Материалы и их технологии

МАТЕРИАЛЫ И ИХ ТЕХНОЛОГИИ

В 2 частях

Часть 2

Под редакцией В.А. Горохова

В.А. ГОРОХОВ
Н.В. БЕЛЯКОВ
А.Г. СХИРТЛАДЗЕ

Допущено

Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 

по образованию в области автоматизированного машиностроения в качестве учебника 
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 

«Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», 

«Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 

«Автоматизированные технологии и производства»

Рекомендовано

Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь 

по образованию в области автоматизации технологических процессов, производств 

и управления в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, 

обучающихся по направлениям «Технология, оборудование и автоматизация 

машиностроения», «Автоматизированные технологии и производства», 

«Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

2020

Москва

«ИНФРАМ»

УДК [621.7.+621.9](075.8)
ББК 34я73
 
Г70

Горохов, В.А.
Материалы и их технологии. В 2 ч. Ч. 2 : учебник / 
В.А. Горохов, Н.В. Беляков, А.Г. Схиртладзе ; под ред. 
В.А. Горохова — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 533 с. : ил. — 
(Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978-5-16-009531-8 (ИНФРА-М, общий, print).
ISBN 978-5-16-009532-5 (ИНФРА-М, ч. 2, print).
ISBN 978-5-16-100743-3 (ИНФРА-М, online).

Приведены сведения по материаловедению металлов и неметаллов, включая наноматериалы. Рассмотрены основы порошковой металлургии, литья, термической обработки, а также различные способы обработки заготовок. Описаны методика проектирования заготовок и способы обеспечения точности и качества производства 
деталей, способы повышения их надежности и эксплуатационных 
свойств в режиме ресурсосбережения и экономической эффективности производства.
Для студентов технических вузов. Будет полезен учащимся колледжей, а также слушателям системы повышения квалификации и 
переподготовки кадров.

УДК [621.7.+621.9](075.8)
ББК 34я73

Г70

 
© Горохов В.А., Беляков Н.В., 
Схиртладзе А.Г., 2014
 
© ООО «Новое знание», 2014

ISBN 978-5-16-009531-8 (ИНФРА-М, общий, print).
ISBN 978-5-16-009532-5 (ИНФРА-М, ч. 2 print).
ISBN 978-5-16-100743-3 (ИНФРА-М, online).

Р е ц е н з е н т ы:
профессор кафедры «Технология конструкционных материалов» Полоцкого государственного университета, доктор технических наук, профессор 
В.П. Иванов;
директор Института технологии металлов НАН Беларуси, академик, 
доктор технических наук, профессор Е.И. Марукович

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Оглавление

Глава 7. Физические основы, способы, средства 
оснащения и компоненты технологических процессов 
обработки резанием.......................................................................................................6
7.1..Методы.обработки.материалов.и.формообразования.
поверхностей.деталей.............................................................................................6
7.2..Классификация.металлорежущих.станков.и.обозначения.
на.их.кинематических.схемах...........................................................................11
7.3..Теория.резания,.параметры.режима.обработки.
и.смазочно‑охлаждающие.вещества...............................................................24
7.4..Назначение.и.структура.технологической.оснастки,.
размещение.заготовок.и.инструмента.в.приспособлениях....................48
7.5..Базирование.и.закрепление.заготовок,.размерная.настройка.
на.их.обработку......................................................................................................72
7.6..Методика.определения.параметров.режимов.резания............................89
7.7..Структурные.компоненты.технологического.процесса.
обработки.заготовок.............................................................................................97
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................102

Глава 8. Лезвийная обработка резанием.........................................................104
8.1..Точение...................................................................................................................104
8.2..Фрезерование.......................................................................................................124
8.3..Осевая.обработка.и.растачивание................................................................ 146
8.4..Обработка.с.поступательным.движением.резания................................167
8.5..Зубонарезание......................................................................................................180
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................198

