Выбор и подготовка заготовок - Технология механической обработки металлов

Технологии обработки металлов
Перейти к контенту

Главное меню:

Выбор и подготовка заготовок

Обработка на станках > Выбор и подготовка заготовок
Главная / Выбор и подготовка заготовок. Припуски
Выбор и подготовка заготовок. Припуски
В качестве заготовок для изготовления деталей могут применяться:

1) отливки чугунные, стальные, из цветных металлов;
2) поковки и штамповки;
3) заготовки из прокатанного материала — стали, железа, цветных металлов.
  Выбор того или другого вида заготовок зависит от конструктивных ‘ форм деталей, их назначения, условий работы их в собранной машине, испытываемых напряжений.

Фасонные детали, не подвергающиеся ударным нагрузкам, действию растяжения и изгиба, изготовляются обычно в виде чугунной отливки; для фасонных деталей,, испытывающих большие напряжения в машинах, работающих в тяжёлых условиях, применяются вместо чугунных отливок стальные. Из чугуна отливают станины, рамы, плиты, коробки, картеры, корпусы подшипников, шкивы, маховики и т. п.; из более мелких деталей — фланцы, втулки, кронштейны, шестерни и т. п.

Заготовки в виде поковок и штамповок применяются для деталей, работающих преимущественно на изгиб, растяжение, кручение и имеющих в разных своих частях значительную разницу в поперечных сечениях. При изготовлении поковок стремятся получить конфигурацию заготовки, приближающуюся к упрощенному очертанию детали. Достижение наиболее близкого геометрического подобия поковки и детали вызывает удорожание кузнечной работы и не вызывается необходимостью, так как окончательное придание формы детали производится на металлорежущих станках.

Заготовка в виде штамповки получается ковкой в штампах. Ковка в штампах применяется для крупносерийного и массового производства; она имеет значительные преимущества перед свободной ковкой. В штамповке получается более однородная структура металла, благодаря чему деталь получается более прочной. В штамповке достигаются размеры, наиболее близко подходящие к окончательным размерам детали; в некоторых производствах штамповки применяются без дальнейшей обработки или с очень незначительной обработкой. При изготовлении штамповок получается лучшее использование материала и уменьшение его расхода. Процесс изготовления штамповок протекает значительно быстрее и требует менее квалифицированной рабочей силы, чем свободная ковка. Стоимость штамповки получается ниже, чем поковки.


Чугунная втулка (отливка)
Чугунная втулка (отливка). Фиг.12
Заготовки из прокатанного материала (круглого, квадратного, шестигранного) применяются для деталей, по своей конфигурации приближающихся к какому-либо виду данного материала, когда нет значительной разницы в поперечных сечениях детали и когда представляется возможность для получения окончательной формы детали избежать снятия большого количества металла. За исключением валов детали, изготовляемые из прокатанного материала, имеют сравнительно небольшие размеры.

Всякая заготовка изготовляется с припуском против размеров чистой детали. Этот припуск для получения окончательных размеров детали снимается при механической обработке. Поверхности детали, не подвергающиеся обработке, припусков не имеют.

В качестве примеров на фиг. 12—15 даны изображений заготовок (отливки, поковки, штамповки и из проката). Из этих фигур видно, что контур готовой обработанной детали вписан в контур заготовки; разность размеров определяет припуск, т. е. тот слой, который подлежит снятию при механической обработке.



Шатун (поковка)
Шатун (поковка). Фиг.13
Внутреннее кольцо (штамповка)
Внутреннее кольцо (штамповка). Фиг.14
Заготовка винта из проката
Заготовка винта из проката. Фиг.15
Припуск должен иметь размеры, которые обеспечивали бы проведение необходимой для данной детали механической обработки; такой припуск называется нормальным. Установление нормальных припусков на обработку является весьма важным вопросом в технико-экономическом отношении.

Чрезмерные припуски вызывают излишние затраты на изготовление детали и тем самым повышают себестоимость её. Себестоимость детали слагается из трёх основных элементов: стоимости материала, производственной заработной платы и накладных расходов.

