Технология машностроения

Минералокерамика  успешно может применяться для  чистового обтачивания чугуна, сталей, неметаллических материалов и цветных металлов с большими скоростями и ограниченным числом перерывов в работе.

Абразивные материалы.

Большое место  в современном производстве деталей  машин занимают процессы шлифования, при которых используются различные абразивные инструменты. Режущими элементами этих инструментов служат твердые и теплоустойчивые зерна абразивного материала с острыми кромками.

Абразивные  материалы подразделяются на естественные и искусственные. К естественным абразивным материалам относятся такие минералы, как кварц, наждак, корунд и др. Естественные абразивные материалы отличаются большой неоднородностью, наличием посторонних примесей. Поэтому по качеству абразивных свойств они не удовлетворяют растущим потребностям промышленности.

В настоящее  время обработка искусственными абразивными материалами занимает ведущее место в машиностроении.

Наиболее распространенными  искусственными абразивными материалами  являются электрокорунды, карбиды кремния  и бора.

Электрокорунд получают электрической плавкой материалов, богатых оксидом алюминия, например, из боксита или глинозема в смеси с восстановителем (антрацитом или коксом).

Электрокорунд выпускается следующих разновидностей: нормальный, белый, хромистый, титанистый, циркониевый, монокорунд и сферокорунд.

Электрокорунд нормальный применяют для обработки различных материалов повышенной прочности: углеродистой и легированной сталей, ковкого и высокопрочного чугуна, никелевых и алюминиевых сплавов.

Электрокорунд белый может быть использован для обработки тех же материалов, что и электрокорунд нормальный. Однако из-за более высокой стоимости его применяют на более ответственных работах для операций окончательного и профильного шлифования, резьбошлифования, заточки режущего инструмента.

Рекомендуется применять электрокорунд хромистый для круглого шлифования изделий из конструкционных и углеродистых сталей при интенсивных режимах, где он обеспечивает повышение производительности на 20-30 % по сравнению с электрокорундом белым.

Электрокорунд титанистый марки используется в условиях тяжелых и неравномерных нагрузок. Электрокорунд титанистый применяется на операциях предварительного шлифования с увеличенным съемом металла.

Электрокорунд циркониевый имеет высокую прочность  и применяется в основном для обдирочных работ с большими удельными давлениями резания.

Монокорунд  предпочтителен для шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов, для прецизионного  шлифования сложных профилей и для  сухого шлифования режущего инструмента.

Сферокорунд целесообразно применять при обработке таких материалов, как резина, пластмассы, цветные металлы.

Карбид кремния  черный применяют для обработки  твердых, хрупких и очень вязких материалов; твердых сплавов, чугуна, стекла, цветных металлов, пластмасс. Карбид кремния зеленый используют для заточки твердосплавного инструмента, шлифования керамики.

Карбид бора В4С обладает высокой твердостью, высокой износоустойчивостью и  абразивной способностью. Вместе с  тем карбид бора очень хрупок, что  и определяет его применение в  промышленности в виде порошков и паст для доводки твердосплавных режущих инструментов.

Абразивные  материалы характеризуются такими основными свойствами, как форма  абразивных зерен, зернистость, твердость, механическая прочность, абразивная способность  зерен.

При обдирочных режимах с большим съемом металла требуются прочные абразивы, а при чистовом шлифовании и обработке труднообрабатываемых материалов предпочтительны абразивы с большей хрупкостью и способностью к самозатачиванию.

Алмазы и другие сверхтвердые материалы.

Алмаз как инструментальный материал получил в последние  годы широкое применение в машиностроении.

В настоящее  время выпускается большое количество разнообразного инструмента с использованием алмазов: шлифовальные круги, инструменты  для правки шлифовальных кругов из электрокорунда и карбида кремния, пасты и порошки для доводочных и притирочных операций. Значительные по размерам кристаллы алмазов применяют для изготовления алмазных резцов, фрез, сверл и других режущих инструментов. Область применения алмазного инструмента с каждым годом вес более расширяется.

