Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Инновационные технологии в машиностроении

Покупка
Артикул: 777612.01.99
Доступ онлайн
505 ₽
В корзину
В учебном пособии рассмотрены новейшие электрофизические и физико-технические технологии обработки материалов. Изложены основы инновационных технологий в области обработки металлов давлением, литейного, сварочного производства, механической обработки. Адресуется студентам второй ступени высшего образования по специальности: 1-36 80 02 «Инновационные технологии в машиностроении», будет полезен для учащихся технических колледжей, а также слушателей системы повышения квалификации и инженерно-технических работников.
Клименков, С. С. Инновационные технологии в машиностроении : учебное пособие / С. С. Клименков, В. В. Рубаник. - Минск : Беларуская навука, 2021. - 404 с. - ISBN 978-985-08-2760-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1865692 (дата обращения: 23.05.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
© Клименков С. С., Рубаник В. В. (мл.), 
    2021  
© Оформление. РУП «Издательский дом  
    «Беларуская навука», 2020

УДК 621:001.895(075.8)
ББК 34.4я73
К49

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра «Технология машиностроения»  
Белорусского национального технического университета 
(доктор технических наук, профессор Ю. В. Синькевич);
доктор технических наук, профессор В. И. Жорник

Клименков, С. С. 

Инновационные технологии в ма шиностроении : учеб. 

пособие / С. С. Клименков, В. В. Ру баник. – Минск : Беларуская навука, 2021. – 404 с. 

ISBN 978-985-08-2760-9.

В учебном пособии рассмотрены новейшие электрофизические 
и физико-технические технологии обработки материалов. Изложены 
основы инновационных технологий в области обработки металлов 
давлением, литейного, сварочного производства, механической обр аботки.
Адресуется студентам второй ступени высшего образования по  

специальности: 1-36 80 02 «Инновационные технологии в машино- 
строении», будет полезен для учащихся технических колледжей, 
а также слушателей системы повышения квалификации и инженернотехнических работников.

УДК 621:001.895(075.8)
ББК 34.4я73

ISBN 978-985-08-2760-9

К49

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие .................................................................................................... 
9

Глава 1. Инновационные технологии обработки резанием .................. 
11

1.1. Высокоскоростная обработка резанием ......................................... 
11

1.1.1. Инструментальные материалы для высокоскоростной обработки ...................................................................................................... 
12

1.1.2. Особенности станков для высокоскоростной обработки ..... 
15

1.2. Комбинированные методы механической обработки.................. 
16

1.2.1. Деформационно-механическая обработка .............................. 
17

1.2.2. Вибромеханическое резание ..................................................... 
18

1.2.3. Электромеханическая обработка ............................................. 
20

1.2.4. Магнитно-абразивная обработка ............................................. 
22

1.3. Гидроабразивная обработка ............................................................ 
24

1.3.1. Физические особенности гидроабразивной обработки ........ 
24

1.3.2. Струйно-абразивная обработка поверхностей....................... 
25

1.3.2.1. Применение струйно-абразивной обработки поверх- 
ностей ................................................................................................. 
31

1.3.3. Гидроабразивная резка .............................................................. 
33

1.3.3.1. Технологические основы гидроабразивной резки ........... 
33

1.3.3.2. Технологическое оборудование для гидроабразивной 
резки ................................................................................................... 
38

1.4. Криогенная обработка ...................................................................... 
43

1.4.1. Физическая сущность криогенной обработки ........................ 
43

1.4.2. Оборудование и инструмент для криогенной обработки ..... 
45

Глава 2. Основы инновационных технологий физико-технической 
обработки материалов .......................................................................... 
50

2.1. Лазерная обработка .......................................................................... 
50

2.1.1. Принцип работы лазеров ........................................................... 
50

 
Оглавление

4

2.1.1.1. Параметры и характеристики лазеров .............................. 
52

2.1.1.2. Схемы и конструкции лазеров ........................................... 
54

