИ не обеспечивается высокая
производительность из-за низкой стабильности электроэрозионного процесса, а
ЭИ из меди имеют большой износ, достигающий десятка процентов, и высокую
стоимость.
Износ ЭИ зависит от материала, из которого он изготовлен, от
параметров рабочего импульса, свойств РЖ, площади обрабатываемой
поверхности, а также от наличия вибрации.
На выбор материала и конструкции ЭИ существенное влияние оказывают
материал заготовки, площадь обрабатываемой поверхности, сложность ее формы,
требования к точности и серийности изделия.
Электроэрозионные станки
По технологическому назначению эти станки классифицируют на
универсальные, специализированные и специальные.
В таблице 2.1 приведены характеристики некоторых электроэрозионных
станков.
Таблица 1 — Электроэрозионные станки.
|Модель |Наименование станка |Назначение и краткая характеристика |
|станка | | |
|4720М |Станок настольный |Изготовление рабочих деталей |
| |электроэрозионный |пресс-форм, фасонных деталей из |
| |копировально-прошивочный.|труднообрабатываемых штампов. |
| |Универсальный. |Производительность — 70 мм2/мин, |
| | |шероховатость — Ra = 0,8(0,4. |
|4К721АФ1|Электроэрозионный |Обработка сложнопрофильных отверстий.|
| |копировально-прошивочный |Производительность — 250 мм2/мин, |
| |станок. Универсальный. |шероховатость — Ra = 1,25. |
|4Е723-01|Электроэрозионный |Изготовление элементов деталей из |
|Ф1 |копировально-прошивочный |труднообрабатываемых сплавов, прореза|
| |станок. Универсальный. |отверстий. Производительность — |
| | |1200 мм2/мин, шероховатость — |
| | |Ra = 2,5. |
|4П724Ф3М|Электроэрозионный станок |Изготовление элементов деталей |
| |копировально-прошивочный |ковочных штампов, прореза фасонных |
| |с ЧПУ. Универсальный. |отверстий. Производительность — 200 |
| | |мм2/мин, шероховатость — |
| | |Ra = 3,2(1,6. |
|4Б611 |Переносной |Прошивание отверстий. |
| |электроэрозионный станок.|Производительность — скорость |
| |Специальный. |углубления — 15 мкм/мин. |
| | |Шероховатость Rz = 160. |
|4531Ф3 |Электроэрозионный станок |Вырезка проволочным ЭИ деталей |
| |с программным управлением|вырубных штампов, матриц, шаблонов. |
| |для профильной вырезки. |Производительность — 18 мм2/мин. |
| | |Шероховатость — Ra=1,25. |
|4735Ф3М |Электроэрозионный станок,|Вырезка проволочным ЭИ деталей |
| |вырезной, высокой |вырубных штампов, матриц, фасонных |
| |точности с ЧПУ. |резцов, шаблонов. Производительность |
| |Специализированный. |— 40 мм2/мин. Шероховатость — |
| | |Ra = 1,25. |
|ЭФА |Электроэрозионный станок,|Вырезка проволочным ЭИ деталей |
| |фотокопировальный. |вырубных штампов, матриц, шаблонов, |
| |Специализированный. |изделий народного потребления. |
| | |Производительность — 20 мм2/мин. |
| | |Шероховатость — Ra = 1,25. |
Общая характеристика процесса
электроэрозионной обработки
Типовой технологический процесс ЭЭО на копировально-прошивочных
станках заключается в следующем:
1. заготовку фиксируют и жестко крепят на столе станка или в
приспособлении. Тяжелые установки (весом выше 100 кг) устанавливают без
крепления. Устанавливают и крепят в электродержателе ЭИ. Положение ЭИ
относительно обрабатываемой заготовки выверяют по установочным рискам с
помощью микроскопа или по базовым штифтам. Затем ванну стакана поднимают
и заполняют РЖ выше поверхности обрабатываемой заготовки.
2. Устанавливают требуемый электрический режим обработки на генераторе
импульсов, настраивают глубинометр и регулятор подачи. В случае
необходимости включают вибратор и подкачку РЖ.
3. В целях повышения производительности и обеспечения заданной
шероховатости поверхности обработку производят в три перехода:
предварительный режим — черновым ЭИ и окончательный — чистовым и
доводочным.
