4.2 Методи обробки заготовок

У механічних цехах середнього та малого масштабу попередня обробка заготовок, тобто виконання заготівельних операцій, зазвичай проводиться в заготівельному відділенні, яке часто розташовується при цеховому складі заготовок і матеріалів. При наявності на заводі декількох великих механічних цехів замість заготівельного відділення організовується самостійний заготівельний цех, який обслуговує всі металообробні цехи заводу.

Обробка різанням.

Задані форми, розміри та якість поверхонь деталей машин досягаються в основному обробкою різанням; обробку різанням поділяють на обдирку, чорнову, напівчистову та чистову. Для отримання точних розмірів мінімальної шорсткості поверхні застосовують тонку обробку.

Обдирання - попередня обробка різанням заготовок, отриманих литтям, куванням або прокаткою. Обдирканню піддають великі поковки та відливки. Обдиранням зменшують просторові відхилення та похибки форми вихідної заготовки.

Чорнову обробку використовують для заготовок, що піддавалися обдиранню, для великих штампованих заготовок.

Напівчистову обробку застосовують, коли при чорновій обробці не може бути видалений весь припуск або коли до точності геометричних форм оброблюваної заготовки та просторовим відхиленням її елементів пред'являються підвищені вимоги.

Чистову обробку застосовують як остаточну або проміжну під подальшу обробку. Одноразовій чистовій обробці піддають заготовки, отримані методами, що забезпечують високу точність їх виконання (штампування по першій групі точності, лиття в кокіль, лиття по виплавленій моделі тощо) на режимах, близьких до режимів тонкої обробки.

Тонку обробку різцями застосовують як метод остаточної обробки зовнішніх і внутрішніх циліндричних поверхонь (замінює шліфування) і здійснюють при високих швидкостях різання, малих глибинах різання (0,05-0,5 мм) на спеціальних верстатах.

Фрезерування - обробка металів і неметалічних матеріалів зняттям стружки, при якій ріжучий інструмент - фреза - здійснює обертальний рух, а оброблювана заготовка - поступальний. Застосовується для обробки площин, криволінійних поверхонь деталей, різьбових поверхонь, зубчастих і черв'ячних коліс та ін. При обробці фрезами розрізняють чорнове, напівчистове, чистове, а при обробці торцевими фрезами й тонке фрезерування.

Свердління - утворення зняттям стружки отвору в суцільному матеріалі за допомогою свердла, зазвичай здійснює обертальний і поступальний руху відносно своєї осі (при свердлінні отворів на свердлильних верстатах обертається інструмент (свердло); при свердлінні на токарних верстатах (а також на верстатах для глибокого свердління) звичайно обертається оброблювана деталь).

Зенкування - чистова обробка отворів зенкером після свердління, у відливках, після гарячого або холодного пробивання отворів у поковках або штамповках, циліндричних заглиблень під головки або шийки гвинтів і т. п.

Розгортання - чистова обробка конічних і циліндричних поверхонь за допомогою металорізального інструмента - розгортки. Розгортання отворів застосовують як метод остаточної обробки або як метод, що передує хонінгуванню, тонкому розточуванню, притиранню. Розгортання використовують для одержання отворів точного діаметру.

Протягування - спосіб обробки різанням внутрішніх і зовнішніх поверхонь заготовок на протяжних верстатах. При протягуванні застосовують багатолезовий різальний інструмент - протяжку. Протягуванням обробляють наскрізні отвори, пази будь-якого перетину (шпонкові канавки), плоскі та криволінійні поверхні, а також зовнішні поверхні обертання. Протягування отворів роблять після свердління, а пазів і зовнішніх поверхонь - за необробленої поверхні.

Шліфування - чистова обробка поверхонь деталей абразивними інструментами Шліфування застосовують як метод попередньої і остаточної обробки. Обдирочне шліфування часто використовують для одержання базових поверхонь у дрібних і середніх відливках.

Хонінгування - обробка поверхонь заготовок спеціальним інструментом - хоном, забезпеченим дрібнозернистими абразивними брусками; хон обертається й одночасно здійснює зворотно-поступальний осьовий рух; в результаті на оброблюваній поверхні утворюється дрібна сітка пересічних рисок від абразивних зерен, що добре утримує мастило. Хонінгуванням усувають конусоподібність та овальність отвору без зміни положення його осі. Хонінгування поділяють на попереднє, чистове і тонке в залежності від припуску, що знімається та зернистості абразивних брусків.

Суперфінішування - тонка оздоблювальна обробка поверхні заготовок брусками із мікропорошкових абразивних матеріалів. Заготовка, зазвичай, обертається або рухається поступально, а брусок здійснює складний коливальний рух при малому, але постійному тиску на заготовку.

Притирання - доведення деталей, що працюють в парі (пари зубчастих передач, пари клапанів двигунів, плунжерні пари паливної апаратури тощо), для забезпечення найкращого контакту робочих поверхонь.

Полірування - обробка матеріалів до отримання дзеркального блиску поверхні. Полірування проводять м'яким полірувальних колом з нанесеною на нього полірувальною пастою або струменем абразивної рідини. Обробка поверхонь із застосуванням притиральних і полірувальних паст базується на одночасній дії інструменту (притира або полірувального м'якого кола) і поверхнево-активних речовин, що містяться в пастах. На відміну від притирання полірування не підвищує точність обробки.