2.1.1.3. Лазерные комплексы ........................................................... 
60

2.1.2. Технологии лазерной обработки материалов ......................... 
64

2.1.2.1. Лазерная обработка отверстий .......................................... 
65

2.1.2.2. Лазерная термическая обработка ...................................... 
69

2.2. Плазменная обработка ..................................................................... 
72

2.2.1. Физическая сущность генерирования плазмы ....................... 
72

2.2.2. Плазмообразующие среды ....................................................... 
73

2.2.3. Ввод компонентов плазмообразующей среды в электрическую дугу .............................................................................................. 
75

2.2.4. Устройство плазмотронов......................................................... 
77

2.3. Электроэрозионная обработка материалов ................................... 
78

2.3.1. Физические основы электроэрозионной обработки мате- 
риалов .................................................................................................... 
79

2.3.2. Качество обработанной поверхности ...................................... 
84

2.3.3. Основные параметры электроэрозионной обработки ........... 
88

2.3.4. Виды электроэрозионной обработки ....................................... 
92

2.3.5. Электроды-инструменты .......................................................... 
96

2.3.5.1. Особенности конструкций электродов-инструментов ... 
96

2.3.5.2. Материалы для электродов-инструментов ...................... 
98

2.3.6. Рабочие жидкости ...................................................................... 
99

2.3.7. Технологические основы электроэрозионной обработки ..... 
101

2.3.7.1. Последовательность операций при электроэрозионной 
обработке ........................................................................................... 
101

2.3.7.2. Производительность............................................................ 
102

2.3.7.3. Качество поверхности при электроэрозионной обработке ................................................................................................... 
105

2.3.7.4. Точность при электроэрозионной обработке размеров .. 
107

2.3.7.5. Область технологического использования электроэрозионной обработки ........................................................................... 
108

2.4. Ультразвуковая обработка материалов .......................................... 
110

2.4.1. Физические свойства и особенности распространения ультразвука ................................................................................................. 
110

2.4.2. Принцип действия установок для генерации ультразвуковых колебаний ...................................................................................... 
112

2.4.3. Физическая сущность ультразвуковой обработки ................ 
114

2.5. Основы аддитивных технологий формообразования деталей  
и узлов ....................................................................................................... 
119

2.5.1. Общие сведения об аддитивных технологиях ....................... 
119

2.5.2. Лазерные аддитивные технологии .......................................... 
121

2.5.2.1. Лазерная стереолитография ............................................... 
121

Оглавление 

2.5.2.2. Лазерное спекание .............................................................. 
124

2.5.2.3. Лазерное ламинирование ................................................... 
125

2.5.3. Технологии струйной трехмерной печати .............................. 
126

2.5.3.1. Струйная печать с использованием фотополимера ........ 
126

2.5.3.2. Струйная печать с использованием твердеющего материала .................................................................................................. 
128

2.5.3.3. Струйная печать склеиванием ........................................... 
129

2.5.3.4. Применение аддитивных технологий .............................. 
131

2.5.3.5. Технологии непрерывной объемной печати .................... 
132

2.5.4. Аддитивные технологии в литейном производстве .............. 
134

2.5.4.1. Общие сведения о применении аддитивных технологий в литейном производстве ......................................................... 
134

2.5.4.2. Применение аддитивных технологий для изготовления литейных форм .......................................................................... 
136

2.5.4.3. Применение аддитивных технологий для производства 
моделей .............................................................................................. 
138

Глава 3. Инновационные технологии деформирования металлов  
и сплавов .................................................................................................. 
140

3.1. Высокоскоростная штамповка листового материала ................... 
140

3.1.1. Штамповка взрывом ................................................................... 
141

3.1.2. Электрогидроимпульсная штамповка ..................................... 
145

3.1.3. Магнитно-импульсная штамповка .......................................... 
150

3.1.4. Штамповка с применением ультразвука ................................. 
153

3.2. Обработка материалов методами локальной пластической деформации .................................................................................................. 
154

