Технологія інструментального виробництва (стр. 1 )

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

Технологія інструментального виробництва

Конспект лекцій

Суми

Видавництво СумДУ

2010

Технологія інструментального виробництва: конспект лекцій / Сєдінкін.- Суми: Вид-во СумДУ, 2010.-180 с.

Кафедра «Технологія машинобудування, верстати та інструменти»

Вступ

Для кожного типу виробництва (одиничного, серійного) технологія виготовлення інструмента має свої особливості. Однак загальна тенденція розвитку технології на сучасному етапі полягає у створенні гнучких технологічних систем, що забезпечують ефективну обробку як в умовах одиничного, так і серійного виробництва при мінімальних витратах часу на переналагодження системи при зміні розмірів або форми інструментів. Впровадженню таких систем сприяє типізація технологічних процесів виготовлення інструментів на базі їх технологічної класифікації. Типізація технологічних процесів, устаткування і оснащення проводиться з урахуванням класу інструмента й діапазону розмірів.

Кожний типовий технологічний процес можна розглядати як частину базового технологічного процесу, властивого технологічним особливостям виробництва того або іншого виду інструмента. Базовий технологічний процес містить у собі три механічні, два термічні й один складальний цикли і відбиває маршрут руху інструмента при їхньому виробництві.

Базовий технологічний процес - це найбільш повний процес, що охоплює всі типи виробництва. У конкретних умовах на його основі створюються спрощені процеси. Базовий технологічний процес містить у собі шість основних циклів виробництва інструментів.

Перший цикл – заготівельні операції пластичної, механічної, ковальсько-зварювальної й термічної обробки.

Другий цикл – основні формівні операції механічної обробки і пластичного деформування.

Третій цикл – основні операції термічної обробки (загартування, відпуск, обробка холодом).

Четвертий цикл – шліфувально-заточувальні операції.

П'ятий цикл – додаткова обробка інструмента (хіміко-термічна, нанесення покриттів, зміцнення й інші).

Шостий цикл – маркування, складання, консервація, упакування.

У такій послідовності написані розділи пропонованого конспекту. Крім того, припускаючи, що основний «фронт робіт» випускників спеціальності «технологія інструментального виробництва» - це інструментальні цехи машинобудівних підприємств, у конспекті наведені конкретні технологічні процеси виробництва деяких видів інструментів. Крім того подані технологічні основи виробництва штампів і прес-форм, а також верстатних пристроїв.

Розділ 1

Технологія заготовочного виробництва

Види заготовок

Початковими матеріалами, що надходять на заготовочні відділення інструментальних цехів і заводів, є прутки, поковки, стрічки, профільний прокат, штучні заготовки і т. п. Сортамент сталевих матеріалів - прутки і стрічки. У стані постачання, залежно від форми поперечного перетину і способу обробки, поверхні вони можуть бути:

гарячекатані:

- круглого перетину (ГОСТ 2590 - 71), діаметр 5 - 250мм;

- квадратного перетину (ГОСТ 2591 - 71) і (ГОСТ 4693 - 77) 5x5- - 250x250 і 40x40 - 250x250 мм;

- шестигранного перетину (ГОСТ 2879 - 69), 8 - 100мм;

- прямокутного перетину (ГОСТ 103 - 76), 11x4 - 100х60мм;

- стрічка (ГОСТ 4405 - 75), 3x12 - 80х300мм;

ковані:

- круглого перетину (ГОСТ 1133 - 71), діаметр 40 - 200мм;

- квадратного перетину (ГОСТ 1138-71), 40x40 - 200х200мм;

- стрічка (ГОСТ 4405-75) 3x12 - 80хЗ00мм;

що калібруються:

- круглого перетину (ГОСТ 7417 - 75), діаметр 3 - 100мм;

- квадратного перетину (ГОСТ 8559 - 75), 3x3 - 100x100мм;

- шестигранного перетину (ГОСТ 8560 - 78), 3 - 100мм;

Якісні, що калібруються (ГОСТ1051 - 73):

- круглого перетину (ГОСТ 7417), діаметр 5 - 100мм;

- квадратного перетину (ГОСТ 8559 - 75), 5x5 - 100x100мм;

- шестигранного перетину (ГОСТ 8560 - 78), 5 - 100мм. (Для всіх шестигранників зазначається діаметр вписаного кола);

із спеціальною обробкою (ГОСТ 14955 - 77) - сріблянка:

- круглого перетину діаметром 0,2 - 50мм - з вуглецевих і легованих інструментальних сталей і діаметром 1 -25мм - із швидкорізальних сталей (ГОСТ 9265-73).

Окрім прутків і стрічок, сталі можуть поставлятися у вигляді:

- заготовок сталевих прямокутних для штампів гарячого об'ємного штампування перетином 40x50, - 60x1250мм. (марки сталей за ГОСТ 5950 - 73);

- прутків із внутрішніми гвинтовими отворами для свердел спіральних з подачею СОЖ у зону різання. Діаметр прутків 14 - 38мм, діаметр гвинтових отворів 1,9 - 5мм. Матеріал прутків - швидкорізальні сталі Р6М5 і Р6АМ5, твердість прутків у стані постачання не більше 255 НВ. Довжина прутків 0,5 - 1,5м.

Підготовка заготовок

Розконсервування, правка, калібрування, оброблення на заготовки

Розконсервація здійснюється перед обробленням прутків, смуг на заготовки з метою підготовки їх для подальшої обробки.

