Астафьева Е.А. Технология конструкционных материалов

Подождите немного. Документ загружается.

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.3. Обработка заготовок на станках токарной группы



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -311-

Рис. 10.15. Токарный гидрокопировальный автомат: 1 – станина; 2 – передняя

бабка; 3 – шпиндель; 4 – верхняя траверса; 5 – верхний суппорт; 6 – пиноль; 7 – нижний

суппорт; 8 – нижняя траверса

Рис. 10.16. Токарно-карусельный полуавтомат:

1 – станина; 2 – карусель; 3 –

револьверная головка;

4, 10, 12 – коробки подач; 5 – верхний суппорт; 6 – револьверный

суппорт; 7 – поперечина; 8 – стойка; 9 – траверса; 11 – боковой суппорт

Токарно-карусельные станки. Обработка массивных цилиндрических

заготовок с отношением длины заготовки к ее диаметру 0,3–0,4 ведется на

токарно-карусельных станках. Станок (рис. 10.16

) состоит из станины 1, двух

вертикальных стоек

8, соединенных поперечиной 7; на станине установлена

карусель

2 с кулачковым патроном, по направляющим стоек перемещается

траверса

9. По направляющим траверсы перемещаются верхний суппорт 5 с

коробкой подач

4 и револьверный суппорт 6 с коробкой подач 10. На

револьверном суппорте установлена револьверная головка

3. На правой

стойке установлен боковой суппорт

11 с коробкой подач 12.

Многошпиндельные токарные автоматы. Для массовой обработки

заготовок сложной формы применяются одношпиндельные горизонтальные

автоматы (рис. 10.

19, в). При необходимости обработки большой партии

3 4 2

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.3. Обработка заготовок на станках токарной группы



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -312-

несложных валиков применяются многошпиндельные токарные автоматы

параллельной обработки. Если в качестве заготовки используется пруток,

применяют прутковые автоматы, если штучная заготовка – магазинные. В

последних заготовки укладываются в специальных емкостях – магазинах-

накопителях. На рис. 10.17,

а показан четырехшпиндельный прутковый

автомат параллельного действия. На станине

1 установлены передняя 2 и

задняя

5 стойки, соединенные траверсой 4. На торце передней стойки

установлен шпиндельный блок

3 с четырьмя шпинделями. На торце задней

стойки установлены упоры

6 (их количество равно количеству шпинделей).

Автомат одновременно обрабатывает четыре одинаковые заготовки. Ведется

обработка только наружных поверхностей заготовок с поперечным движе-

нием подачи суппортов. Прутки базируются и зажимаются в цанговых

патронах. Величина вылета прутков ограничивается упорами задней стойки.

Партию детали со сложной конфигурацией наружной и внутренней

поверхностей можно обработать на многошпиндельных автоматах последо-

вательного действия. На рис. 10.17,

б показан многошпиндельный горизон-

тальный автомат последовательного действия. На станине

1 установлены

передняя

2 и задняя 9 стойки, соединенные траверсой 4. На передней стойке

установлен шпиндельный блок

3, который имеет возможность дискретного

поворота вокруг собственной оси. Напротив каждого шпинделя установлены

поперечные суппорты 7. Между стойками установлен осевой суппорт

8 с

каретками, расположенными соосно с шпинделями.

Режущие инструменты, работающие с поперечным движением подачи

(резцы прорезные, подрезные, фасонные и др.), устанавливаются в зажимных

устройствах поперечного суппорта. Режущие инструменты, работающие с

продольным движением подачи (осевой инструмент, резцы расточные, про-

ходные и др.), устанавливаются в зажимных устройствах продольного суп-

порта. При каждом повороте шпиндельного блока за

жатый в шпинделе пру-

ток занимает очередную рабочую позицию. На каждой позиции производит-

ся частичная обработка поверхностей заготовки. Переходя от первой до

последней рабочей позиции, заготовка подвергается полной обработке. Таким

образом, на рабочих позициях станка обрабатывается несколько заготовок.