3.2.1. Ротационно-локальное формообразование изделий сложного профиля из листового материала .............................................. 
155

3.2.2. Ротационная вытяжка................................................................ 
162

3.3. Гидропластическая обработка материалов ................................... 
166

3.3.1. Гидропластическая формовка трубчатых заготовок ............. 
166

3.3.2. Гидропрессование ...................................................................... 
171

3.4. Горячее прессование ......................................................................... 
177

3.5. Процессы прокатки материалов ...................................................... 
184

3.5.1. Поперечно-клиновая прокатка заготовок ............................... 
184

3.5.2. Поперечная накатка зубчатых колес ....................................... 
191

3.5.3. Процессы многовалковой прокатки......................................... 
192

3.5.4. Совмещение непрерывных деформационных процессов ..... 
196

3.5.5. Совмещенная ультразвуковая и электропластическая обработка................................................................................................... 
198

3.6. Объемная штамповка на базе многоплунжерных гидравлических прессов ............................................................................................. 
202

 
Оглавление

6

3.7. Обработка сплавов в состоянии сверхпластичности .................... 
206

3.7.1. Газостатическая формовка листового материала в состоянии сверхпластичности ....................................................................... 
212

3.7.1.1. Негативная формовка ........................................................... 
213

3.7.1.2. Реверсивная формовка ......................................................... 
214

3.7.1.3. Позитивная формовка .......................................................... 
215

3.7.2. Совмещенная сверхпластическая формовка и диффузионная сварка .............................................................................................. 
217

3.7.3. Объемная штамповка в режиме сверхпластичности ............. 
220

3.8. Обработка материалов с памятью формы ...................................... 
224

3.8.1. Механизмы образования эффекта памяти формы ................. 
224

3.8.2. Технология производства сплавов с эффектом памяти 
формы .................................................................................................... 
227

3.8.3. Применение материалов с памятью формы  ........................... 
228

Глава 4. Технологические особенности высокоэффективных процессов литья ............................................................................................ 
232

4.1. Вакуумная формовка ........................................................................ 
232

4.2. Производство высокоточных сложных отливок по разовым 
моделям ..................................................................................................... 
236

4.2.1. Литье по выплавляемым моделям ........................................... 
237

4.2.2. Литье по газифицируемым моделям ....................................... 
241

4.3. Суспензионное литье ......................................................................... 
247

4.4. Литье с направленной кристаллизацией ........................................ 
249

4.5. Производство отливок с монокристаллической структурой ....... 
254

4.6. Литье изделий с аморфной структурой .......................................... 
257

4.6.1. Аморфное состояние сплавов ................................................... 
257

4.6.2. Обозначение и свойства аморфных материалов .................... 
259

4.6.3. Способы получения аморфных металлических сплавов ...... 
261

4.6.3.1. Получение аморфной структуры методами закалки 
расплава ............................................................................................. 
261

4.6.3.2. Физические методы получения аморфной структуры ... 
265

4.6.4. Применение изделий из аморфных сплавов ........................... 
266

4.7. Литье под регулируемым давлением ............................................... 
269

4.7.1. Литье под низким давлением .................................................... 
271

4.7.2. Литье под высоким давлением ................................................. 
275

4.7.3. Литье с кристаллизацией под давлением ................................ 
281

4.8. Электрошлаковое литье .................................................................... 
284

4.9. Непрерывное литье монолитных заготовок ................................... 
289

4.9.1. Непрерывное литье многослойных заготовок ........................ 
294

4.10. Комбинирование процессов литейного производства и обработки давлением ...................................................................................... 
297

Оглавление 

Глава 5. Инновационные технологии резки и сварки в машино- 
строении ................................................................................................... 
301

5.1. Фрикционная обработка материалов ............................................... 
301

5.1.1. Фрикционная резка ..................................................................... 
301

5.1.2. Фрикционное плакирование ..................................................... 
303

