2020-06-12
158
Припуски на механическую обработку зависят от ряда факторов: материала заготовки, ее конфигурации, размера, вида и способа изготовления; высоты микронеровностей, оставшихся от предшествующей обработки; толщины дефектного поверхностного слоя.
При назначении припусков следует иметь в виду, что малые припуски при наличии твердой литейной корки быстро изнашивают режущий инструмент, а большие – требуют дополнительного времени на обработку деталей и увеличивают расход металла.
Назначать припуски следует с учетом термической обработки, результатом которой может быть деформация деталей. Суммарный припуск перераспределяется между предварительной (черновой) и окончательной (чистовой) обработками. Рекомендуется на черновую обработку оставлять до 60 % суммарного припуска, а на чистовую – до 40 %. Припуски на механическую обработку для различных видов механической обработки приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Припуски на обработку наружных поверхностей тел вращения
|
|
|
|
Вид обработки вала |
Длина вала (свыше – до), мм | Припуск на диаметр 2 z для интервала диаметров (свыше – до), мм | |||||
| от 10 до 18 | от 18 до 30 | от 30 до 50 | от 50 до 80 | от 80 до 120 | от 120 до 180 | ||
| Черновое точение с установкой в патроне и центрах: – отливок: – из серого чугуна; – ковкого чугуна; – бронзы; – горячештампованных заготовок; –кованой поковки; – холодноштампованной заготовки; – покрытий, нанесенных: – ручной дуговой наплавкой; – вибродуговой наплавкой; – наплавкой под флюсом; – наплавкой в среде углекислого газа; – плазменной наплавкой; – аргонно-дуговой наплавкой; – электроконтактной наплавкой |
 ≤ 10
| - 2,0 - 1,2 2,0 1,5 2,8 1,6 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 | - 2,0 2,5 1,5 2,0 1,5 2,8 1,7 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 | 3,0 2,5 2,5 1,6 2,5 2,0 3,0 1,8 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 | 3,5 3,0 3,0 2,5 3,0 2,0 3,2 2,1 1,5 1,5 1,5 1,5 1.5 | 4,0 3,0 3,5 2,5 3,0 2,5 3,3 2,2 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 | 5,0 4,0 4,5 4,0 5,0 4,0 3,4 2,2 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 |
| Чистовое точение после чернового | от 90 до 300 300…500 500…800 | 1,0 1,1 - | 1,2 1,3 1,4 | 1,2 1,4 1,5 | 1,4 1,5 1,6 | 1,5 1,6 1,7 | 1,7 1,8 1,9 |
| Шлифование газотермических покрытий | До 100 100…200 200…400 400…700 | 0,40 | 0,50 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,20 |
| Шлифование покрытий, нанесенных железнением | До 100 100…200 200…400 400…700 | 0,20 | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,35 | 0,40 |
| Шлифование покрытий, нанесенных хромированием | До 100 100…200 200…400 400…700 | 0,10 | 0,10 | 0,15 | 0,15 | 0,20 | 0,20 |
| Шлифование после чистового обтачивания | До 100 100…200 200…400 400…700 | 0,25 0,30 - - | 0,30 0,35 0,40 - | 0,30 0,35 0,40 0,45 | 0,35 0,40 0,45 0,55 | 0,45 0,50 0,55 0,60 | 0,50 0,55 0,60 0,65 |
| Чистовое шлифование после чернового | До 100 100…200 200…400 400…700 | 0,05 0,10 - - | 0,10 0,15 0,20 - | 0,15 0,20 0,25 0,30 | 0,20 0,25 0,30 0,35 | 0,25 0,30 0,35 0,40 | 0,30 0,35 0,40 0,45 |
| Шлифование после чистового обтачивания закаленных заготовок | от 90 до 100 100…300 300…600 600…1000 | 0,30 0,35 - - | 0,35 0,40 0,45 - | 0,40 0,50 0,55 0,70 | 0,45 0,55 0,65 0,75 | 0,55 0,60 0,70 0,80 | 0,6 0,7 0,8 - |
Таблица 2. Операционные припуски при фрезеровании и шлифовании плоских поверхностей, мм
|
|
|
|
Обработка | Размеры поверхности, мм | Припуск z на размер при толщине заготовки, мм | |||
| Ширина (свыше – до) | Длина | от 6 до 30 | св.30 до 50 | св. 50 | |
|