Глава 9. Абразивная обработка...........................................................................199
9.1..Шлифование,.его.виды.и.инструменты.....................................................199
9.2..Применение.СОЖ.при.шлифовании.......................................................... 210
9.3..Круглое.наружное.шлифование.................................................................... 214
9.4..Круглое.внутреннее.шлифование................................................................. 221
9.5..Координатно‑планетарное.шлифование.................................................... 225
9.6..Плоское.шлифование........................................................................................229
9.7..Доводка...................................................................................................................236
9.8..Полирование.........................................................................................................242
9.9..Хонингование.......................................................................................................248
9.10..Суперфиниширование....................................................................................255
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................259

Оглавление
4

Глава 10. Обработка поверхностным пластическим 
деформированием (ППД)......................................................................................262
10.1..Отделочно‑упрочняющая.обработка.ППД,.оборудование.
и.инструменты................................................................................................... 262
10.2..Приспособления,.микрогеометрия.поверхности.и.состояние.
металла.при.отделочно‑упрочняющей.обработке.ППД....................276
10.3..Комбинированные.процессы.и.расчет.параметров.режима.
отделочно‑упрочняющей.обработки.ППД..............................................292
10.4..Формообразующая.обработка.ППД.фасонных.поверхностей........297
10.5..Упрочняющая.обработка.ППД.................................................................... 303
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................313

Глава 11. Слесарная обработка...........................................................................315
11.1..Разметка...............................................................................................................315
11.1.1..Назначение.и.технические.требования.разметки................... 315
11.1.2..Инструмент,.приспособления.и.приемы.разметки................ 318
11.1.3..Комбинированная.разметка.сложных.
сопряженных.профилей....................................................................329
11.2..Рубка,.правка.и.гибка..................................................................................... 338
11.2.1..Назначение.слесарной.рубки.........................................................338
11.2.2..Инструмент,.применяемый.при.рубке.металла....................... 341
11.2.3..Способы.выполнения.рубки...........................................................345
11.2.4..Брак.при.рубке.и.техника.безопасности.................................... 346
11.2.5..Средства.оснащения,.применяемые.при.правке..................... 347
11.2.6..Приемы.ручной.и.машинной.правки..........................................350
11.2.7..Сущность.слесарной.гибки,.ее.виды.и.средства.
технологического.оснащения..........................................................356
11.2.8..Виды.брака.и.безопасность.при.правке.и.гибке.....................364
11.3..Разрезание.металла..........................................................................................365
11.3.1..Пример.оснастки.и.этапы.процесса.разрезания..................... 365
11.3.2..Ручное.разрезание.металла.............................................................368
11.3.3..Механизированное.разрезание.металла.....................................374
11.3.4..Электрические.методы.разрезания.металлов..........................379
11.4..Опиливание.металла.......................................................................................382
11.4.1..Сущность.операции.опиливания,.
ее.обеспечение.и.назначение..........................................................382
11.4.2..Виды.опиливания...............................................................................392
11.5..Шабрение............................................................................................................402
11.5.1..Сущность,.область.применения.и.обеспечение..
шабрения................................................................................................402
11.5.2..Подготовка.к.работе.и.приемы.шабрения................................. 408

Оглавление
5

11.5.3..Точность.шабрения.и.контроль.качества...................................417
11.5.4..Механизация.процесса.шабрения.................................................419
11.6..Заклепочные.соединения.и.их.сборка......................................................420
11.6.1..Типы.заклепок.и.технология.обеспечения.клепки................ 420
11.6.2..Обеспечение.и.контроль.качества.клепки................................423
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................425

Глава 12. Электрофизические, электрохимические, плазменные, 
лучевые и импульсные (ЭФХПЛИ) методы обработки...........................428
12.1..Электроэрозионная.и.электроконтактная.обработка.........................428
12.2..Плазменная.обработка....................................................................................444
12.3..Лучевая.обработка...........................................................................................448
12.4..Электрохимическая.обработка....................................................................455
12.5..Ультразвуковая.обработка.............................................................................462
12.6..Электрогидроимпульсная.и.магнитно‑импульсная.обработка.......474
12.7..Комбинированная.обработка.......................................................................479
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................492

