Абразивные материалы. Виды станков

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Абразивные материалы

Абразивные материалы (фр. abrasif - шлифовальный, от лат. abradere - соскабливать) - это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

2. Виды абразивной обработки

Существуют следующие виды абразивной обработки:

шлифование круглое - обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий;

шлифование плоское - обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей;

шлифование бесцентровое - обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей (валы, обоймы подшипников и др);

шлифование бесцентровое лентой - наружные поверхности, в том числе, сложные профили;

шлифование лентой сложных профилей - например шлифование лопаток турбин;

отрезание и разрезание заготовок - заготовительное и монтажное производство, демонтаж конструкций;

притирка - абразивное притирание поверхностей (например седло и игла дизельной форсунки);

гидроабразивная обработка - струйная и галтование (отливки, поковки, метизы и др);

пескоструйная обработка - очистка субстратов от старой краски, ржавчины, окалины и других загрязнений, а также сглаживание поверхностей и очистка отливок и поковок;

ультразвуковая обработка - пробивка отверстий в твёрдых сплавах, извлечение сломанного инструмента, изготовление штампов;

магнитно-абразивная обработка - обработка магнитно-абразивным порошком в магнитном поле;

хонингование - обработка отверстий (цилиндры двигателей, насосов и др.);

полирование - придание поверхности малой шероховатости и зеркального блеска;

суперфиниширование - окончательное придание наружным, внутренним и сложным профилям высочайшей точности и чистоты поверхности, в том числе алмазное суперфиниширование (точные механизмы, инструмент, детали особо точных приборов, инструментов, оружия и т.д.).

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвёрдые, твёрдые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах или мешах.

Зерном абразива называют отдельный кристалл, сростки кристаллов или их осколки при отношении их наибольшего размера к наименьшему не более 3:1.

Пригодность абразивных материалов зависит от физических и кристаллографических свойств; особенно важное значение имеет их способность при истирании разламываться на остроугольные частицы. У алмаза это свойство максимальное. Выбор абразивного материала зависит от физических свойств обрабатываемого и обрабатывающего материала, а также от стадии обработки (грубая обдирка, шлифовка и полировка), причём твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости обрабатываемого (за исключением алмаза, который обрабатывается алмазом).

Абразивные материалы характеризуются твёрдостью, хрупкостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью.

Твёрдость - способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого материала. Твёрдость абразивных материалов характеризуется по минералогической шкале твёрдости Мооса 10 классами, включающей в качестве эталонов: 1 - тальк, 2 - гипс, 3 - кальцит, 4 - флюорит, 5 - апатит, 6 - полевой шпат, 7 - кварц, 8 - топаз, 9 - корунд, 10 - алмаз.

Абразивная способность характеризуется количеством материала, сошлифованного за единицу времени.

Механическая стойкость - способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки, не разрушаясь при резке, шлифовке и полировке. Она характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала, фиксируя нагрузку в момент его разрушения. Предел прочности абразивных материалов при повышении температуры снижается.

Химическая стойкость - способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств, будучи во взаимодействии с растворами щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях.

Абразивные материалы, применяемые для механической шлифовки и полировки полупроводниковых материалов, отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:

шлифзерно (от №200 до 15),

шлифпорошки (от №12 до 3),

микропорошки (от М63 до М14) и

тонкие микропорошки (от М10 до М5).

Классификацию абразивных материалов по номерам зернистости проводят рассеиванием на специальных ситах, номер которого характеризует размер зерна. Номер зернистости абразивных материалов характеризуется фракцией: предельной, крупной, основной, комплексной и мелкой. Процентное содержание основной фракции обозначают индексами В, П, Н и Д.

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причём новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные. Ниже приведены списки известных абразивных материалов.

3. Наростообразование при резании металлов

абразивный металл станок

При обработке пластичных металлов на передней поверхности инструмента может образоваться слой металла, который называют наростом. Образование нароста объясняется тем, что при некоторых условиях обработки силы трения между передней поверхностью инструмента и срезанным слоем металла становятся больше сил внутреннего сцепления материала стружки, и при определенных температурных условиях металл прочно оседает на передней поверхности (рис. 4.7). Размеры и форма нароста постоянно меняются, частицы нароста уносятся стружкой и обработанной поверхностью заготовки, нарост срывается с передней поверхности инструмента и возникает вновь. Частота срывов нароста зависит от скорости резания.