Получистовое фрезерование после чернового | До 200 | До 100 100…250 250…400 | 1,0 1,2 1,5 | 1,0 1,5 1,7 | 1,5 1,7 2,0 |
| 200…400 | До 100 100…250 250…400 | 1,2 1,5 1,7 | 1,5 1,5 2,0 | 1,7 2,0 2,5 | |
|
Чистовое фрезерование после получистового | До 200 | До 100 100…250 250…400 | 0,7 1,0 1,0 | 1,0 1,0 1,2 | 1,0 1,3 1,5 |
| 200…400 | До 100 100…250 250…400 | 1,0 1,0 1,0 | 1,0 1,2 1,2 | 1,3 1,5 1,5 | |
|
Окончательное шлифование термически обработанных и необработанных деталей | До 200 | До 100 100…250 250…400 | 0,3 0,3 - | 0,5 0,5 0,5 | 0,5 0,5 - |
| 200…400 | До 100 100…250 250…400 | 0,3 - - | 0,5 0,5 0,5 | 0,5 - - | |
Шероховатость поверхности и точность обработки при различных видах механической обработки деталей приведены в таблице 3.
Таблица 3. Шероховатость поверхности и квалитеты при различных видах обработки деталей
| Вид обработки | Ra, мкм | Квалитет |
| Наплавка: ручная дуговая под слоем флюса в среде углекислого газа вибродуговая | — — — — | 17 15 – 16 16 – 17 16 – 17 |
| Обтачивание при продольной подаче: обдирочное получистовое чистовое тонкое (алмазное) | 100 – 25 12,5 – 8,0 6,3 – 4,0 0,80 – 0,40 | 17 – 15 14 – 12 10 – 9 7–6 |
| Обтачивание при поперечной подаче: обдирочное получистовое чистовое тонкое | 100 – 25 12,5 – 6,3 3,2 1,6 – 0,80 | 16 – 17 15 – 14 13 – 11 11 – 8 |
| Растачивание: черновое получистовое чистовое тонкое (алмазное) | 100 – 50 25 – 12,5 3,2 – 1,6 0,80 – 0,40 | 17 – 15 14 – 12 9 – 8 7–6 |
| Развертывание: получистовое чистовое тонкое | 12,5 – 6,3 3,2 – 1,6 0,80 – 0,40 | 10 – 9; 8 7 – 8 7 – 6 |
| Шлифование круглое: получистовое чистовое тонкое | 6,3 – 3,2 1,6 – 0,80 0,40 – 0,20 | 9– 8 8 – 7 6–5 |
| Шлифование плоское: получистовое чистовое тонкое | 6,3 – 3,2 1,6 – 0,80 0,40 – 0,20 (0,050) | 11 – 8 8 – 7 6 – 5 |
Поверхности деталей, восстановленные наплавочными процессами, обладают по сечению неоднородными физико-механическими свойствами, химическим составом и микроструктурой. Механические свойства наплавленного слоя (прочность, твердость и др.) зачастую значительно выше, чем у материала самой детали.
К особенностям наплавленных деталей также относятся макронеровности наплавки, неметаллические включения и пористость наружного слоя. Толщина наносимого покрытия значительно больше величины износа. Так, для компенсации износа Δиз = 0,2–0,5 мм наплавляют слой до hсл = 1,0–1,2 мм. Эти факторы оказывают значительное влияние на технологию и трудоемкость обработки резанием наплавленных на детали слоев.
Для механической обработки покрытий применяются методы лезвийной и абразивной обработки.
При обработке износостойких покрытий, полученных электрохимическим осаждением и газотермическим напылением, применяют, как правило, абразивную обработку. Шлифование хромированных деталей с применением абразивного (алмазного) инструмента является практически единственным способом их механической обработки, так как покрытие имеет высокую микротвердость и малую толщину. Несоблюдение условий и режимов шлифования ведет к отслаиванию покрытия или образованию шлифовочных трещин и прижогов, вероятность появления которых значительно выше, чем при шлифовании деталей без хромового покрытия.
|
|
|
При шлифовании стальных деталей, восстановленных хромированием, рекомендуются абразивные круги и режимы резания со следующими параметрами:
– припуск на шлифование назначают в пределах 15–30 % толщины слоя хромового покрытия;
– шлифовальные круги: материал – нормальный или белый электрокорунд на керамической связке, зернистость 20–40, твердость СМ1, С1;
– режимы шлифования: окружная скорость круга V = 25–35 м/с, скорость детали Vд = 10–20м/мин, продольная подача S = 0,15–0,30 мм/об, глубина t = 0,005–0,0012 мм, расход СОЖ не менее qж = 0,3 л/с.