Глава 13. Размерные особенности и технологии наноструктурных 
материалов....................................................................................................................495
13.1..Размерные.эффекты.в.наноструктурных.материалах.
и.их.использование..........................................................................................495
13.2..Нанотехнологии.и.средства.их.обеспечения.........................................504
Вопросы и задания для самопроверки..................................................................516

Словарь.терминов.......................................................................................................518

Список.использованных.источников..................................................................529

Глава

7

Физические основы, способы, 
средства оснащения и компоненты 
технологических процессов 
обработки резанием

7.1. методы обработки материалов 
и формообразования поверхностей деталей

Всякая.обработка.направлена.либо.на.формообразование,.либо.на.
отделку. поверхностей. деталей,. либо. на. упрочнение. подповерхностного.слоя.материала..Многие.виды.обработки.обеспечивают.одновременно.формообразование.и.отделку.поверхностей;.отделку.поверхностей.и.упрочнение.материала;.формообразование.(калибрование),.
отделку.поверхностей.и.упрочнение.материала.
Обработка.может.быть.механической,.электрофизико‑хи.ми.ческой. и. комбинированной. (совмещенной).. К. методам обработки.
относятся. резание,. поверхностное. пластическое. деформирование,.
электроэрозионная,. электрохимическая. и. химическая,. импульсномеханическая,.лучевая.и.плазменная.обработки.
Каждый.из.методов.включает.определенные.виды.(способы)..Так,.
среди. видов. (способов). обработки. резанием. выделяются. точение,.
фрезерование,.сверление,.строгание.(долбление),.протягивание,.шлифование,.которые,.в.свою.очередь,.делятся.на.более.мелкие.составляющие..
Например,.абразивная обработка.подразделяется.на. ш л и ф о в а н и е,.
д о в о д к у,. п о л и р о в а н и е,. х о н и н г о в а н и е,. с у п е р ф и н и ш и р о в а н и е.
Классификация.методов.и.видов.обработки.(рис..7.1).составлена.
в.соответствии.с.ГОСТ.25761–83,.ГОСТ.25330–82,.ГОСТ.25331–82,.

7.1. Методы обработки материалов и формообразования поверхностей деталей
7

Рис. 7.1. Классификация.методов.и.видов.(способов).обработки.материалов

Методы и виды (способы) обработки материалов

Электрофизико-химическая, лучевая и плазменная обработка
Комбинированная обработка с сочетанием воздействий
Механическая обработка