5.1.3. Сварка трением с перемешиванием слоев............................... 
305

5.2. Взрывные технологии ....................................................................... 
311

5.2.1. Общие сведения о явлении взрыва .......................................... 
311

5.2.2. Взрывные технологии разделения конструкций ................... 
312

5.2.3. Сварка взрывом .......................................................................... 
315

5.3. Сварка прокаткой ............................................................................... 
323

5.4. Диффузионная сварка ........................................................................ 
326

5.5. Электронно-лучевая сварка .............................................................. 
330

5.6. Электрошлаковая сварка ................................................................... 
334

5.7. Плазменная сварка ............................................................................. 
339

5.8. Ультразвуковая сварка....................................................................... 
342

5.9. Лазерная резка .................................................................................... 
346

5.9.1. Лазерная резка металлов ........................................................... 
346

5.9.2. Лазерная резка неметаллических материалов ....................... 
352

5.10. Плазменная резка ............................................................................. 
354

Глава 6. Основы инновационных технологий формирования покрытия...................................................................................................... 
359

6.1. Высокотемпературные покрытия..................................................... 
359

6.1.1. Материалы высокотемпературных покрытий ........................ 
359

6.1.2. Методы получения металлических порошков ....................... 
362

6.1.2.1. Газовая атомизация ............................................................. 
363

6.1.2.2. Вакуумная атомизация ....................................................... 
365

6.1.2.3. Центробежная атомизация ................................................. 
366

6.1.3. Технологические основы процессов газотермического напыления ................................................................................................. 
366

6.1.4. Газопламенное напыление ........................................................ 
368

6.1.5. Электродуговая металлизация ................................................. 
370

6.1.6. Вакуумное конденсационное напыление покрытий ............. 
371

6.1.7. Детонационно-газовые покрытия ............................................. 
373

6.1.7.1. Применение детонационных покрытий ............................ 
376

6.1.8. Плазменная наплавка ................................................................. 
378

6.1.8.1. Плазменная наплавка проволокой ..................................... 
378

6.1.8.2. Плазменно-порошковая наплавка ..................................... 
381

6.1.9. Применение ультразвука при электродуговой наплавке ...... 
384

6.2. Нанопокрытия .................................................................................... 
387

 
Оглавление

6.2.1. Методы получения нанодисперсных порошковых мате- 
риалов .................................................................................................... 
387

6.2.2. Методы получения нанопокрытий .......................................... 
388

6.3. Полимерные покрытия ...................................................................... 
393

6.3.1. Материалы покрытия ................................................................. 
393

6.3.2. Способы нанесения полимерных покрытий .......................... 
396

Рекомендуемая литература ......................................................................... 
401

ПРЕДИСЛОВИЕ

Машиностроение и приборостроение являются важнейшими звеньями промышленного производства. Наметилась тенденция переориентации производства от стабильной узкой номенклатуры изделий к многономенклатурному производству  
с частой сменяемостью программы выпуска. Средняя продолжительность выпуска продукции уменьшается с 7–8 лет до 2–3 
лет и меньше.
Современные достижения в области технологий, роботизации, вычислительной техники обеспечивают реальные предпосылки для организации полностью автоматизированных производств на базе малолюдной или безлюдной технологий, начиная 
от заготовительных производств и завершая сборкой.
Приоритетным фактором развития машиностроения и приборостроения выступает разработка и внедрение инновационных технологий, базирующихся на новейших достижениях фундаментальных наук. По своей сути инновационные технологии 
не только являются современными и высокоэффективными, но 
и инициируют разработку нетрадиционных технологий.
Цель данного учебного пособия – системное последовательное изложение сущности инновационных технологий в области 
машиностроения.

В главе 1 рассмотрены прогрессивные технологии механической обработки: высокоскоростное резание; комбинированные методы лезвийной обработки; гидроабразивная обработка.

Глава 2 посвящена электрофизическим и физико-техническим методам обработки, к которым относятся лазерная, плазменная, электроэрозионная, ультразвуковая обработка и др.