Нарост оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на резание.

Положительным является то, что образование нароста приводит к увеличению переднего угла, а следовательно, к уменьшению силы резания. Нарост уменьшает износ инструмента по передней поверхности, а также улучшает теплоотвод от режущего клина.

Но нарост увеличивает шероховатость обработанной поверхности и уменьшает геометрическую точность обработанной заготовки вследствие изменения вылета резца. Изменение переднего угла вызывает изменение силы резания, что приводит к вибрации станка, а это ухудшает качество обработанной поверхности.

Таким образом, нарост полезен при черновой обработке, когда возникают большие силы резания, снимается большой слой металла и выделяется большое количество тепла. При чистовой обработке, наоборот, нарост вреден, так как приводит к снижению качества обработанной поверхности.

Интенсивность образования нароста в значительной степени зависит от скорости главного движения резания: при скоростях до 12 м/мин и более 50 м/мин нарост практически не образуется. Для предотвращения нароста рекомендуется также изменять геометрические параметры инструмента, применять смазочно-охлаждающие жидкости, тщательно обрабатывать переднюю поверхность инструмента.

4. Классификация металлорежущих станков

Существует большое разнообразие типов и моделей металлорежущих станков. Они различаются по виду технологических процессов, осуществляемых на данном станке, типу применяемых инструментов, степени чистоты обрабатываемой поверхности, конструктивным особенностям, степени автоматизации, числу важнейших рабочих органов станка.

По виду обработки и виду режущего инструмента станки напиваются токарными, сверлильными, фрезерными, шлифовальными и т.д.

В зависимости от чистоты обработанной поверхности станки делят на обдирочные, чистовые, отделочные, доводочные, а по конструктивным особенностям - на горизонтальные, вертикальные (сверлильные, фрезерные, протяжные вертикальные и горизонтальные). По степени автоматизации станки делят на автоматы, полуавтоматы, станки с программным управлением.

По числу рабочих органов станка (шпинделей, суппортов) различают сверлильные одношпиндельные, сверлильные многошпиндельные, токарные односуппортные, многосуппортные и т.п.

Все металлорежущие станки в зависимости от специализации делят на следующие три группы:

Универсальные, применяемые для обработки различных по форме и размерам поверхностей на деталях многих наименовании. Универсальные станки используются в штучном и отчасти в мелкосерийном производствах и в ремонтных цехах.

Специализированные, применяемые для обработки различных поверхностей на деталях одного наименования или немногих наименований, сходных по конфигурации, но различных размеров, например ступенчатых валиков, колес подшипников качения, шкивов и т.п. Специализированные станки используются главным образом в серийном производстве.

Специальные, применяемые для обработки одних деталей, как, например, обточки шеек коленчатых валов, для обточки фасонного профиля реборд вагонных колес и т. п.

Кроме этого, в зависимости от веса и размеров станки классифицируют на:

легкие станки, применяемые для обработки деталей приборов, часов, швейных машин;

средние станки весом до 10 т, применяющиеся главным образом в среднем машиностроении;

крупные станки весом от 10 до 30 т (за исключением внутри-шлифовальных, шлифовально-притирочных и зубообрабатывающих, для которых предельный вес составлят 20 т);

тяжелые станки весом от 30 до 100 т и особо тяжелые или уникальные (свыше 100 т).

Нумерация металлорежущих станков производится по системе, предложенной экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС).