Алмаз – самый  твердый из всех известных в природе  минералов.

Коэффициент теплопроводности алмаза в два и более раза выше, чем у сплава ВК8, поэтому тепло  от зоны резания отводится сравнительно быстро.

Возросшие потребности  в алмазном инструменте не могут  быть полностью удовлетворены за счет природных алмазов. В настоящее  время освоено промышленное производство синтетических алмазов из графита  при больших давлениях и высоких  температурах.

Синтетические алмазы могут быть различных марок, которые отличаются между собой прочностью, хрупкостью, удельной поверхностью и формой зерен.

Микропорошки  из природных алмазов имеют марки  АМ и АН, а из синтетических АСМ  и АСН⁷.

Микропорошки  марок АМ и АСМ нормальной абразивной способности предназначены для изготовления абразивного инструмента, которым обрабатывают твердые сплавы и другие твердые и хрупкие материалы, а также детали из стали, чугуна, цветных металлов при необходимости получения высокой чистоты поверхности.

Микропорошки  марок АН и АСН, имеющие повышенную абразивную способность, рекомендуются  для обработки сверхтвердых, хрупких, труднообрабатываемых материалов.

С целью повышения  эффективности работы алмазного  абразивного инструмента применяют  алмазные зерна, покрытые тонкой металлической пленкой. В качестве покрытий используют металлы с хорошими адгезионными и капиллярными свойствами по отношению к алмазу – медь, никель, серебро, титан и их сплавы.

Эльбор имеет  твердость, близкую к твердости  алмаза, такую же прочность и большую теплостойкость и не теряет режущих свойств при нагреве до 1500-1600 °С.

К числу новых  видов инструментальных материалов относятся сверхтвердые поликристаллы  на основе алмаза и кубического нитрида  бора.

Сверхтвердые  поликристаллы на основе алмаза особенно эффективны при резании таких материалов, как стеклопластики, цветные металлы и их сплавы, титановые сплавы.

Значительное  распространение рассматриваемых  композитов объясняется рядом присущих им уникальных свойств – твердостью, приближающейся к твердости алмаза, высокой теплопроводностью, химической инертностью к железу. Однако они обладают повышенной хрупкостью, что делает невозможным их применение в условиях ударных нагрузок.

Сплав силинит-Р  на основе нитрида кремния с добавками  окиси алюминия и титана занимает промежуточное положение между твердыми сплавами на карбидной основе и сверхтвердыми материалами на основе алмаза и нитрида бора. Как показали исследования, он может применяться при чистовом точении сталей, чугуна, сплавов алюминия и титана. Преимущество этого сплава заключается и в том, что нитрид кремния никогда не станет дефицитным.

Стали для изготовления корпусов инструментов

У сборного инструмента  корпуса и элементы крепления  изготовляются из конструкционных  сталей марок: 45, 50, 60, 40Х, 45Х, У7, У8, 9ХС и др. Наибольшее распространение получила сталь 45, из которой изготовляют державки резцов, хвостовики сверл, зенкеров, разверток, метчиков, корпуса сборных фрез, расточные оправки. Для изготовления корпусов инструментов, работающих в тяжелых условиях, применяют сталь 40Х. Она после закалки в масле и отпуска обеспечивает сохранение точности пазов, в которые вставляются ножи.

В том случае, когда отдельные части корпуса  инструмента работают на износ, выбор  марки стали определяется соображениями получения высокой твердости в местах трения. К таким инструментам относятся, например, твердосплавные сверла, зенкеры, у которых направляющие ленточки в процессе работы соприкасаются с поверхностью обработанного отверстия и быстро изнашиваются. Для корпуса подобных инструментов применяют углеродистую инструментальную сталь, а также легированную инструментальную сталь 9ХС. Корпуса алмазных кругов могут изготовляться из алюминиевых сплавов, а также алюмобакелитового пресс - порошка и керамики.