Обработка
резанием

Обработка
ППД

С тепловым
воздействием

С химическим
воздействием

С импульсным
воздействием

Отделочноупрочняющая

Формообразующая
отделочноупрочняющая

Упрочняющая

Накатывание

Алмазное
выглаживание

Вибронакатывание

Вибровыглаживание

Дорнование

Резьбонакатывание

Зубонакатывание

Шлиценакатывание

Дробеструйная

Виброударная

Электроэрозионная обработка

Электроконтактная обработка

Плазменная обработка

Светолучевая (лазерная)
обработка

Электронно-лучевая обработка

Электрохимическая
формообразующая обработка

Электрохимическая
отделочная обработка

Ультразвуковая обработка

Электрогидроимпульсная
обработка

Анодно-механическая обработка

Магнитно-абразивная обработка

Плазменно-механическая
обработка

Электроабразивная обработка

Прочие виды обработки

Абразивная обработка
Лезвийная обработка

Точение
Фрезерование
Осевая обработка
Обработка с поступательным движением

Обтачивание

Растачивание

Подрезание

Разрезание

Периферийное

Торцовое

Круглое

Зубошлицефрезерование

Резьбофрезерование

Сверление

Рассверливание

Зенкерование

Развертывание

Зенкование

Ценкование

Строгание

Долбление

Протягивание

Зубострогание

Зубодолбление

Шлифование

Доводка

Полирование

Хонингование

Суперфиниширование

Глава 7. Основы, способы, оснащение обработки резанием
8

ГОСТ.3.1109–82,.ГОСТ.25762–83.и.другими.действующими.стандартами,.отраслевыми.руководящими.техническими.материалами.и.принятой.в.научно‑технической.литературе.терминологией.
Наиболее.ответственной.является.отделочная.обработка.поверхностей. заготовок.. Этот. процесс,. как. правило,. должен. обеспечивать.
точность.размеров.и.формы.поверхностей.деталей,.соответствующую.
квалитетам.точности.от.5.до.8,.и.уровни.относительной.геометрической.точности.В.и.С;.способствовать.размерной.стабильности.деталей.
и.зазоров.соединений;.обеспечивать.микрогеометрию.(шероховатость).
поверхностей.по.параметру.Ra.от.0,1.до.1,2.мкм;.исключать.загрязнение. поверхностей. деталей. в. процессе. их. производства. и. уменьшать.
загрязнение.зазоров.соединений.при.эксплуатации.изделий;.способствовать. уменьшению. дефектов. (мелких. раковин. и. пор). материала.
и. покрытий. деталей;. обеспечивать. рациональное. для. конкретных.
условий.эксплуатации.состояние.подповерхностного.слоя.материала;.
способствовать.улучшению.эксплуатационных.свойств.деталей.
Метод. обработки. характеризуется. видом. используемой. энергии,.
способом.воздействия.инструмента.на.заготовку.и.схемой.обработки.
определенной.поверхности.заготовки..При.обработке.материалов.используются.следующие.виды энергии:.механическая.(резание.и.ППД),.
электрическая,.химическая,.светолучевая,.ультразвуковая.и.плазменная.или.их.сочетание..По.способу.воздействия.инструмента.на.заготовку.различают.вид контакта.(точечный,.линейный,.по.плоскости,.
пространственный). и. характер контакта. (непрерывный,. прерывистый,.импульсный,.вибрационный)..На.схеме.обработки.в.зависимости.от.используемого.оборудования.показывается.условное.изображение.заготовки.и.инструмента.в.конечном.положении,.их.закрепление.
и.формообразующие.(обрабатывающие).движения.
Формообразующая обработка. основана. на. снятии. слоя. материала. для. обеспечения. требуемой. геометрической. формы,. точности.
размеров,. относительного. положения. и. микрогеометрии. поверхностей.деталей..Слой.металла,.снимаемый.с.заготовки.при.ее.обработке,.
называется.припуском..Для.снятия.припуска.инструменту.и.заготовке.
сообщаются.относительные.движения..Движения,.обеспечивающие.
снятие.с.заготовки.припуска.или.изменение.состояния.обрабатываемой.поверхности,.называют.движениями резания.или.другого.метода.
обработки.. К. ним. относятся. главное. движение. резания. (обработки). Dг. и. движения. подачи. DS. (ГОСТ. 25762–83).. Для. примера. на.
рис.. 7.2. показана. схема. шлифования. заготовки. 1,. установленной. на.
столе.плоскошлифовального.станка.2,.шлифовальным.кругом.3.