При увеличении припуска на обработку вес заготовки возрастает, материала требуется больше и, значит, стоимость заготовки и готовой детали повышается.

Снятие излишних припусков увеличивает затраты времени на обработку, а так как оплата рабочей силы находится в прямой зависимости от времени, то заработная плата на обработку заготовки с чрезмерными припусками возрастает. Поэтому для экономии времени обработки целесообразно давать такие припуски, которые можно удалить за один проход. На станках среднего размера за один проход можно снимать припуск до 6 мм на сторону.

Накладные расходы, входящие в себестоимость детали, выражаются установленным процентом, начисляемым на производственную заработную плату. Следовательно, с увеличением этой заработной платы увеличиваются и накладные расходы.
  В числе других накладных расходов можно указать на повышение расхода па режущий инструмент при наличии преувеличенных припусков на обработку. Это объясняется тем, что при увеличенных припусках приходится снимать излишний материал за несколько проходов, благодаря чему увеличивается основное время, а вместе с этим и все рабочее время.

Точно так же излишний припуск, вследствие увеличения глубины резания, зависящей от величины припуска, требует повышения мощности станка и, таким образом, увеличивает расход электроэнергии и, следовательно, увеличивает накладные расходы.

Излишние припуски повышают расходы на транспорт, так как вес заготовок и количество снимаемой стружки увеличиваются. Точно так же увеличивается расход на ремонт станков, так как для снятия лишнего количества металла станок должен работать с большим напряжением, вследствие чего увеличивается износ станка.

Как видно из изложенных соображений, чрезмерные припуски вызывают повышение всех трех основных элементов себестоимости детали.

С другой стороны, преуменьшенные припуски не дают возможности выполнить необходимую механическую обработку до желаемой точности и чистоты, в результате чего получается брак деталей, что также удорожает изделие.

Таким образом нормальные припуски обеспечивают необходимую механическую обработку при выполнении соответствующих требований в отношении чистоты и качества поверхности металла и точности детали и в то же время дают уменьшение расхода металла, уменьшение времени на обработку, снижение себестоимости изделий и увеличение производительности оборудования.

Устанавливая размеры припусков на обработку, необходимо указать допускаемые отклонения от этих размеров, т. е. указать допуски на размеры заготовки, так как получить заготовку точно установленных размеров не представляется возможным. Допускаемые отклонения в припусках не должны иметь значительных колебаний, так как при большой разнице в размерах заготовок создаются значительные затруднения в производстве; в этом случае приходится часто производить переналадку станков в соответствии с размерами заготовок, понижается точность работы в приспособлениях, ограничивается применение приспособлений и т. п.

Размеры припусков на обработку определяются в производственной практике различными способами: в зависимости от веса деталей, от габаритных размеров деталей, от конструктивных форм и размеров, от поперечных размеров и необходимой точности обработки. Многие заводы имеют свои таблицы припусков и допусков для заготовок, разработанные ими на основе длительного опыта применительно к характеру своего производства.

При установлении припусков на обработку иногда избегают получения точных заготовок, придавая им значительные припуски, считая при этом, что удаление лишнего металла выгоднее производить на металлорежущих станках. Такие соображения могут иметь место в отдельных случаях при небольших масштабах производства. Наиболее правильное решение можно получить только в результате экономических подсчётов, путём сопоставления стоимости детали при различных видах заготовок. В современном производстве, имеющем серийный или массовый характер, существует определённая и вполне рациональная тенденция максимального уменьшения припусков па обработку и получения заготовок, требующих возможно меньшей механической обработки, и даже получения таких деталей, которые не подвергались бы обработке снятием стружки на металлорежущих станках.

Величины припусков на обработку и допуски на размеры заготовок обусловливаются рядом факторов, степень влияния которых бывает различной для разных случаев. Основными факторами являются следующие:
а) материал заготовки,
б) конфигурация детали и её размеры,
в) характер заготовки и способ её изготовления,
г) требования в отношении механической обработки,
д) технические условия в отношении качества и чистоты поверхности и в отношении точности размеров детали.
 