Согласно этой системе все станки делятся на девять групп. Каждому станку присваивается трех- или четырехзначный номер. Первая цифра номера означает группу станка: 1 - токарные, 2 - сверлильные и другие. Вторая цифра означает разновидность (тип) станков, например токарно-винторезные станки имеют вторую цифру 6, токарные полуавтоматы и автоматы одношпиндельные - вторую цифру 1 и т.д. Третья и четвертая цифры номера станка обозначают условно размеры обрабатываемой заготовки или размеры режущего инструмента. Для отличия новой модели станка от старой, выпускавшейся ранее, к номеру добавляют букву. Буква после первой цифры указывает на модернизацию станка (например, токарно-винторезный станок модель 1А62, 1К62), буква после всех цифр обозначает видоизменение (модификацию) основной модели станка (1Д62М - токарно-винторезный, 3153М - круглошлифовальный, 372Б - плоскошлифовальный модифицированный)

5. Расточные станки

Расточные станки - группа металлорежущих станков, предназначена для обработки заготовок крупных размеров в условиях индивидуального и серийного производства. На этих станках можно производить растачивание, сверление, зенкерование, нарезание внутренней и наружной резьб, обтачивание цилиндрических поверхностей, подрезку торцов, цилиндрическое и торцовое фрезерование. Иногда на расточных станках можно произвести окончательную обработку заготовки корпусной детали без перестановки ее на другие станки.

Отличительной особенностью расточных станков является наличие горизонтального (или вертикального) шпинделя, совершающего движение осевой подачи. В отверстии шпинделя закрепляется режущий инструмент - борштанга с резцами, сверло, зенкер, развертка, фреза и др.

Перемещения, обеспечивающие установку шпинделя в заданное положение, и движения подачи сообщаются различным узлам расточных станков в зависимости от назначения, компоновки, размеров станка, а также характера операции.

6. Виды расточных станков

1. Горизонтально-расточные станки;

2. Координатно-расточные станки;

3. Алмазно-расточные станки.

Виды станков обычно указываются на станке. Например: 2А450 - здесь цифра 2 означает группа станков (2-я группа это сверлильно-расточные станки), буква А - модификацию, цифра 4 это вид станков (4-й вид - координатно-расточные станки) и последние цифры означают характеристику станка.

Горизонтально-расточные станки

В горизонтально-расточных станках шпиндель располагается горизонтально. Движения, необходимые для выполнения технологического цикла, сообщаются различным узлам станка. Главным движением V станка является вращательно-поступательное движение шпинделя относительно его оси. Движение подачи сообщается либо инструменту, закрепленному в шпинделе, либо заготовке, установленной на столе или приспособлении, которое установлено на столе и. т.п., либо оператору с помощью специальной подвижной подножки, в зависимости от типа обработки.

Вспомогательными движениями в этих станках являются: установочные перемещения шпиндельной бабки в вертикальном направлении, установочные перемещения стола по двум координатам, установочное движение в горизонтальной плоскости оператора, установочное перемещение задней стойки с люнетом, установочное перемещение люнета на задней стойке, переключение скоростей и подач и т.д.

Координатно-расточные станки

Координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий с высокой точностью взаимного расположения относительно базовых поверхностей в корпусных деталях, кондукторных плитах, штампах в единичном и мелкосерийном производстве. На станках этого типа выполняют практически все операции, характерные для расточных станков. Ко всему прочему, на координатно-расточных станках можно еще и производить разметочные операции.

Для точного измерения координатных перемещений станки снабжены различными индуктивными, механическими, оптико-механическими и электронными устройствами отсчета, которые позволяют измерять перемещения подвижных узлов с высокой точностью. Станки снабжены универсальными поворотными столами, дающими возможность обрабатывать отверстия в полярной системе координат и наклонные отверстия. По компоновке станки бывают одностоечными и двухстоечными. Главным движением является вращение шпинделя, а движением подачи - вертикальное перемещение шпинделя. Установочные движения в одностоечных станках - это продольное и поперечное перемещение стола на заданные координаты и вертикальное перемещение шпиндельной бабки в зависимости от высоты детали. В двухстоечных станках - это продольное перемещение стола, поперечное перемещение шпиндельной бабки по траверсе и вертикальное перемещение траверсы со шпиндельной бабкой.

Литература

1. Ансеров Ю.М., Салтыков В.А., Семин В.Г. Машины и оборудование машиностроительных предприятий: Учебник для инженерно-экономических специальностей вузов. - Л.: Политехника, 1991. - 365 с.

2. Бластинг: Гид по высокоэффективной абразивоструйной очистке. - Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2007. - 216 с. - ISBN 978-5-9901098-1-0.

3. Кремень З.И., Юрьев В.Г., Бабошкин А.Ф. Технология шлифования в машиностроении.

Размещено на Allbest.ru