Типовые операции
электроэрозионной обработки
По технологическим признакам устанавливаются следующие виды ЭЭО:
4. отрезка (ЭЭОт)
5. объемное копирование (ЭЭОК)
6. вырезание (ЭЭВ)
7. прошивание (ЭЭПр)
8. шлифование (ЭЭШ)
9. доводка (ЭЭД)
10. маркирование (ЭЭМ)
11. упрочнение (ЭЭУ)
Прошивание отверстий
При ЭЭО прошивают отверстия на глубину до 20 диаметров с
использованием стержневого ЭИ и до 40 диаметров — трубчатого ЭИ. Глубина
прошиваемого отверстия может быть значительно увеличена, если вращать ЭИ,
или обрабатываемую поверхность, или и то и другое с одновременной прокачкой
РЖ через ЭИ или с отсосом ее из зоны ОбРаБотки. Скорость ЭЭПр достигает 2-4
мм/мин.
Маркирование
Маркирование выполняется нанесением на изделие цифр, букв, фирменных
знаков и др. Электроэрозионное маркирование обеспечивает высокое качество,
не вызывает деформации металла и не создает зоны концентрации внутреннего
напряжения, которое возникает при маркировании ударными клеймами. Глубина
нанесения знаков может колебаться в пределах от 0,1 до 1 мм.
Операция может выполняться одним ЭИ и по многоэлектродной схеме.
Изготавливаются ЭИ из графита, меди, латуни, алюминия.
Производительность составляет около 3-8 мм/с. Глубина знаков зависит
от скорости движения электрода. При скорости движения электрода более 6
мм/с четкость знаков ухудшается. В среднем на знак высотой 5 мм
затрачивается около 4 с.
Вырезание
В основном производстве ЭЭВ применяют при изготовлении деталей электро-
вакуумной и электронной техники, ювелирных изделий и т.д. в
инструментальном производстве, при изготовлении матриц, пуансонов,
пуансонодержателей и других деталей, а также вырубных штампов, копиров,
шаблонов, цанг, лекал, фасонных резцов и др.
Шлифование
Этот процесс шлифования применяют для чистовой обработки
труднообрабатываемых материалов, магнитных и твердых сплавов.
Отклонение размеров профиля после электроэрозионного шлифования
находится в пределах от 0,005 до 0,05 мм, шероховатость Ra = 2,5(0,25,
производительность — 260 мм2/мин.
Электроискровая и электроимпульсная обработка
Электрическими способами обработки называются такие виды обработки,
при осуществлении которых съем металла или изменение структуры и качества
поверхностного слоя детали являются следствием термического, химического
или комбинированного действия электрического тока, подводимого
непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту. При этом
преобразование электрической энергии в другие виды энергии происходит в
зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента и
обрабатываемой детали.
Электрическая обработка включает в себя электроэрозионные,
электрохимические, комбинированные электроэрозионно-химические и
электромеханические способы обработки (схема 1).
При электроэрозионных способах обработки съем металла и изменение
свойств поверхности детали являются результатом термического действия
электрического тока.
В свою очередь, электроэрозионные способы обработки металлов по
назначению различаются на способы, при помощи которых осуществляется:
а) электроэрозионная размерная обработка металлов (съем металла и
придание заготовке заданной формы и размера);
б) электроэрозионное упрочнение или покрытие (изменение свойств
поверхностного слоя).
В настоящее время известны и применяются следующие основные способы
электроэрозионной обработки: электроискровой, электроимпульсный и
электроконтактный. Практически к этой же группе следует отнести и анодно-
механический способ, так как электрохимический съем металла (анодное
растворение) применяется лишь на доводочных режимах и притом не во всех
случаях использования этого метода. [pic]
Схема 1. Общая классификация электроэрозионных способов обработки металлов.
Как видно из схемы 1, электроискровой и электроимпульсный способы
позволяют произвести как съем металла, так и упрочнение; анодно-
механический и электроконтактный - только съем металла.
В зависимости от того, каким способом производится обработка или
упрочнение, можно говорить об электроискровой, электроимпульсной,
электроконтактной или анодно-механической размерной обработке или
упрочнении.
Приведенные определения и классификация позволяют рассматривать
электрическую обработку металлов как самостоятельную отрасль
электротехнологии.
С появлением электрических способов обработки оказалось в принципе
возможным осуществление методами электротехнологии всего комплекса
операций, необходимых для превращения заготовки в готовую деталь, включая и
ее термическую обработку.
Электроэрозионные способы не исключают механическую обработку, а
дополняют ее, занимая свое определенное место, соответствующее их
особенностям, а именно: возможности обработки токопроводящих материалов с
любыми физико-механическими свойствами и отображения формы инструмента в
изделии. Следовательно, использование электроэрозионных способов обработки
будет развиваться с повышением твердости и вязкости обрабатываемых
материалов, с усложнением формы детали и обрабатываемых поверхностей
(полости сложной конфигурации, отверстия с криволинейной осью, отверстия
весьма малого диаметра, тонкие и глубокие щели простой и сложной формы и т.