Материал заготовок


Материал заготовокВ качестве материала заготовки может быть чугунное, стальное-литьё или литьё из цветных металлов, поковки и штамповки из легированной или углеродистой стали, поковки из слитка или прокатанного материала.

В деталях, получаемых отливкой, поверхностный слой имеет твёрдую корку. Для нормальной работы инструмента необходимо, чтобы глубина резания была больше толщины твёрдой поверхности корки литья, в соответствии с чем и должен назначаться припуск.
Толщина корки бывает различной: она зависит от материала, размеров отливки и способов литья.

При изготовлении поковок получается слой окалины, который при обработке сильно изнашивает режущий инструмент, а иногда этот слой настолько твёрд, что инструмент не может его обрабатывать.
Поэтому необходимо глубину резания брать больше толщины слоя окалины; при обработке углеродистых сталей глубина резания 1,5—2 мм является часто достаточной для работы не по окалине, для легированных сталей глубина резания должна быть больше — не менее 2 мм и выше — до 5 мм.

Поверхностный слой у штамповок обезуглероживается и разрушается, поэтому при обработке его необходимо снять.
Толщина этого слоя бывает различной: у штамповок из легированных сталей от 0,5 до 2 мм, у штамповок из углеродистых сталей от 0,5 до 2,5 мм в зависимости от конфигурации и размеров детали и других факторов, указанных ранее.

Для поковки из слитков припуски должны быть больше, чем для поковки из прокатанного материала, так как на поверхности болванок бывают трещины и пузыри, которые при прокатке уменьшаются по своему поперечному сечению.

Конфигурация детали и ее размеры


Конфигурация детали и ее размерыЗаготовку сложной конфигурации получить свободной ковкой затруднительно, поэтому, вследствие необходимости упрощения форм заготовки, приходится увеличивать припуски на обработку.

В штамповках сложной конфигурации распределение (течение) материала соответственно требуемой форме детали затрудняется, в связи с этим могут появиться дефекты в материале; вследствие этого Для таких штамповок необходимо увеличивать припуск.

В отливках сложной конфигурации с целью достижения более или менее равномерного застывания металла необходимо делать плавные, постепенные переходы от тонких стенок к толстым, не допуская резкой разницы в поперечных сечениях; это требование вызывает необходимость в увеличении припусков.

При изготовлении крупных поковок необходимо считаться с усадкой, которая в крупных изделиях достигает значительных размеров; в силу этого для таких деталей припуски должны быть увеличены.
 

Характер заготовки и способ ее изготовления


Характер заготовки и способ ее изготовленияПо характеру и способу получения различают следующие заготовки: отливки, поковки, штамповки, заготовки из прокатанного материала.
Отливка может быть изготовлена посредством машинной или ручной формовки, заливкой в земляную форму, отливкой в металлическую форму, отливкой под давлением.

В зависимости от характера заготовки и способа её изготовления, величины припусков и допуски на размеры заготовки будут различными.
Так, для литой детали припуск в отливке, изготовленной посредством ручной формовки, будет больше, чем в отливке машинной формовки; точно так, же припуск в отливке, полученной в земляной форме, будет больше, чем в отливке, полученной в металлической форме, а припуски в отливках под давлением будут меньше, чем в отливках, выполненных в металлических формах.

Если сравнить припуски поковок и штамповок для одних и тех же деталей, то припуски у поковок всегда будут больше, чем у штамповок.

В заготовках из прокатанного материала припуски меньше, чем в заготовках отливных, кованых или штампованных; в заготовках из проката размер припуска должен обеспечить необходимую точность и чистоту поверхности, получаемой после механической обработки.
В некоторых случаях приходится увеличивать припуски заготовок, вследствие необходимости создать условия для возможности осуществления механической обработки.
Так, например, при обработке тел вращения иногда необходимо давать припуски для установки в центрах, или увеличивать длину заготовки для возможности её зажима в патроне станка.