При шлифовании деталей с хромовыми покрытиями в целях уменьшения вероятности появления шлифовочных трещин рекомендуется не подводить к детали круг при неустановившемся режиме его вращении, т. е. в момент разгона и остановки круга; выход круга за торец (конец) детали не должен быть более половины высоты круга.
Детали, восстановленные хромированием и железнением, нецелесообразно шлифовать алмазными кругами. В первом случае износ кругов выше, а производительность ниже примерно в 2 раза по сравнению со шлифованием кругами из электрокорунда. Во втором случае наблюдается быстрое засаливание алмазных кругов. Алмазная обработка гальванопокрытий наиболее эффективна при отделочных методах обработки (полирование, выглаживание и др.).
Детали, восстановленные железнением, могут быть подвергнуты как шлифованию, так и точению. Шлифование мягких покрытий (HV < 5000 МПа) рекомендуется выполнять кругами из электрокорунда на керамической связке зернистостью 16–25 мягкой или среднемягкой твердости (от М1–М3 до СМ1–СМ2) при скорости круга 25–30 м/с. При шлифовании твердых покрытий (HV ≥ 5000 МПа) рекомендуется применять круги из зеленого карбида кремния, который обеспечивает повышение стойкости до 2 раз, а производительности до 1,5 раз по сравнению с кругами из электрокорунда такой же характеристики. Режимы шлифования: скорость круга V = 25–35 м/с, скорость детали Vд = 20–30 м/мин, продольная подача S = 1,0–1,6 мм/об, глубина t = 0,01–0,02 мм, расход СОЖ – не менее qж = 0,25 л/с.
|
|
|
Сложной задачей является обработка резанием поверхностей, восстановленных наплавкой или напылением износостойких порошков. Такие покрытия состоят из карбидов высокой твердости и вязкой металлической основы. При их обработке наиболее эффективно шлифование абразивным (в том числе алмазным) инструментом, а также электрофизические и электрохимические методы обработки. Особую трудность вызывает обработка газотермических покрытий, полученных на основе самофлюсующихся порошков системы Ni-Cr-B-Si или порошков, содержащих карбиды и бориды тугоплавких металлов. Газотермические покрытия шлифуют абразивными кругами из белого (24А) и титанистого (91А) электрокорундов на керамической связке или кругами из зеленого карбида кремния (64С) на бакелитовой связке. Однако круги из этих материалов быстро засаливаются, их необходимо часто править. Так, при шлифовании покрытия ПГ-ХН80СР2 расход электрокорундового круга в 2,5–3 раза превышает количество сошлифованного металлопокрытия.
При восстановлении быстроизнашиваемых деталей методами наплавки толщина наплавленного слоя может достигать 10 мм и более, а припуск на механическую обработку может составлять несколько миллиметров. Поэтому для механической обработки наплавленных покрытий с учетом требований к уровню точности размеров и параметров шероховатости обработанной поверхности наиболее часто используют сочетание лезвийной и абразивной обработки. В то же время в случае использования резцов с режущим элементом из сверхтвердых материалов на основе алмаза или кубического нитрида бора шлифовальные операции могут быть исключены из технологии механической обработки износостойких труднообрабатываемых наплавленных покрытий.
В ремонтной технологии абразивный алмазный инструмент находит наибольшее применение на операциях хонингования, полирования, выглаживания, т. е. при финишной обработке деталей, где окончательно формируются точностные и качественные параметры восстановленных поверхностей.
