Совершенствование технологии восстановления и плазменного упрочнения направляющих станин металлорежущих станков - Дипломная работа

Современная машиностроительная промышленность уделяет большое внимание вопросам повышения надежности и долговечности изделий, работающих в условиях высоких температур и давлений, повышенных вибраций при переменных контактных, ударных, статистических нагрузках и т.д. Наблюдается тенденция к снижению износостойкости поверхностей направляющих станин металлорежущих станков. Повреждение направляющих снижает ресурс работы станин металлорежущих станков и тем самым повышает расход металла. Одним из направлений, призванным предотвратить катастрофический износ станин металлорежущих станков, является повышение износостойкости направляющих. Это может быть достигнуто различными методами с использованием различных технологий, применяемых как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации станков.Направляющие - наиболее ответственная часть станины, служащая для перемещения сборочных единиц станка и находящихся на них инструментов и заготовок [1]. По назначению направляющие поверхности разделяют на две группы: направляющие, предназначенные для обеспечения рабочих перемещений узлов станка с заданной точностью, и направляющие, предназначенные только для установочных перемещений узлов станка. Первый тип направляющих характерен для токарных, шлифовальных, строгальных и некоторых других типов станков; к ним предъявляются повышенные требования к качеству обработки. По траектории обеспечиваемого движения направляющие делятся на прямолинейные, применяемые в большинстве групп станков, и круговые, применяемые в карусельных и. других типах станков, имеющих вращающиеся столы или планшайбы. В тяжелых станках (продольно-фрезерных, шлифовальных, горизонтально-расточных) и станках с ЧПУ применяют гидростатические направляющие (рисунок 2), в которых трущиеся поверхности полностью разделены слоем масла, подаваемого под давлением в специальные карманы.Направляющие станков подвержены износу по следующим причинам: - невозможность полной изоляции от попадания металлической стружки, песка, абразива, окалины; несовершенная смазка; отсутствие условий для жидкостного трения при медленных перемещениях, а также частые остановки и реверсирование движения. Схватывание наблюдается в следующих формах: перенос металла с одной направляющей (например, с латунной) на сопряженную (чугунную); вырывание частиц с образованием рисок и более крупных повреждений - задиров; заедание направляющих - значительное повреждение поверхностей с резким возрастанием силы трения. Изношенные направляющие станин восстанавливают фрезерованием, строганием, шлифованием и шабрением [7]. Черновую обработку круговых направляющих производят на токарно-карусельных станках (рисунок 3) резцами токарными проходными отогнутыми (ГОСТ 18877-73), проходными упорными (ГОСТ 18879-73), подрезными отогнутыми (ГОСТ 18880-73). В единичном и серийном производстве направляющие станин обрабатывают фрезерованием или строганием.Направляющие изготавливают из чугуна со следующей структурой: перлит графит (серый перлитный чугун). В этом чугуне, поскольку в перлит входит цементит, имеется цементит и графит. Серый перлитный чугун подвергают отжигу, закалке и отпуску, а также некоторым видам химико-термической обработки (азотированию, алитированию, хромированию). Данный отжиг проводят по следующему режиму: медленный нагрев отливок (30 - 180С?/ч) до 530 - 620С?, выдержка при этой температуре 1 - 4 часа (с момента нагрева до заданной температуры наиболее толстого сечения отливки) и медленное охлаждение вместе с печью со скоростью 10 - 30?С/ч до 250 - 400?С. При нагреве происходит растворение графита в аустените, в связи с чем, несмотря на различную исходную структуру чугуна, превращению при охлаждении подвергается аустенит с эвтектоидной или заэвтектоидной концентрацией углерода.Целью упрочняющей обработки является повышение эксплуатационных свойств поверхностей направляющих и, в первую очередь, повышение износостойкости,[11] обеспечение высокой твердости и прочности поверхностного слоя. Поверхностное пластическое деформирование направляющих может осуществляться обкаткой направляющих станины роликовыми или шариковыми упрочнителями на продольно - строгальном станке. Благодаря высокому давлению в месте контакта шарика или ролика с направляющей происходит поверхностная пластическая деформация в слое глубиной до 0,4 мм, сопровождаемая наклепом и повышением твердости на НВ 20. Рисунок 9 - Схема наклепыванкя поверхности направляющих обкаточной головкой Метод основан на высокоскоростном разогреве металла под действием энергии лазерного луча до температур, превышающих, температуру фазовых превращений, но ниже температуры плавления и последующего высокоскоростного охлаждения за счет отвода тепла с поверхности в основную массу металла.Объектом исследования являлись направляющие станины токарно-винторезного станка 16К20 и образцы из серого чугуна СЧ 20, подвергаемые плазменному упрочнению. Химический состав, механические свойства и физические свойства материала приведены в таблицах 2-4.

Содержание

Введение

1. Общие сведения о способах упрочнения деталей

1.1 Виды направляющих

1.2 Механическая обработка направляющих

1.3 Термообработка чугунных направляющих

1.4 Упрочняющая обработка чугунных направляющих

2. Объекты и методы исследований

2.1 Объекты исследований

2.2 Оборудование для механической обработки направляющих металлорежущих станков

2.3 Оборудование для плазменного упрочнения

2.4 Методы исследования физико-механических и триботехнических свойств образцов

3. Конструкторский раздел

3.1 Объекты конструирования

3.2 Проектирование и расчет шлифовальной головки

3.3 Усовершенствование конструкции плазматрона

4. Исследовательский раздел

4.1 Испытания по определению интенсивности износа

4.2 Оценка влияния расхода газа и скорости плазменной обработки на физика - механические свойства

5. Экономический расчет восстановления направлящих станка 16К20

5.1 Расчет себестоимости восстановления плазменным упрочнением направляющих

5.2 Расчет себестоимости восстановления шлифованием направляющих

5.3 Расчет себестоимости восстановления строганием направляющих

5.4 Определение экономического эффекта восстановления направляющих станка 16К20

6. Техника безопасности и охрана труда

6.1 Техника безопасности и охрана труда при проведении плазменной обработки

6.2 Техника безопасности и охрана труда при работе с шлифовальной головкой

6.3 Техника безопасности и охрана труда при работе на продольно - строгальном станке

Заключение

Список литературы