Аналогичный принцип, но для обработки дисков с отношением высоты

к диаметру 0,3–0,4 применен в вертикальных многошпиндельных полуавто-

мат

ах (рис. 10.18,

а). На станине 1 установлены центральная колонна 5 и ка-

русель

3, которая имеет возможность дискретного или непрерывного пово-

рота вокруг оси колонны. При непрерывном вращении карусели вместе с ней

синхронно вращается колонна. На карусели установлены шпиндели

2 с ку-

лачковыми патронами. По вертикальным направляющим

4 колонны переме-

щаются суппорты

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.3. Обработка заготовок на станках токарной группы



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -313-

Рис. 10.17. Горизонтальные токарные автоматы: а – четырехшпиндельный парал-

лельного действия; б – многошпиндельный последовательного действия; 1 – станина; 2 –

передняя стойка;

3 – шпиндельный блок; 4 – траверса; 5, 9 – задние стойки; 6 – упоры; 7 –

поперечный суппорт;

8 – осевой суппорт

Рис. 10.18. Вертикальный многошпиндельный полуавтомат: а − компоновка станка;

б – одинарная индексация карусели; в – двойная индексация карусели; 1 – станина; 2 –

шпиндель;

3 – карусель; 4 – вертикальные направляющие; 5 – центральная колонна; 6 –

суппорты

При дискретном вращении карусели возможны два исполнения станка:

с одинарной (рис. 10.18,

б) и с двойной (рис. 10.18, в) индексацией карусели.

На станках с одинарной индексацией проводится односторонняя обработка

заготовки. На первой позиции проводится загрузка заготовки, далее после

каждого поворота карусели обрабатывается группа поверхностей, затем

обработанная деталь возвращается на первую позицию, где снимается со

станка. На одном станке одновременно обрабатывается 7 заготовок.

На станках с двойной индексацией карусель поворачивается на

двойной угловой шаг. Первая позиция загрузочная. Далее на нечетных

позициях ведет

ся обработка заготовки с одной стороны. Полуобработанная

заготовка возвращается на первую позицию, где вручную или с помощью

автооператора переносится на вторую загрузочную позицию и базируется по

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.3. Обработка заготовок на станках токарной группы



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -314-

обработанным поверхностям. На четных позициях заготовка обрабатывается

с другой стороны и снимается со станка. Таким образом на станке ведется

полная обработка заготовок с двух сторон.

Рис. 10.19. Примеры наладок на станках токарной группы: а, б – на токарно-револь-

верном станке; в – на горизонтальном одношпиндельном автомате; г – на гидрокопиро-

вальном автомате; д – на вертикальном многошпиндельном автомате; е – на горизонталь-

ном многошпиндельном автомате

Эскизы наладок (установок инструментов и заготовок) различных

станков приведены на рис. 10.19

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.3. Обработка заготовок на станках токарной группы



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -315-

Под технологичностью любого объекта понимается соответствие

свойств этого объекта конкретным условиям его производства, эксплуатации

и ремонта. Следовательно,

технологичность любой конструкции – это

совокупность свойств, обеспечивающих оптимальность затрат труда,

средств, материалов и времени при технической подготовке ее производства,

изготовлении, эксплуатации и ремонта.

Деталь, обрабатываемая на станках токарной группы, должна

удовлетворять следующим технологическим требованиям (рис. 10.20

Масса детали должна быть уравновешена относительно ее оси враще-

ния. Число поверхностей детали, имеющих форму тел вращения, должно

быть максимально. Желательно, чтобы обрабатываемые поверхности не име-

ли разрывов (шпоночные пазы, лыски). Вращение неуравновешенной детали,

точение прерывистых поверхностей приводят к возбуждению колебаний в

технологической системе «станок − приспособление − инструмент − деталь»

(СПИД),

что отрицательно сказывается на стойкости режущего инструмента

и снижает точность обработки.

Рис. 10.20. Технологические требования к деталям, обрабатываемым на токарных

станках: а – нетехнологичные решения при обработке валов; б – технологичные решения

при обработке валов; в – нетехнологичные решения при обработке отверстий; г – техноло-

гичные решения при обработке отверстий

При конструировании детали необходимо использовать нормальный

ряд диаметров и длин, что позволит применить стандартные режущие

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.3. Обработка заготовок на станках токарной группы



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -316-

инструменты. Следует избегать применения нежестких элементов в

конструкции детали (длинные и тонкие шейки, тонкостенные втулки).

Точение нежестких заготовок не обеспечивает необходимой точности

обработки и требует применения специальных приспособлений (люнетов,

многолепестковых цанг). Целесообразна унификация элементов детали

(одинаковые размеры фасок, радиусов закруглений, канавок), что позволяет

выполнять одинаковые элементы одним режущим инструментом.

Желательно, чтобы обработа

нная поверхность в начале имела фаску

для постепенного врезания режущего инструмента и заканчивалась

кольцевой канавкой для свободного выхода режущего инструмента.