Механическую обработку наплавленных слоев при твердости до HRC 40 рекомендуется выполнять лезвийной обработкой резцами с пластинками из сплава ВК6, ВК8, Т15К6, ЦМ-322 при скорости V = 30–35 м/с. Обработку наплавленных поверхностей твердостью до HRC 41–46 рекомендуется производить точением лезвийным инструментом с пластинками из твердых сплавов ВК6, Т15К6, Т15К10, Т30К4 со снижением скорости резания на 15–20 % или выполнять их шлифование кругами из электрокорунда хромистого на керамической связке при твердости CM1–СМ2. Для чернового точения поверхностей с твердостью HRC 46–62, рекомендуется инструмент из мелкозернистых твердых сплавов ВК3М и ВК6М. Обязательным условием для черновой обработки является применение резцов с отрицательными передними углами, обеспечивающими повышенную прочность рабочей части резца. Для чистовой обработки наплавленных деталей с повышенной твердостью рекомендуется инструмент из сверхтвердых материалов: эльбор-Р, гексанит-Р и др..
В таблице 4 приведены геометрические параметры лезвийного инструмента и режимы резания наплавленных поверхностей.
Таблица 4. Рекомендуемые материалы режущего элемента и геометрические параметры инструмента, режимы резания при точении деталей, восстановленных нанесением различных покрытий
|
Метод нанесения покрытия |
Материал режущей части резца | Геометрические параметры инструмента | Режим резания | |||||||
| Угол резца, º | Радиус при вершине r, мм | Скорость резания, м/мин | Подача, мм/об
| Глубина резания, мм | ||||||
| передний γ | главный задний α | главный в плане φ | вспомогательный в плане φ 1 | наклона главной режущей кромки λ | ||||||
| Вибродуговая наплавка: проволокой Нп-65Г в жидкой среде |
ВК6М, Т15К6, ВК8 ЦМ-332 | 11 | 10 | 27–28 | 14–15 | 13 | 1,0 | 40 | 0,12 |
0,5…0,6
 0,2…0,4
|
| проволокой Св-08 в жидкой среде | – 5
 10
| 10
12
| 32
 38
| 15 | 5
0
| 0,5 | 60
 90
| 0,23
0,11
| 0,8…1,0
0,4…0,5
| |
| Электродуговая наплавка: проволокой 30ХГСА под флюсом АН-348А | Т15К10 | –5 | 8 | 45 | 45 | 5 | 1,0 | - | - |
0,5…0,6
0,2…0,4
|
| проволокой 30ХГСА в защитном газе | Т15К10 | – 5 | 8 | 45 | 45 | 5 | 1,0 | - | - | - |
| проволокой 30ХГСА в углекислом газе с направленным охлаждением | Т15К10 | 5…10 | 8…10 | 25 | 15 | 0 | 1,0 | 47,5 | 0,30 |
0,6…0,7
0,3…0,4
|
| проволокой 30ХГСА под флюсом АНК-18 |
Т15К6
 Т30К4
| – 3 | 10 | 30…32 | 15 | 5 | 1,0 |
45
 50
|
0,20
 0,10
|
0,5…0,6
 0,2…0,4
|
| Коленчатых валов проволокой 30ХГСА под флюсом АН-348А | ВК6 | – 15 | 8 | 90 | 30 | 4 | 1,0 | - | - | - |
| Железнение: мягкое, 250-290 HV | Т30К4 | 0 | 5 | 60 | 30 | – 5 | 1,5 | - | - | - |
| твердое, 480–520 HV | Т30К4 | 0 | 5 | 45 | 30 | 15 | 1,0 | 20–50 |  1…1,2
0,2…0,3
| - |
Примечание. В числителе указаны значения параметров при черновом точении; в знаменателе – при чистовом точении.
В таблице 5 приведены рекомендуемые инструмент и режимы резания при шлифовании деталей, восстановленных нанесением покрытий.
В настоящее время все больше деталей из закаленных сталей обрабатываются не шлифованием, а токарной обработкой лезвийным инструментом из сверхтвердых материалов (СТМ) на основе синтетических алмазов или кубического нитрида бора. При этом перспективно не только точение, но и фрезерование. Так, фрезерование чугунных направляющих металлорежущих станков обеспечивает высокое качество при очень высокой производительности (V ≈ 900 м/мин при минутной подаче S ≈ 200–600 мм/мин) при практически полном отсутствии тепловых деформаций. Еще одно преимущество, выгодно отличающее лезвийную обработку от шлифования – возможность отказаться от применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), что значительно улучшает экологические показатели. Инструмент из СТМ имеет достаточно высокую твердость, температурную и размерную стойкость, способность длительное время сохранять режущую кромку. Это позволяет получать необходимые шероховатость и точность поверхности при чистовой обработке деталей. Геометрические параметры резцов из СТМ приведены в таблице 4, а режимы резания – в таблице 6.