Требования к механической обработке деталей


Требования к механической обработке деталейВ соответствии с требованиями, предъявляемыми к детали в отношении чистоты поверхности и точности размеров, принимается тот или иной способ обработки.
Для каждой промежуточной операции механической обработки необходимо оставлять припуск, снимаемый резцом за один или несколько проходов.
Таким образом общий припуск зависит от способов механической обработки, требующейся для изготовления детали по техническим условиям.

Если по характеру детали требуется термическая обработка, то необходимо иметь в виду, что деталь при термической обработке несколько деформируется, и размеры ее изменяется; в связи с этим при необходимости произвести термическую обработку нужно увеличивать размеры припусков на механическую обработку.

Технические условия в отношении качества и чистоты поверхности и в отношении точности размеров детали

Требования, предъявляемые к детали в соответствии с техническими условиями на её приёмку, обусловливают величину припуска:
чем выше эти требования, тем больше Должен быть припуск.
Если по техническим условиям требуется, чтобы поверхность металла была чистой, без каких-либо дефектов — расслоений, волосовин (флокепы), черноты, раковин, — то припуск приходится увеличивать для удаления с поверхности металла всех этих недостатков.
Если требуется, чтобы поверхность была гладкая, то необходимо давать припуск, позволяющий произвести после черновой обработки ещё и чистовую.
Если размеры детали должны быть выполнены точно в пределах определённых допусков, то припуск должен обеспечить возможность чистовой обработки, для чего размеры его необходимо увеличить.
Припуски на заготовки (пруток, поковка, штамповка, отливка)
Припуски на заготовки (пруток, поковка, штамповка, отливка).
 

Подготовка заготовок


 Подготовка заготовок для обработки на металлорежущих станках производится в тех же цехах, где изготовляются заготовки. Подготовка заключается в том, что заготовке придаётся такое состояние или вид, при которых можно производить механическую обработку.
Подготовка имеет различный характер в зависимости от рода заготовки.
Отливки после извлечения из форм подвергаются обрубке и очистке. Эти операции выполняются в литейном цехе.
Литники, прибыли, заливы и все неровности, полученные па отливке, или срубаются вручную зубилом и зачищаются напильником, или удаляются при помощи пневматических зубил, циркулярных пил и наждачных кругов.
Очистка литья от пригоревшего к пoповерхности формовочного материала производится различными способами: вручную проволочными щётками, вращающимися проволочными щётками, в пескоочистительных камерах, на вращающихся пескоструйных столах, во вращающихся барабанах, на наждачных станках, при помощи наждачных кругов с гибким валом. Стальные отливки отжигаются.
При быстром охлаждении серого расплавленного чугуна наружный слой отливки быстро остывает, и изделие получает твёрдую корку белого чугуна (отбеливание). Для уменьшения твёрдости этой корки отливку подвергают отжигу, благодаря чему улучшаются условия механической обработки заготовки.
Для предохранения заготовок (отливок, поковок, заготовок из проката) от окисления и покрытия ржавчиной, что ведёт к порче и разрушению металла, простым средством является окраска. Краска должна хорошо приставать к поверхности металла и не давать трещин; она должна быть непроницаемой для сырости и не должна подвергаться действию сырости; она также не должна разъедать металл.
При продолжительном хранении заготовок окраску следует возобновлять.
Наиболее часто применяется охра (из окислов железа, или сурик из окислов свинца).
Краски из окислов железа нельзя считать пригодными для предохранения металла от порчи; наоборот, они способствуют порче. Лучшей краской является сурик, хорошо пристающий к металлической поверхности и не оказывающий окисляющего действия на металл.
Сурик, химически соединяясь с льняным маслом, образует на поверхности металла прочный слой, не пропускающий сырости и газов. Перед покрытием суриком металл цеобходимо предварительно хорошо очистить от грязи и окалины.
Для удобства хранения и сортировки заготовок, для наиболее быстрой подачи их к рабочим местам, а также во избежание смешивания в цехах и на складах необходимо производить соответствующую маркировку заготовок по установленному на данном заводе порядку.
Tehnologija-obrabotki-metallov.ru
При копировании материалов с сайта активная обратная ссылка на источник обязательна
Назад к содержимому | Назад к главному меню