Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Технологические процессы в машиностроении

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Глава 10. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ

10.1. Сравнительный анализ методов размерной обработки

Технологические процессы изготовления деталей, как было определено ранее, – это процессы формоизменения исходного материала заготовки с целью получения изделий заданной формы, размеров и физико-химических свойств. По отношению к объему исходной заготовки их принято разделять па три принципиально различные группы:

  • • объем исходного материала сохраняется практически постоянным, т.е. объем заготовки равен объему готовой детали;
  • • с заготовки удаляется часть материала: объем готовой детали меньше объема заготовки;
  • • либо нет начальной заготовки, а деталь формируется внешним потоком материала, либо на исходную заготовку наносится дополнительное количество материала и, таким образом, объем готовой детали становится больше объема исходной заготовки.

К первой группе относят процессы холодного и горячего деформирования, литья, финишной обработки и термообработки.

Ко второй группе относят процессы резания, электроэрозионной и электрохимической обработки, обработки электронным и световыми лучами и др.

Процессы, при которых с заготовки удаляется часть материала, называют процессами размерной обработки.

К третьей группе относят процессы прототипирования, нанесения различного рода покрытий: плазменных, гальванических и т.п.

В настоящее время процессы размерной обработки являются основными при изготовлении деталей высокой точности, сложной формы и с повышенными требованиями по надежности в эксплуатации. Достаточно сказать, что почти 85% всех деталей, которые поступают на сборку в машиностроении, свою окончательную форму и размеры приобретают в результате размерной обработки. К сожалению, только 15% деталей изготовляют методами обработки без удаления материала.

Большинство известных технологических процессов размерной обработки условно можно объединить в группы, общие по физическому механизму воздействия на обрабатываемый материал.

Первая группа – резание, ультразвуковая обработка и упрочнение поверхностным пластическим деформированием. Эти процессы характеризуются механическим воздействием на обрабатываемый материал при относительно небольших плотностях затрачиваемой энергии.

Процесс съема материала осуществляется в результате развития деформации и разрушения материала заготовки. Механизмы развития деформации и разрушения объясняются и описываются теорией дислокации физики твердого тела.

Вторая группа объединяет процессы электрохимической обработки (ЭХО). Они основаны на явлении анодного растворения при высоких плотностях тока (50–200 А/см) и удаления твердых и газообразных продуктов реакций потоком электролита. Съем металла в процессах ЭХО является результатом совместного развития разнородных и сложных явлений, которые описываются законами физики, гидродинамики, теории массо- и теплопереноса, электрохимии и теории поля.

Третья группа объединяет электроэрозионную, электронно-лучевую и лазерную обработки. Во всех процессах этой группы плавление и выброс материала происходят в результате мгновенного сосредоточения большой плотности энергии в небольшом объеме. Общим является то, что независимо от частиц, создающих концентрированный поток энергии (электроны, ионы, фотоны), процесс разрушения обрабатываемых материалов одинаков при всех видах воздействий. Особенность этих процессов – высокая плотность энергии, которая обусловлена необходимостью разрыва большого числа атомных связей (при плавлении, испарении, сублимации) в удаляемом материале.

Данные, приведенные в табл. 10.1, дают представление о технологических возможностях разных процессов размерной обработки и создают предпосылки для выбора того или иного процесса при изготовлении деталей.

Таблица 10.1

Технологические возможности процессов размерной обработки

Обработка

Удельный расход энергии, Дж/см3

Скорость процесса, м/с

Производительность,

см3/с

Точение

(1,7-2,5)•103

1,5-7,5

0,05-5,0

Протягивание

(2,5-3,7)•103

0,1-1,0

0,004-0,1

Пиление

(2,5-3,7)•103

0,1-1,6

0,01-1,0

Фрезерование

(5,0-7,5)•103

2,0-6,0

0,002-1,0

Развертывание

(1,2-3,0)•104

1,5-16,0

0,005-0,5

Шлифование

(5,5-7,0)•104

25,0-50,0

0,005-0,03

Ультразвуковая

(0,6-3,6)•106

3,0-4,0

0,00003-0,2

Гидроструйная

-

(1-2) •10-3

0,06-0,08

Электрохимическая

-4,3•105

(1-6)•10-5

0,0005-0,15

Электроискровая

(1,1-2,9)•106

(5-8)•10-2

0,017-0,18

Электроимпульсная

(3,5-7,1)•105

(5-8)•10-2

15-17

Электроконтактная

(2,3-4,6)•105

35,0-40,0

0,0002-0,0063

Электронно-лучевая

(2,4-5,8)•105

1,36•108

(1,0-2,0)•10-6

Плазменная

(5,0-8,0)•106

0,8-1,2

(1,0-2,0)•10-2

Лазерная

(2,8-4,7)•107

3•108

-

Среди общих признаков всех групп процессов размерной обработки можно отметить следующие:

  • • дискретность съема материала, которая на микроуровне объясняется периодичностью атомной решетки;
  • • квазистационарный характер процессов на малом отрезке времени;
  • • процессы не экстремальны по своим характеристикам; производительность, удельная энергоемкость, характеристики качества поверхностного слоя детали монотонно меняются в зависимости от параметров процесса;
  • • рабочий инструмент или рабочая энергия воздействуют на обрабатываемый материал по нормали к поверхности разрушения, в результате общие затраты энергии пропорциональны площади воздействия;
  • • процесс разрушения определяется концентрацией (плотностью) энергии, величина которой возрастает по мере перехода от механического воздействия к электрическому и тепловому.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>