Таблица 5. Рекомендуемые инструмент и режимы резания при обработке шлифованием деталей, восстановленных нанесением различных покрытий
| Метод нанесения покрытия
| Марка шлифовального круга | Режимы резания | |||
| скорость круга V, м/с | скорость вращения детали Vд, м/мин | глубина шлифования t, мм/ход | продольная подача S, мм/об | ||
| Вибродуговая наплавка: – проволокой Нп-65Г | АСП25К6-100 |
20…40 |
5…40 |
0,005…0,020 |
0,4…3,5 |
| – проволокой Св-08 | ЭБ25СМ2К | ||||
| – проволокой 30ХГСА | ЭБ25СМ2К | 25…45 | 10…40 | 0,005…0,030 | 0,3…2,5 |
| Дуговая наплавка - проволокой 30ХГСА под флюсами АК-348А, АНК-18 | ЭБ25СМ2К5 | 20…435 | 10…40 | 0,005...0,030 | 0,4…3,0 |
| - проволокой 30ХГСА в средеСО2 | ЭБ25СМ1К | 25…40 | 5…40 | 0,005…0,030 | 0,3…3,0 |
| Железнение: мягкое: HV > 250 …290 | ЭБ25СМ2К | 30…32 | 20…25 | 0,020…0,030 | 0,5…1,5 |
| твердое: HV > 500 …520 |  ЭБ25СМ2К
АСП25К6-100
| 25…28 | 20…25 |  0,020…0,030
0,010…0,020
| 0,5…1,5 |
| Хромирование | 39А5СМ2К | 26…27 | 8…11 | – | 0,24…0,26 |
| Никелирование | - | 23 | 20…23 | – | 0,28…0,30 |
Примечание. В числителе и знаменателе указаны значения параметров соответственно при черновом и чистовом шлифовании.
Таблица 6. Режимы резания, точность и параметры шероховатости поверхностей при финишном точении резцами из кубического нитрида бора
| Обрабатываемый материал | Вид обработки | Марка композита | Режимы резания | Квалитет (ГОСТ 25347-82) | Параметр шероховатости Ra, мкм | ||
| Скорость, м/мин | Подача, мм/об | Глубина, мм | |||||
| Сталь закаленная (HRCэ 66-68) | чистовая | 01 | 80…160 | 0,04…0,08 | 0,2…0,6 | 7…8 | 1,25…0,63 |
| тонкая | 01 | 120…180 | 0,02…0,04 | 0,05…0,2 | 5…6 | 0,32…0,16 | |
| Сталь закаленная (HRCэ 41,5-61,5) | чистовая | 05 | 80…120 | 0,04…0,1 | 0,5…1,0 | 7…8 | 1,25…0,63 |
| тонкая | 01, 10 | 80…120 | 0,02…0,06 | 0,1…0,3 | 5…6 | 0,32…0,16 | |
| Сталь, не подвергшаяся термической обработке | чистовая | 05 | 120…200 | 0,04…0,1 | 0,5…2,0 | 7…8 | 1,25…0,63 |
| тонкая | 01 | 200…300 | 0,02…0,06 | 0,1…0,5 | 5…8 | 0,63…0,32 | |
| Серый чугун (200 НВ) | чистовая | 01 | 400…500 | 0,04…0,1 | 0,2…1,0 | 5…8 | 1,25…0,63 |
| Высокопрочный чугун (600 НВ) | чистовая | 01 | 300…500 | 0,04…0,12 | 0,32…1,25 | 5…8 | 1,25…0,32 |
Примечания: 1. При использовании резцов, оснащенных композитом 10, возможна обработка прерывистых поверхностей (точение с ударом).
2. Композит 01 – эльбор-Р; композит 05 – исмит; композит 10 – гексанит-Р.
