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 .

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.

Обозначений шероховатости поверхности на чертежах

Таблица 3.1

*Обдирочное шлифование применяют в качестве предварительной обработки поверхностей отливок и поковок, не выдерживая допуска на размер.

**Этот метод не повышает точности размера, полученного на предшествующей обработке.

При обработке заготовок лезвийным инструментом шероховатость поверхности в значительной мере зависит от скорости резания и подачи. На рис. 3,5, а показано влияние скорости резания на шероховатость поверхности при точении стали (кривая 1 ) и чугуна (кривая 2 ). После обтачивания стальной заготовки со скоростью резания около 20 м/мин (кривая 1) наблюдается наибольшая шеро­ховатость, что связано с явлением активного образования нароста на режущей части резца. При скорости резания свыше 80 м/мин образование нароста практически прекращается. Кроме того, при высоких скоростях резания значительно уменьшается глубина пла­стически деформированного слоя, что также снижает шероховатость поверхности.

На рис. 3.5, б показана зависимость шероховатости поверх­ности от подачи при точении заготовки из стали 45 резцом с радиу­сом закругления вершины 2,5 мм. Из рисунка видно, что изменение малых подач (до 0,2 мм/об) незначительно влияет на изменение шероховатости поверхности. Но при переходе в область подач свыше 0,2 мм/об микронеровности обработанной поверхности воз­растают более интенсивно.

Рис. 3.5. Графики зависимостей шероховатости поверхности от скоростей резания и подач

С увеличением глубины резания шероховатость поверхности возрастает незначительно и практически ее можно не учитывать.

Значительное влияние па шероховатость поверхности оказывает состояние режущей части инструмента: микронеровности режущей кромки инструмента ухудшают шероховатость обработанной по­верхности; это особенно заметно при обработке протяжками, раз­вертками или широкими резцами. Затупление режущего инстру­мента приводит к увеличению шероховатости обработанной по­верхности.

При обработке заготовок абразивным инструментом шерохова­тость поверхности снижается с уменьшением зернистости и повы­шением твердости шлифовального круга, повышением скорости резания, уменьшением продольной и поперечной подач.

При обработке стали с высоким содержанием углерода (С > 0 5%) получается более чистая поверхность, чем при обработке низкоуглеродистой стали.

Применение смазывающе-охлаждающей жидкости улучшает ше­роховатость обработанной поверхности. Одновременно повышается стойкость инструмента. На рис. 3.6 показано (по данным К. С. Колева) влияние охлаждения на микрогеометрию поверхности при точении стали Х4Н быстрорежущим резцом при подаче S = 0,67 мм/об: 1 - точение без применения охлаждения; 2 - охла­ждение водной эмульсией (0,5 % соды и 0,1 % мыла).

Жесткость технологической системы значительно влияет на шероховатость и волнистость поверхности. Так, например, при точении нежесткого вала с установкой на центры наибольшая шеро­ховатость поверхности получается примерно в средней части по длине вала. Недостаточная жесткость системы может быть причи­ной появления вибрации при резании и, как следствие, образова­ния волнистой поверхности.

Рис. 3.6. Рис. 3.7.

Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей и заготовок в значительной мере зависят от воздействия тепловых и силовых факторов в процессе обработки. Поверхностный слой обработанной стальной заготовки состоит из трех зон (рис. 3.7): I – зоны резко выраженной деформации, характеризуемой иска­жением кристаллической решетки, дроблением зерен и повышенной твердостью; II – зоны деформации, характеризуемой вытянутыми зернами и снижением твердости по сравнению с первой зоной; III - переходной зоны (зоны постепенного перехода к структуре основ­ного металла).

Исходные заготовки из стали, полученные ковкой, литьем или прокатом, имеют поверхностный слой, состоящий из обезуглероженной зоны и переходной зоны, т. е. зоны с частичным обезуглерожи­ванием. Например, заготовки, полученные горячей штамповкой, имеют обезуглероженный слой в пределах 150-300 мкм, а полу­ченные свободной ковкой - от 500 до 1000 мкм.

При обработке стальных заготовок резанием глубина деформации распространяется до 100-300 мкм. У чугунных заготовок глубина распространения деформации незначительна (до 15 мкм).

При механической обработке металлов деформация поверхност­ного слоя сопровождается упрочнением (наклепом) этого слоя. С увеличением глубины резания и подачи глубина наклепанного слоя возрастает. Так, например, при черновом точении глубина наклепа составляет 200-500 мкм, при чистовом точении 25-30 мкм, при шлифовании 15-20 мкм и при очень тонкой обработке 1-2 мкм.

Рис. 3.8. Рис. 3.9.

С увеличением скорости ре­зания глубина наклепа умень­шается. Это объясняется уменьшением продолжитель­ности воздействия сил реза­ния на деформируемый ме­талл. На рис. 3.8 показано (по данным К. С. Колева) влияние скорости резанияv при точении стали ЗОХГС (кривая 1 ) и стали 20 (кри­вая 2 ) на наклеп Н d .

При шлифовании деталей доминирующим фактором яв­ляется тепловой, служащий причиной появления в поверх­ностном слое обрабатываемого металла растягивающих на­пряжений. На рис. 3.9 пока­зана схема распределения ос­таточных напряжений σ по­сле шлифования на глубину h поверхностного слоя (кри­вая 1 ). Появление растягива­ющих напряжений связано с быстрым нагреванием поверхностного слоя в зоне контакта металла детали с шлифовальным кругом. После прохождения шлифоваль­ного круга поверхностный слой, охлаждаясь, стремится сжаться, вызывая растягивающие напряжения. При шлифовании с выхажи­ванием (т. е. с последующим выключением продольной подачи) значительно уменьшаются напряжения растяжения и увеличи­ваются напряжения сжатия (кривая 2 ).