 

5. Норма времени станочной операции, методы определения технически обоснованных норм. (32)

 

Технически  обоснованной нормой времени (ТОНВ) на станочную операцию в единичном и мелкосерийном производстве является норма штучного времени с учетом подготовительно-заключительного времени, задаваемого на партию запуска деталей, и определяется по формуле⁸:

, мин (1)

Нормой времени  на станочную операцию в серийном производстве является норма штучного времени Т _шт .

Нвр = Тшт , мин (2)

Таким образом, для расчета ТОНВ на станочную операцию для любого типа производства необходимо рассчитать штучное время Тшт, которое определяется аналитическим методом дифференцированным или укрупненным способом.

1. Дифференцированный способ

Т_шт = Т_о + Т_в + Т _обс + Т _отл, мин (3)

где  Т_о – основное время на обработку заготовки на данной операции, мин; при многопереходной обработке оно складывается из времени на обработку на каждом переходе, т.е. То =  ∑ t _oi;

Т_в – вспомогательное время (на выполнение вспомогательных переходов), мин; оно определяется по формуле:

Т_в = (t _уст + t _пер + t’_пер + t _изм ) ´ К _tв , мин. (4)

 

где  t _уст  – время на установку заготовки в приспособление и снятие ее;

t _пер – время, связанное с переходом (т.е. на подготовку к выполнению каждого перехода в операции;

t’_пер – время на приемы, не включенные в комплекс: на изменение частоты вращения или подачи, установку каждого режущего инструмента   и т.п.);

t _изм – время на контрольные измерения всех контролируемых параметров в данной операции.

К _tв – коэффициент вспомогательного времени, зависящий от величины партии запуска.

Т_обс – время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, мин; задается в нормативах в процентах от оперативного времени Топ ;

Т_отл – время на личные потребности рабочего, мин;  задается в нормативах в процентах от оперативного времени Т_оп.

Таким образом, формулу 3 для определения  штучного времени можно представить  в виде:

 

 

где оперативное  времени Т_оп   определяется по формуле:

 

Т_оп = Т_о + Т_в, мин. (5)

2. Укрупненный способ

Для ускорения процесса нормирования применяют укрупненный  способ нормирования, который в зависимости  от типа производства выполняется последующей  методике:

1.   Для  мелкосерийного  производства

 

Определяем  Т_шт на станочную операцию по формуле⁹:

Т _шт =[ ( Т _ву + ( t _{нш 1}´ i + t _{нш 2} ´ i + ... + t _{нш i} ´ i )] ´ K _t, мин (6)

где Т _ву – вспомогательное время на установку и снятие заготовки, включая Т _обс и Т _отл, ; оно зависит от массы заготовки и способа установки ее в приспособлении , мин;

t _{нш -} неполное штучное время на обработку каждой поверхности, включает в себя t _о, t _пер и t _упр ,  мин;

i –  количество обрабатываемых поверхностей;

K _t – поправочный коэффициент, зависящий от величины партии запуска деталей.

2.   Для  серийного производства

Штучное время определяется по формуле 3, но основное время То рассчитывается, исходя из нормы времени на 100 мм длины обрабатываемой поверхности  Т_{о 100} , и определяется следующим образом:

 

где  То ₁₀₀ –   время на обработку 100 мм поверхности,   мин; находится по нормативам;

L – длина обработки, включающая длину обрабатываемой поверхности с учетом врезения и перебега режущего инструмента , мм.

Остальные составляющие штучного времени определяются по формуле 3.

 

6. Типовые технологические процессы обработки втулок. (54)

К классу втулок относятся детали со сквозным отверстием и с наружной гладкой или ступенчатой  поверхностью. Втулки широко используются в машинах. Основным техническим требованием большинства втулок является концентричность наружных и внутренних поверхностей и перпендикулярность одной или обеих торцовых поверхностей втулки ее оси.  
По форме втулки можно разделить на следующие четыре группы:

1) гладкие;