механическая обработка поковок

Когда говорят про механическую обработку поковок, многие сразу представляют себе простое снятие стружки до нужного размера. Мол, была болванка, стала деталь. Но на деле всё куда тоньше. Это постоянный диалог между заготовкой, инструментом и оператором, где каждый миллиметр припуска — это не лишний металл, а страховка от внутренних напряжений, которые могут ?повести? деталь в процессе резания. Особенно это чувствуешь на поковках из легированных сталей после электрошлакового переплава — структура-то однородная, но ?характер? у материала жёсткий.

От заготовки к станку: подготовка, которую часто недооценивают

Всё начинается задолго до токарного станка. Допустим, приходит к нам поковка вала для нефтяного насоса. Первое дело — не на станок её грузить, а глядеть в техпроцесс и на саму заготовку. Отжиг ли прошла как надо? Геометрия ковки не создаёт ли проблем для базирования? Бывало, из-за неидеальной осадки при ковке центр тяжести смещён, и на первых же оборотах биение такое, что резец только плакать. Тут без грамотной разметки и, часто, предварительной черновой подрезки на карусели не обойтись.

Вот тут как раз важно, какое у тебя оборудование в цеху. У нас, в ООО Цзиюань Юйбэй, например, это горизонтальные токарные станки с хорошим крутящим моментом. Для поковок — самое то. Но даже на них нужно правильно рассчитать режимы. Если взял слишком высокие подачи на материале после улучшения, можно получить наклёп и испортить уже обработанную поверхность. Приходится балансировать: с одной стороны, нужно съесть припуск в 20-30 мм, с другой — не перегреть поверхность и не убить инструмент.

И про инструмент отдельный разговор. Для грубого съёма припуска с поковки и для чистовой обработки паза под шпонку — это два абсолютно разных мира. На черновую часто идёт пластина с прочной геометрией, а на чистовую — уже с острой кромкой для получения нужной шероховатости. Запас этих пластин — вечная головная боль. Потому что если тупится инструмент в середине обработки крупной поковки, а сменной головы нет, то простои измеряются часами, а это уже деньги.

Практические ловушки: где теряется точность и время

Одна из главных проблем при механической обработке поковок — это их внутренние напряжения. Казалось бы, поковка прошла отжиг в печи, всё должно быть стабильно. Ан нет. Когда начинаешь снимать слой за слоем, нарушается баланс этих напряжений, и деталь может незначительно, но критично ?повести?. Особенно это касается длинномерных деталей. Мы как-то делали вал длиной под 4 метра. После съёма первого слоя по всей длине всё было в допуске. А после финишного прохода, уже на минимальных припусках, середина ?ушла? на пару десятых миллиметра. Пришлось останавливаться, перемерять, вносить коррекцию в УП. Вывод — для таких ответственных вещей нужен не один, а два-три черновых прохода с контролем геометрии между ними.

Ещё момент — охлаждение. При обработке тяжёлых поковок теплоотвод — это всё. Лить эмульсию струёй из одного сопла недостаточно. Нужно, чтобы она попадала точно в зону резания, причём с обеих сторон резца. Иначе термические деформации самой детали и инструмента гарантированы. Мы на некоторых операциях перешли на СОЖ под давлением, особенно при глубоком растачивании. Разница в стружкообразовании и качестве поверхности — день и ночь.

И конечно, крепление. Кузнечная поковка — не калиброванный прокат, её наружная поверхность часто не идеальна. Значит, нужно тщательно подбирать места установки кулачков патрона или поджимов в люнете. Одна вмятина от кулачка в неподходящем месте может создать очаг напряжения, который проявится позже, при эксплуатации детали. Всегда стараемся цеплять за более-менее ровные участки, а если их нет — то подкладывать медные прокладки.

Связка с другими переделами: без целостного взгляда — никуда

Механическая обработка у нас не живёт сама по себе. Это звено в цепочке: электрошлаковый переплав — ковка — отжиг — токарка — термообработка. И здесь масса нюансов. Например, если после ковки на прессе поковку недогрели или перегрели в печи, это аукнется при резании. Перегретая сталь будет ?вязнуть? на резце, быстро образуя нарост. Недогретая — создаст вибрацию и выкрашивание кромки пластины.

Или взять термообработку — улучшение. Мы отправляем детали на закалку и высокий отпуск в электрические печи. После этого припуск на механическую обработку должен быть таким, чтобы гарантированно снять обезуглероженный слой и получить чистую металлическую поверхность. Если технолог, разрабатывающий маршрут, пожадничает и оставит припуск в 0.5 мм вместо рекомендуемых 1.5-2 мм после улучшения, мы, токари, будем иметь все шансы ?не дотянуть? до размера, уперевшись в мягкий, дефектный слой. Такие истории были, и они всегда заканчиваются браком и разборками между участками.

Поэтому у нас в компании, ООО Цзиюань Юйбэй Тяжёлое литейно-кузнечное производство, стараются держать сквозной контроль. Тот, кто ковал, примерно знает, как будет обрабатываться деталь. А мы, на механике, видим в наряде, откуда заготовка пришла и куда дальше пойдёт. Это помогает заранее предвидеть потенциальные сложности. Информация о процессе на нашем сайте — https://www.jyybdz.ru — это по сути каркас, внутри которого уже кипит живая, не всегда идеальная, но реальная работа.

Оборудование и его границы

Гидравлический пресс, печи, токарные станки — всё это железо. Но его возможности не безграничны. Наш гидравлический ковочный пресс даёт хорошую плотную поковку, но максимальные размеры заготовок ограничены. Значит, при проектировании детали технолог должен сразу думать: а сможем ли мы это потом нормально обработать на имеющихся горизонтальных токарных станках? Или придётся искать кооперацию? Например, для обработки крупногабаритных поковок иногда не хватает высоты центров или вылета суппорта.

Электрические печи для улучшения тоже диктуют свои условия. Размер камеры печи определяет максимальные габариты детали, которую можно целиком подвергнуть термообработке без заметных перепадов твёрдости. Если деталь длиннее, её приходится закаливать с перемещением, а это риск неравномерности. И эту неравномерность мы потом увидим на станке: где-то резец идёт ровно, а где-то начинает ?прыгать? из-за разной обрабатываемости.

Поэтому годовой объём в 5000 тонн поковок — это не просто цифра. Это тоннаж, который мы реально можем качественно и последовательно провести через всю цепочку: от переплава до финишной токарной обработки. Если брать больше, упрёмся в узкие места, скорее всего, в термичке или на финишных операциях. А качество просядет.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, возвращаясь к началу. Механическая обработка поковок — это далеко не финальный и уж точно не простой этап. Это, можно сказать, момент истины для всей предыдущей работы металлургов и кузнецов. Все огрехи всплывают здесь. И наоборот, грамотная подготовка, правильный режим резания и понимание физики процесса позволяют из хорошей поковки сделать отличную, надёжную деталь. Это ремесло, где опыт, помноженный на знание материала, часто важнее самой современной CNC-программы. Потому что станок — он железный, он команды выполняет. А понять, почему в данный момент стружка пошла синей, а не соломенной, и что с этим делать — это уже к человеку. К тому, кто у станка.