Неответственные поверхности, не сопрягаемые с поверхностями

других деталей, можно не обрабатывать – это снижает трудоемкость

обработки детали в целом. Обработка деталей с большими перепадами

диаметров приводит к неоправданно большим объемам срезаемой стружки

или к применению сложных, дорогостоящих за

готовок.

Желательно расчленить конструкцию детали: отдельно выполнять вал с

шейкой, отдельно – кольцо. Затем кольцо нужно напрессовать на шейку и

при необходимости произвести совместную чистовую обработку.

Целесообразно заменять сложные фасонные поверхности более

простыми. Между фасонной и цилиндрической поверхностями необходимо

предусматривать переходную канавку. Точные внутренние отверстия во

втулках нуж

но выполнять с внутренней выточкой − это позволит расточить

отверстие с одной установки и одним расточным резцом. Обработка точных

глухих отверстий затруднительна, лучше заменять их на сквозные.

Затруднительна обработка фасонного дна отверстий, поэтому применение

вставного дна значительно упростит обработку.

Ступенчатые поверхности детали желательно выполнять с постепен-

ным увеличением (у валов) или уменьшени

ем (у отверстий) диаметров по

длине детали. Длины ступеней должны быть одинаковыми или кратными

длине самой короткой ступени − это упрощает наладку станка при обработке

на многорезцовых автоматах или полуавтоматах. В торцах валов, обрабаты-

ваемых в центрах, необходимо предусматривать центровые технологические

отверстия.

Желательно избегать обработки ребристых поверхностей. Участки,

имеющие один ра

змер, но разные допуски, необходимо разграничивать

кольцевыми канавками. Острые грани обработанных поверхностей должны

быть притуплены или скруглены. Поверхности шеек валов, сочленяемых с

отверстиями сопрягаемой детали, должны иметь заходные конусы (фаски).

Сверление – лезвийная обработка резанием отверстий осевым инстру-

ментом; главное движение, вращательное, и движение подачи, прямолиней-

ное, придаются инструменту.

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.4. Обработка заготовок на сверлильных станках



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -317-

На сверлильных станках производят сверление, рассверливание, зенке-

рование, развертывание, зенкование, цекование, обработку ступенчатых от-

верстий и нарезание внутренних резьб. Сверлением (рис. 10.21,

а) получают

сквозные и глухие отверстия. Рассверливанием (рис. 10.21,

б) увеличивают

диаметр ранее просверленного отверстия. Зенкерованием (рис. 10.21,

в)

также увеличивают диаметр отверстия, но по сравнению с рассверливанием

зенкерование позволяет получить бóльшую точность и производительность

обработки.

Зенкерованием можно обрабатывать отверстия, полученные в заготовке

литьем или давлением. Развертывание (рис. 10.21,

г) – чистовая операция,

обеспечивающая высокую точность отверстия. Развертыванием обрабаты-

вают цилиндрические и конические отверстия после зенкерования или

растачивания. Зенкованием (рис. 10.21,

д, е) обрабатывают цилиндрические и

конические углубления под головки болтов и винтов. Для обеспечения

перпендикулярности и соосности обработанной поверхности основному

отверстию режущий инструмент (зенковку) снабжают направляющим

цилиндром (рис. 10.21,

д). Цекованием (рис. 10.21, ж, з) обрабатывают

торцевые опорные плоскости для головок болтов, винтов и гаек.

Перпендикулярность обработанной торцевой поверхности основному

отверстию обеспечивает направляющий цилиндр режущего инструмента

(цековки). Центровочным сверлом (рис. 10.21,

и) обрабатывают центровые

базовые отверстия в валах. Внутреннюю резьбу обрабатывают метчиками

(рис. 10.21,

к). При этом скорость движения подачи должна быть равна шагу

резьбы (

= h). Сложные поверхности обрабатывают комбинированным

инструментом (рис. 10.21,

л).

Схема обработки точного конического отверстия следующая: сверле-

ние цилиндрического отверстия; зенкерование ступенчатым коническим

зенкером (рис. 10.22,

а); развертывание конической разверткой со стружко-

разделительными канавками (рис. 10.22,

б); развертывание гладкой

конической разверткой (рис. 10.22,

в).

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.4. Обработка заготовок на сверлильных станках



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -318-

Рис. 10.21. Схемы обработки поверхностей на сверлильных станках: а – сверление;

б – рассверливание; в – зенкерование; г – развертывание; д, е – зенкование; ж, з – цеко-

вание; и – обработка базовых центровых отверстий; к − нарезание внутренних резьб; л –

обработка сложных поверхностей

Рис. 10.22. Обработка точных конических отверстий:

а – зенкерование ступенча-тым

зенкером; б – черновое развертывание; в − чистовое развертывание

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.4. Обработка заготовок на сверлильных станках



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -319-

Части, элементы и геометрия осевого инструмента. Сверла бывают

спиральные, перовые, для глубокого сверления (шнековые, кольцевые,

ружейные, пушечные), центровочные и комбинированные (специальные).