В главе 3 рассматриваются технологии, основанные на динамическом и статическом деформационном воздействии на обрабатываемый материал: высокоскоростная штамповка, гидро-газостатическая деформация, штамповка в режиме сверхпластичности.

Глава 4 посвящена специальным способам литья изделий 
с направленной, монокристаллической и аморфной структурой.

В главе 5 представлены высокоэффективные процессы резки 

и сварки трением, взрывом, прокаткой, а также диффузионной, 
электронно-лучевой, электрошлаковой сварки.

Глава 6 посвящена технологиям формирования покрытий.
Учебник подготовлен в соответствии с программой по дисциплине «Инновационные технологии в машиностроении» для 
магистрантов, обучающихся по специальности 1-36 80 02.

За основу принят учебник с грифом Министерства образования Республики Беларусь: Клименков С. С. «Современные технологии в машиностроении и приборостроении» (Витебск, 
2017).

Глава 1

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ 
РЕЗАНИЕМ

1.1. Высокоскоростная обработка резанием

В зависимости от режимов резания различают три разновидности обработки: обычную, высокоэффективную и высокоскоростную. Частоты вращения шпинделя составляют: при обычном резании ‒ от 30 до 2000 мин–1, высокоэффективном ‒ от 
1000 до 12 000 мин–1, высокоскоростном ‒ от 3000 до 40 000 мин–1. 
Скорости съема материала соответственно составляют: 1–20 см3/мин 
для обычной обработки, 1–150  см3/мин для высокоэффективной 
и 1–60 см3/мин для высокоскоростной обработки. Отличительной особенностью высокоскоростной обработки является малое 
сечение среза, снимаемое с высокой скоростью, и большая минутная подача. 
Отработка режимов резания при высокоскоростной обработке привела к появлению разновидности этого вида обработки, 
которая называется высокоэффективной/высокопроизводительной. Высокоэффективная обработка отличается от высокоскоростной уменьшенной в 2 раза частотой вращения шпинделя 
(скорости резания) и увеличенными в 3,5 раза объемами снимаемого при резании материала.
В зависимости от скорости резания изменяется характер распределения температуры. При обычной обработке с возрастанием скорости резания повышается температура обрабатываемой 
заготовки, снимаемой стружки и инструмента. При резком увеличении скорости, например в 5‒10 раз, температура заготовки 
и инструмента изменяются незначительно, а стружки – значительно возрастает. Например, при скорости 100 м/мин темпера
 
Глава1.Инновационныетехнологииобработкирезанием

12

тура удаляемой стружки не превышает 450 °С, то при достижении скорости 1200 м/мин температура может приблизится 
к 1500 °С. Причина заключается в том, что скорость резания 
превышает скорость теплопроводности обрабатываемого материала. Основная доля тепла отводится стружкой, а в материал 
заготовки и инструмента тепло не успевает поступать.
Высокоскоростная обработка отличается следующими достоинствами: 
‒ высокое качество обработанной поверхности (низкая шероховатость, уменьшенные остаточные напряжения);
‒ снижение сил резания, повышающее точность обработки;
‒ снижение возможности возникновения вибраций;
‒ возможность обработки тонкостенных деталей;
‒ хорошее стружкоотделение;
‒ повышение стойкости инструмента.

1.1.1. Инструментальные материалы  

для высокоскоростной обработки

В процессе резания рабочие поверхности инструментов под
вергаются интенсивному воздействию высоких контактных давлений и температур, а взаимодействие с обрабатываемым материалом приводит к интенсификации процессов адгезии, диффузии, окисления, вызывающих быстрый износ режущего 
инструмента. Силовые нагрузки приводят к поломкам и выкрашиванию режущей части инструмента.
Для снижения изнашивания и предотвращения разрушения 
материал инструмента должен отличатся высокой твердостью, 
теплостойкостью, износостойкостью, прочностью.
Основой инструментальной базы высокоскоростного резания являются твердые и сверхтвердые материалы.
Твердые сплавы выпускаются в виде стандартизованных 
пластин, которые припаиваются, приклеиваются или крепятся 
механически к державкам из конструкционной стали. Выпуска
1.1.Высокоскоростнаяобработкарезанием 