Електромеханічна обробка.

Це спосіб остаточної обробки металевих виробів різанням або тиском, супроводжується місцевим нагріванням поверхні електричним струмом поблизу формотворного інструменту.

Електромеханічну обробку здійснюють в умовах місцевого нагріву шару металу, що знімається при підводі в зону різання електричного струму великої сили (300-1000 А) і малої напруги (1-5). При електромеханічному згладжуванні відбувається деформування мікронерівностей поверхні, що нагрівається, із допомогою електричного струму. Інструментом служить ролик або полірувальник. Поєднання теплового (температура в зоні контакту інструмента і заготовки досягає 800-900° С) і силового дії змінює структуру і механічні властивості поверхневого шару, підвищуючи його твердість і зношуваність.

Електроерозійна (електрофізичних) обробка.

Цей спосіб обробки металів ґрунтується на тепловій дії імпульсів електричного струму, між електродами - інструментом та оброблюваною заготовкою. Має чотири різновиди: електроіскрова, електроімпульсна, анодно-механічна та електроконтактна.

а) електроіскрова обробка заснована на дії короткочасних іскрових розрядів (тривалість менше однієї стотисячної частки секунди) на оброблюваний матеріал. Для отримання іскрових розрядів використовують електричний генератор імпульсів обмеженої потужності. Цю обробку застосовують для прошивання отворів малого діаметра, різання вузьких пазів і вирізання по контуру;

б) електроімпульсна обробка полягає в послідовному збудженні розрядів між поверхнями інструменту та заготовки з допомогою імпульсів напруги, що виробляються спеціальним генератором, що дає більш тривалий і потужний дуговий розряд;

в) при анодно-механічній обробці для створення короткочасних розрядів використовують швидке переміщення інструменту відносно оброблюваної заготовки. Інструментом служить металевий диск, що обертається, металева стрічка або дріт. В зону обробки подається електроліт. На поверхні заготовки утворюється струмонепровідна плівка. У місцях контакту заготовки з інструментом, вона видаляється. За допомогою анодно-механічного процесу можна різати прокат та прорізати пази;

г) при електроконтактній обробці для створення короткочасних розрядів використовують швидке переміщення інструменту відносно оброблюваної заготовки без подачі електроліту.

Електрохімічна обробка.

Це спосіб обробки виробів в потоці електроліту. При обробці використовують постійний струм напругою 12 - 25 В і дешевий електроліт (водний розчин кухонної солі). Застосовують при виготовленні деталей складної конфігурації (штампи, прес-форми та ін.), для гравірування, згладжування країв, зняття задирок та т. п.

Електроабразивна обробка.

Спосіб заснований на електрохімічному розчиненні твердого матеріалу при одночасному видаленні продуктів розчинення із зони обробки. Цей метод відрізняється від анодно-механічної обробки тим, що використовується тільки один інструмент - електропровідний абразив з графітовим наповнювачем, який є одночасно й катодом, й інструментом.

Ультразвукова обробка

Спосіб полягає у впливі ультразвуком на речовину. Застосовують для обробки заготовок з матеріалу підвищеної крихкості (тверді сплави, скло, кварц, мінералокераміка, алмаз, германій, кремній і ін). При цьому отримують глухі та наскрізні отвори різного діаметру, вузькі пази, різьблення, виконують обробку поверхонь обертання та інші операції. При ультразвуковому шліфуванні та хонінгуванні забезпечується зменшений тиск абразивного інструменту на оброблювану заготовку та відбувається менше засолювання інструменту.

Електрофізико-термічна обробка.

Здійснюють за допомогою джерела тепла, що утворюється в результаті концентрації енергії пучка електронів, іонів, фотонів і випаровування матеріалу. До таких методів відноситься електронно-променева, іонно-променева та світло-променева (лазерна) обробка. Ці методи застосовують для прошивки дрібних отворів і пазів в тонких деталях, а також для їх розрізання.

Обробка дуговим плазмовим струменем.

Проводиться за допомогою горіння, в якому дуговий розряд виникає у вузькому електрично нейтральному каналі між двома електродами. Уздовж стовпа дуги пропускають газ, який в зоні розряду іонізується, набуває властивості плазми та виходить з пальника у вигляді яскравого струменя, що має температуру 15000°С. З допомогою цього виду обробки можна наносити покриття та різати заготовки з різноманітних матеріалів - провідників, напівпровідників і діелектриків. Крім різання пальниками можна здійснювати стругання поверхонь, підготовку кромок листів з нержавіючої сталі та інших металів і сплавів під зварювання.

Термічна та хіміко-термічна обробка.

Цю обробку застосовують для зміни фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей металів, що визначають технологічні та експлуатаційні характеристики деталей.

При термічній обробці відбуваються структурні та фазові зміни, а також зміни напруженого стану металу. Основні види термічної обробки - відпал, нормалізація та відпуск, поліпшення та старіння.

Хіміко-термічна обробка протікає з дифузійним насиченням поверхневих шарів заготовки різними елементами; при цьому хімічний склад поверхневого шару змінюється. До хіміко-термічній обробки відносяться цементація, азотування, ціанування, алітування, хромування та ін.