Спиральное сверло (рис. 10.23, а) имеет рабочую часть 9 и хвостовик 7,

который служит для закрепления сверла в рабочем приспособлении станка и

выполняется цилиндрическим или коническим. Конический хвостовик

снабжен лапкой

6, предохраняющей его при выбивании сверла из шпинделя

станка. Рабочая часть сверла выполняется из инструментальной стали или с

напайными пластинками твердого сплава. Она осуществляет процесс

резания, формирует поверхность обрабатываемого отверстия, отводит

стружку из зоны резания и направляет сверло при обработке. Рабочая часть

состоит из направляющей 8 и режущей 10 частей. Направляющая часть имеет

две винтовые канавки

5, необходимые для отвода стружки из зоны резания, и

две ленточки

4, необходимые для направления сверла. Режущая часть имеет

две главные режущие кромки

11, образованные передними 1 и главны-ми

задними

3 поверхностями. Главные режущие кромки соединяются под углом

2φ поперечной кромкой

2. От значения угла 2φ зависят толщина и ширина

срезаемого слоя, соотношение между радиальной и осевой составляющими

силы резания и температура в зоне резания.

С увеличением угла 2φ возрастает осевая

и уменьшается радиальная

составляющие силы резания. Ширина срезаемого слоя при этом

уменьшается, что повышает температуру в зоне резания. С изменением угла

2φ изменяются значения углов α и γ и форма главных режущих кромок.

Рекомендуемые значения угла 2φ приведены в табл. 10.3

Передний угол γ измеряют в главной секущей плоскости, проходящей

перпендикулярно главной режущей кромке. Задний угол α измеряют в плос-

кости, проходящей через точку главной режущей кромки параллельно оси

сверла. От периферии сверла к центру угол γ уменьшается, а угол α

увеличивается. Передний угол поперечной кромки отрицателен и равен

примерно минус 60°, следовательно, поперечная кромка сминает и скоблит

обрабатываемый материал, что резко повышает силу резания. По

этому для

уменьшения влияния поперечной кромки на процесс резания обработку

отверстий большого диаметра рационально проводить в два этапа: сверление

отверстия сверлом меньшего диаметра и рассверливание отверстия сверлом

нужного диаметра.

Ленточка сверла служит для центрирования сверла по обработанной

поверхности и обесп

ечивает возможность его многократной переточки.

Ширина ленточек промышленных сверл 0,2–3 мм. По ленточке сверло имеет

обратную конусность 0,03–0,12 мм на 100 мм длины.

Перовые сверла (рис. 10.23, б) значительно проще и дешевле в изго-

товлении, чем спиральные, жесткость их несколько выше. Они предназна-

чены для обработки сравнительно коротких отверстий. Рабочая часть сверла

выполняется в виде тонкой пластины с двумя режущими кромками, располо-

женными относительно друг друга под углом 2φ, который равен 116–118°.

Передний угол γ у перовых сверл отрицательный и с увеличением толщины

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК В СОВРЕМЕННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ

10.4. Обработка заготовок на сверлильных станках



Технология конструкционных материалов. Учебное пособие -320-

пера увеличивается. Задний угол получают одноплоскостной подточкой

задней поверхности. Обычно угол α равен 10– 15°. Цельные перовые сверла

из быстрорежущей стали применяются в приборостроении, для обработки

отверстий диаметром до 14 мм в деталях из латуни, бронзы, пластмасс.

Сборные перовые сверла, оснащенные пластинами твердого сплава,

применяются для обработки отверстий диаметром 20–130 мм в деталях из

конструкционных сталей и чугунов на св

ерлильных, фрезерных и расточных

станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Рис. 10.23. Сверла: а – спиральное: 1 – передняя поверхность; 2 – поперечная кромка;

3 – главная задняя поверхность; 4 – ленточка; 5 – винтовая канавка; 6 – лапка; 7 – хвосто-

вик; 8 – направляющая часть; 9 – рабочая часть; 10 – режущая часть; 11 – главная режу-

щая кромка; б – перовое; в – шнековое; г – кольцевое; д – центровочное; е – пушечное; ж

– ружейное; з – эжекторное; d – диаметр сверла; f – ленточка; α, γ, φ – углы резания