Розконсервовування зводиться до видалення консервантів і очищення прутків, стрічок. При консервації густими мастилами прутки поміщають у шафи з електричним або повітряним підігрівом до 70 °С, а потім протирають ганчір’ям. При консервації тонкими плівками мастила вони просто протираються ганчір’ям, просоченим гасом або іншими розчинниками.

Правка і калібрування заготовок, прутків, стрічок здійснюється для зменшення їх кривини і поліпшення геометричної форми. Як устаткування використовуються правильно-калібрувальні стани, наприклад, моделі ПК290 для правки і калібрування прутків, стрічок або преса моделі Ал309 для правки зварних заготовок.

Розділення прутків і стрічок на штучні заготовки здійснюється декількома способами. Найбільш поширені такі.

1 Рубання на пресах або ножицях. Відрізняється високою продуктивністю праці. Проте її супроводжують деформації ділянок заготовки, можливість з’явлення тріщин у зоні рубання. Для зменшення деформації металу необхідно використовувати спеціальні бездеформаційні штампи. Для виключення виникнення тріщин прутки із швидкорізальних сталей діаметром більше 20мм підігрівають. Рубання здійснюють на універсальному або спеціальному устаткуванні.

2 Розрізання за допомогою пил (стрічкових, сегментних, дискових, плоских). Здійснюється на круглопиляльних, стрічкопиляльних або ножівкових верстатах. Застосовується, як правило, для оброблення заготовок великих перетинів. Забезпечує мінімальну ширину розрізу, досить високу продуктивність праці (особливо при застосуванні стрічкових пил із швидкорізальних сталей і пил, оснащених твердими сплавами). Недоліком є наявність задирок на виході пил, стрічок, неперпендикулярность розрізу, що вимагає додаткової механічної обробки і витрати матеріалу.

3 Розрізання на токарних і токарно-відрізних верстатах. Застосовується для оброблення прутків діаметром до 50мм. Основними перевагами розрізання на токарних верстатах являється: використання універсального обладнання, досить точне розміщення торців, можливість об'єднувати з відрізанням ряд операцій, наприклад, обробка фасок, проточок під зварювання та ін. Недоліком є невисока продуктивність, необхідність додаткового доопрацювання заготовок, пов'язаного з видаленням пупка, що виникає при відрізанні, поблизу осі заготовки, що перешкоджає її центруванню.

4 Розрізання на абразивно-відрізних верстатах. Здійснюється при нерухомій заготовці або заготовці, що обертається. Відрізняється високою продуктивністю ( швидкість різання досягає 150м/с). Торці заготовок, утворені при розрізанні заготовки, що обертається, мають досить правильне розташування. Торці, утворені при розрізанні нерухомої заготовки, часто скошені, особливо на виході круга, що вимагає додаткового знімання металу для виправлення положення торців. При дуже завищених режимах і розрізанні прутків із швидкорізальної сталі торці можуть підгартовуватися.

Окрім перелічених видів різання, останнім часом знаходять застосування і нові види: полум'яне, електроімпульсне, різання високонапірним струменем води - проте в інструментальному виробництві, окрім полум'яного, вони ще застосовуються рідко.

Кування

Поковки із швидкорізальної сталі. Кування заготовок із швидкорізальної сталі застосовують для поліпшення структури з карбідної неоднорідності, а також для зменшення припуску на механічну обробку. Куванню, як правило, піддають прокат діаметром більше 50мм.

Карбідна неоднорідність усувається тим краще, чим більший ступінь деформації, тому кування заготовок треба проводити шляхом зміни осідання і витягання. Для поліпшення структури зуборізального і різенарізного інструмента рекомендується проводити багатократне осідання заготовки з проміжним витяганням (коефіцієнт витяжки 60--70), що поліпшує структуру сталі і стійкість різального інструменту. Трикратне витягання і триразове осідання дає можливість понизити карбідну неоднорідність на один - півтора бали.

Температура нагріву для кування повинна бути не дуже високою, щоб уникнути зайвого окислення сталі і коагуляції карбідів при тривалому прогріванні заготовки. Верхня межа нагріву заготовок із швидкорізальної сталі Р9К5 і Р9К10 під кування рекомендується 1140-1180°С, нижня межа кінця кування прокату 900-920 °С для сталі Р6М5, верхня межа нагріву під кування 1080-1120 °С, нижня - 870-900 °С.

Зайва витримка і сповільнений нагрів при високих температурах підсилюють окислення і зневуглецювання.

Штампування

В умовах серійного і масового виробництва інструмента для наближення форми заготовок до форми готового інструмента рекомендується застосовувати штампування заготовок інструмента. В даний час застосовують гаряче штампування різців і насадкового інструмента (довбачів, насадкових фрез) і холодне штампування дискових відрізних пил, відрізних різців із стрічки, гнуття державок різців. Застосування штампування підвищує коефіцієнт використання металу на 25-50%, при цьому знижується неоднорідність карбіду металу, поліпшуються механічні властивості інструмента і знижується трудомісткість механічної обробки за рахунок зменшення припусків.

Як приклад на рисунках 1.1, 1.2 наведені схеми двоструминного штампу для безоблойного гарячого штампування довбачів. Підготовча канавка відкритого типу для осідання (рисунок 1.1) служить для зменшення ступеня деформації в остаточній канавці і створення центруючого заглиблення, за яким фіксується заготовка в остаточній канавці. При осіданні з нагрітої заготівки удаляется окалина. У канавці штампа закритого типу із замком (рисунок 1.2) отримується безоблойна заготовка.