7.1. Методы обработки материалов и формообразования поверхностей деталей
9

Каждому.сочетанию.вида.обработки,.инструмента.и.станка.соответствует. строго. определенный. метод. формообразования. поверхностей..Все.детали.имеют.пространственную.форму,.ограниченную.плоскими,.круговыми.цилиндрическими.и.коническими,.сферическими,.
торовыми.и.другими.поверхностями..Любую.геометрическую.поверхность.можно.представить.совокупностью.последовательных.положений. следов. производящей. линии,. называемой. образующей,. движущейся.по.другой.производящей.линии,.называемой.направляющей..
Так,.для.образования.круговой.цилиндрической.поверхности.необходимо.образующую.в.виде.прямой.линии.перемещать.по.направляющей.в.виде.окружности.
При. обработке. поверхностей. на. металлорежущих. станках. образующие.и.направляющие.линии.в.большинстве.случаев.являются.воображаемыми..Они.воспроизводятся.сочетанием.движений.заготовки.
и.инструмента,.скорости.которых.строго.согласованы..Движения.резания.являются.формообразующими..При.механической.обработке.
заготовок.деталей.машин.и.приборов.реализуются.обычно.пять.методов.формо.образования.(копирования,.следов,.касания,.комбинированный.и.обкатка).
Образование.поверхностей.методом копирования.(рис..7.3,.а).состоит. в. том,. что. режущая. кромка. инструмента. является. реальной.
образующей. линией. 1.. Направляющая. линии. 2. воспроизводится. во.
времени.вращением.заготовки..Формообразующим.в.том.случае.является.главное.движение.резания.Dг..Движение.подачи.Dsп.нужно.для.
получения.геометрической.поверхности.определенного.размера.(диаметра)..Метод.копирования.используется.при.обработке.фасонных.

Рис. 7.2. Схема.обработки.заготовки.на.плоскошлифовальном.станке:
Dг.—.главное.движение.резания; Dsпр, DSв, Dsп.—.соответственно.продольное,.
вертикальное.и.поперечное.перемещения.подачи; А.—.обрабатываемая.поверхность;.Б.—.обработанная.поверхность,.с.которой.снят.припуск

1
2

А Б

z

DSn
DSnp

3

DSв
Dг

Глава 7. Основы, способы, оснащение обработки резанием
10

поверхностей.заготовок.на.токарных,.фрезерных,.протяжных.и.шлифовальных.станках.
Образование.поверхностей.по методу следов.(рис..7.3,.б).заключается.в.том,.что.линия.1.является.траекторией.движения.точки.на.
главной. режущей. кромке. инструмента,. а. направляющая. линия. 2. —.
траекторией.движения.точки.заготовки..В.этом.случае.образующими.
являются.движения.резания.Dг.и.Dsпр..Метод.следов.наиболее.широко.распространен.в.машино‑.и.приборостроении.
При. образовании. поверхностей. по методу касания. (рис.. 7.3,. в).
образующей.линией.1.является.режущая.кромка.инструмента.(фрезы),. а. направляющей. линией. 2. поверхности. служит. касательная.
к.ряду.геометрических.вспомогательных.линий.—.траекторий.точек.
режущей.кромки.фрезы..Здесь.формообразующим.является.движение.Z.>.s.подачи.
На.рис..7.3,.г.приведен.комбинированный метод.формообразования.прямолинейной.фасонной.канавки,.содержащий.в.себе.элементы. предыдущих. методов.. Образующей. линией. 1. является. фасонная.
режущая. кромка. фрезы,. соответствующая. форме. сечения. канавки..
При. этом. направляющей. линией. 2. будет. касательная. к. траектории.
точек.режущей.кромки.инструмента..Движение.Dsв.вертикальной.подачи.заготовки.может.быть.использовано.для.получения.высотного.размера.канавки.(глубины).при.обработке.за.несколько.проходов.
Образование. поверхностей. по методу обкатки. (рассмотрен).
чаще.всего.применяется.при.изготовлении.зубчатых.колес.

Рис. 7.3. Схемы.формообразования.поверхностей.деталей.методами:
а —.копирования;.б.—.следов;.в.—.касания;.г.—.комбинированный

а
б
в

г

DSnр
DSnр

DSв

Dr

1

2

Dr
DSn
1

2
2
DSnр

Dr
1

2
DSnр

Dr
1