п.), наконец, с улучшением технико-экономических показателей
электроэрозионных способов обработки - повышением производительности,
чистоты поверхности, точности, стойкости инструмента и снижением
энергоемкости процесса.
Особо перспективным является использование электрических способов для
обработки деталей из твердых сплавов, жаропрочных сталей и специальных
трудно обрабатываемых сплавов, получающих все большее применение в связи с
повышением давлений, температур и скоростей в машинах и аппаратах.
Отдельные элементы разновидностей и частные применения
электроэрозионной обработки металлов были известны давно. Например, резка
металлов с наложением электрического тока (так называемая,
электрофрикционная резка, близкая по схеме и параметрам к электроконтактной
обработке) применялась около 70 лет тому назад; поверхностное упрочнение
угольным электродом с помощью электрического тока по методу Д. Н.
Дульчевского предложено в 1928 г. и др.
Однако быстрое развитие способов электроэрозионной обработки металлов
и превращение их в самостоятельную отрасль электротехнологии началось
вскоре после изобретения в 1943 г. Б. Р. и Н. И. Лазаренко
электроискрового способа и В. Н. Гусевым - анодно-механического способа.
Эти способы были дополнены в 1948 г. новым применением
электроконтактной обработки (заточка по методу инж. М. Е. Перлина),
получившим дальнейшее развитие в работах Харьковского электротехнического
института, Харьковского подшипникового завода (обработка шаров по методу
инж. Б. П. Гофмана), ХТЗ имени Орджоникидзе (обработка траков), научно-
исследовательского института Минсудпрома (обработка гребных винтов) и др.
Развитие электроискрового и анодно-механического способов шло по
линии создания многочисленных опытных конструкций приспособленных и
специальных электроэрозионных станков, автоматических регуляторов и
освоения новых технологических операций. Технические характеристики этих
способов - производительность, стойкость инструмента, энергоемкость,
удобство в эксплуатации - за этот период не получили сколько-нибудь
существенного изменения в лучшую сторону.
В электроискровом способе, основанном на применении зависимых
(конденсаторных) релаксационных генераторов импульсов, практически
исчерпаны возможности дальнейшего повышения производительности, снижения
износа инструмента и энергоемкости. Оказались необходимыми принципиально
новые технические решения и отказ от конденсаторных схем. Первые шаги в
этом направлении были сделаны в 1950 г. в Конструкторском Бюро Министерства
Станкостроительной и Инструментальной Промышленности (КБ МСиИП) в области
создания новых источников питания импульсным током (независимых генераторов
импульсов) для прошивочно-копировальных работ и Одесским политехническим
институтом в области разработки источников импульсного тока для обработки
вращающимся инструментом на мягких режимах (для изготовления надфилей).
Новый способ обработки, основанный на применении независимых
генераторов импульсов напряжения и тока, получил название
электроимпульсного.
С 1951 г. электроимпульсный способ разрабатывался в тесном
содружестве тремя организациями: Конструкторским бюро МСиИП, Лабораторией
электрических методов обработки Экспериментального научно-
исследовательского института металлорежущих станков и кафедрой
электрических машин Харьковского политехнического института имени В. И.
Ленина.
Электроимпульсный способ обработки при осуществлении прошивочно-
копировальных работ позволил по сравнению с электроискровым способом
повысить скорость съема металла на жестких режимах в 5-10 раз при наличии
возможности ее дальнейшего увеличения, снизить износ инструмента в 5-20 раз
и энергоемкость в 2-3 раза.
Приводимые в данной работе сведения характеризуют в целом современное
состояние техники, технологии и производственного использования
электроэрозионной обработки металлов. Наибольшее внимание уделяется при
этом электроимпульсному способу обработки, обладающему лучшими технико-
экономическими показателями и более широкой областью применения, чем
электроискровой. Из различных применений электроимпульсной обработки
излагаются, в основном, более исследованные прошивочно-копировальные
работы, представляющие наибольшую трудность для осуществления и более
универсальные по технологическим возможностям.
Электрическая обработка металлов и ее разновидность -
электроэрозионная обработка - представляют самостоятельную отрасль
электротехнологии, находящуюся на начальной ступени развития.
Лазерная обработка металлов.
Возможность получать с помощью лазеров световые пучки высокой
мощности до 1012 –1016 вт/см2 при фокусировки излучения в пятно диаметром
до 10- | |