ются также инструменты, рабочая часть которых целиком выполнена из твердого сплава (монолитные).
Применяемые твердые сплавы делятся:
‒ на вольфрамовые сплавы группы ВК (ВК3, ВК4, ВК6, ВК8 
и др.). В условном обозначении цифра показывает условное содержание кобальта;
‒ титано-вольфрамовые сплавы группы ТК (Т5К10, Т15К6, 
Т14К8, Т30К4, Т60К6 и др.). В условном обозначении цифра, 
стоящая после буквы Т, показывает процентное содержание 
карбидов титана, после буквы К ‒ кобальта, остальное – карбиды 
вольфрама;
 ‒ титано-тантало-вольфрамовые сплавы группы ТТК 
(ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ20К9 и др.). В условном обозначении цифры, стоящие после буквы Т, показывают процентное содержание 
карбидов титана и тантала, после буквы К ‒ кобальта, остальное 
– карбиды вольфрама.
В области разработки новых и совершенствования существующих марок твердых сплавов активно ведутся работы, связанные с созданием ультра- и особомелкозернистых сплавов, 
имеющих размер зерен в пределах 1,5–3,5 мкм.

Разработка новых ультра- и особомелкозернистых твердых 
сплавов направлена на решение ряда современных технологических задач – экологически чистого высокоскоростного резания 
без применения смазывающе-охлаждающих технологических 
сред, обработки труднообрабатываемых материалов, изготовления цельных твердосплавных особо сложных инструментов.
Прямым результатом уменьшения размеров зерен является 
улучшение физико-механических свойств твердого сплава, в первую очередь твердости и износостойкости при обеспечении достаточно высокой вязкости. Сплавы с такой структурой обладают повышенной сопротивляемостью хрупкому разрушению, 
что исключительно важно при использовании операций прерывистого резания.
Снижение размеров зерен обеспечивает возможность получения более острой режущей кромки инструмента, с уменьшен
 
Глава1.Инновационныетехнологииобработкирезанием

14

ным радиусом закругления. В результате снижаются силы резания и температура в зоне резания.

Для повышения работоспособности твердосплавных инстру
ментов используют износостойкие покрытия, которые позволяют повысить скорость резания на 20–40 % при той же стойкости 
или увеличить в 1,8–5 стойкость инструментов при той же скорости, что и у инструментов без покрытия.
Наносимые на инструменты покрытия представляют собой 
нитриды, карбиды, карбонитриды, оксиды металлов ‒ Al2O3, 
TiN, TiC, TiCN, TiAlN и др. 
Помимо однослойных покрытий TiN, TiC или TiCN широко 
используются многослойные покрытия. Типичным представителем таких покрытий является покрытие TiN-TiCN-Al2O3. Наружный слой из Al2O3 служит термоизолирующим барьером 
и снижает окисление инструментального материала при повышенных температурах резания. Нитрид титана TiN обладает 
кристаллохимической совместимостью с твердосплавной подложкой, а карбонитрид титана TiCN повышает прочность адгезионной связи между инструментальным материалом и наружным слоем.
Применяются следующие разновидности многослойных покрытий, созданные путем комбинации различных одиночных 
слоев:
‒ многослойные со слоями различного функционального назначения с толщиной отдельных слоев 0,5–10 мкм;

‒ многослойные наноструктурированные с толщиной отдельных слоев от нескольких до 100 нм.

Сверхтвердые инструментальные материалы представляют собой синтетические или природные алмазы и композиты, 
преимущественно на основе нитрида бора. Алмазные инструменты широко используются при обработке деталей из различных материалов. Для алмазов характерны исключительно высокие твердость и износостойкость. По абсолютной твердости  
алмаз в 4‒5 раз тверже твердых сплавов. Вследствие высокой теплопроводности алмазы лучше отводят тепло из зоны резания. 

1.1.Высокоскоростнаяобработкарезанием 

Это гарантирует получение деталей без прижогов поверхности. 
Однако алмазы весьма хрупки, что сильно сужает область их 
применения. Кроме того, при повышенной температуре алмаз 
вступает в химическую реакцию с железом и теряет работоспособность.
Материалы на основе нитрида бора превосходят по теплостойкости все материалы, применяемые для лезвийной обработки: алмаз – в 1,9 раза, быстрорежущую сталь ‒ в 2,3 раза, твердый сплав – в 1,7.
Эти материалы изотропны, обладают близкой к алмазам ми
кротвердостью, высокой теплопроводностью, химической инертностью по отношению к железу.
Преимущество материалов на основе нитрида бора перед 
твердыми сплавами особенно заметно при сопоставлении при 
торцевом фрезеровании: скорость резания закаленной стали выше в 5 раз, чугунов – в 10‒20 раз (в зависимости от твердости). 
Инструменты на основе нитрида бора позволяют в 3–6 раз повысить скорость резания по сравнению с твердосплавными.

1.1.2. Особенности станков  

для высокоскоростной обработки

Специфические изменения станков для высокоскоростной 
обработки касаются шпиндельных узлов, приводов подач, системы удаления стружки.
Высокоскоростной шпиндельный узел – это основной компонент станка для высокоскоростной обработки. От его конструктивного решения зависит не только долговременная стабильность в работе станка, но и качественные характеристики 
выполняемых работ. Высокоскоростной шпиндель – это компромисс между частотой вращения и мощностью привода.

Так, при частоте вращения 15 000 мин–1 мощность привода 

составляет 45 кВт, а при частоте 40 000 мин–1 понижается до  
12 кВт. Это означает, что на высокоскоростном оборудовании  
с повышением максимальных частот вращения необходимо пе
 
Глава1.Инновационныетехнологииобработкирезанием

16

реходить от силовых режимов обработки к более щадящим скоростным режимам резания, т. е. скоростные станки более целесообразно использовать для чистовой обработки.
В настоящее время находят применение комбинированные 
шпиндельные узлы, в корпусе которых размещены два привода. 
Такая конструкция позволяет работать шпиндельному узлу 
в черновом режиме резания с частотой до 10 000 мин–1 с обеспечением большого крутящего момента или в чистовом режиме  
с частотой до 30 000 мин–1 за счет второго высокоскоростного 
привода.
Приводы подач станков для высокоскоростной обработки 
обычно сопровождаются большими значениями подач. При изготовлении пресс-форм, штампов и других габаритных деталей 
станки должны обеспечивать частоту вращения шпинделя не 
ме нее 15 000 мин–1, с величиной подачи как минимум 3000 мм/мин, 
отрабатывая при этом малые перемещения от 2 до 20 мкм. Наряду с такими высокими значениями подач необходимо, чтобы 
имелась возможность быстрого ускорения и замедления.
Система удаления стружки в станке для высокоскоростной 
обработки имеет особое значение. Образование стружки при 
высокоскоростной обработке осуществляется значительно интенсивнее, чем при обычной обработке. Поскольку тепло концентрируется преимущественно в стружке, то ее необходимо 
быстро удалять из зоны резания. В процессе удаления в зону резания подается смазывающе-охлаждающая жидкость, которая 
оказывает на инструмент циклическое термическое воздействие. Поэтому в ряде случаев вместо смазывающе-охлаждающей жидкости целесообразно использовать струю воздуха.

1.2. Комбинированные методы механической обработки

Традиционные способы механической обработки на предприятиях с высокой организацией труда достигли совершенства 
и практически не имеют резервов повышения производительности. Комбинированные способы механической обработки позво
Доступ онлайн
505 ₽
В корзину