Безпалько В.И. Технология конструкционных и трубопроводо-строительных материалов

Подождите немного. Документ загружается.

рых других работ. На токарных станках проводятся все виды обра-

ботки: обдирочная, черновая, получистовая, чистовая и тонкая.

При использовании специальных приспособлений на токар-

ных станках можно выполнять ряд дополнительных операций, в

том числе обкатывание и раскатывание роликами и шариками

цилиндрических поверхностей, алмазное выглаживание, накаты-

вание рифлений, фрезерование, шлифование и другие операции.

В машиностроении станки токарной группы составляют 30...40 %

от общего парка металлорежущих станков. В зависимости от на-

значения и конструкции станки этой группы подразделяются на

следующие типы: автоматы и полуавтоматы одношпиндельные;

автоматы и полуавтоматы многошпиндельные; револьверные; свер-

лильно-отрезные; карусельные; токарные, токарно-винторезные

и лобовые; токарные многорезцовые; специализированные; специ-

альные. Каждый тип токарных станков имеет несколько моделей.

Токарные автоматы и полуавтоматы получили наибольшее

распространение в крупносерийном и массовом производстве. Они

предназначены для обработки деталей сложной конфигурации

несколькими инструментами. На полуавтоматах автоматизирован

только процесс механической обработки заготовок, а на автома-

тах также процесс загрузки заготовок и выгрузки обработанных

деталей. Токарные автоматы и полуавтоматы бывают универсаль-

ными и специальными, одно- и многошпиндельными, горизон-

тальными и вертикальными.

Револьверные {токарно-револьверные) станки предназначены для

обработки деталей сложной формы в условиях серийного произ-

водства. Эти станки оборудованы специальными устройствами —

револьверными головками (револьверными суппортами), которые

служат для одновременного размещения нескольких инструмен-

тов. Оси револьверных головок могут быть как вертикальными,

так и горизонтальными.

Карусельные (токарно-карусельные) станки применяются для

обработки крупногабаритных заготовок, имеющих небольшую

высоту (L/D = 0,2...0,3). Это могут быть заготовки колес, турбин,

маховиков и т. п. В отличие от токарных станков заготовка устанав-

ливается на круглом горизонтальном столе — карусели с верти-

кальной осью вращения. Наличие стола карусели (диаметром

0,5...20 м) облегчает установку, выверку и закрепление заготовок

на станке. Резцы и осевые инструменты закрепляются в револь-

верной головке, расположенной на вертикальной стойке у одно-

стоечных, либо на поперечине — у двустоечных станков. Кару-

сельные станки выпускаются как универсальные, так и специа-

лизированные.

Лобовые станки предназначены для обработки заготовок боль-

шого диаметра и небольшой длины. Обрабатываемая заготовка

закрепляется на планшайбе, установленной на шпинделе станка.

302

Станина станка имеет выемку под планшайбой, что обеспечивает

возможность обрабатывать заготовки, диаметр которых больше

диаметра планшайбы. На лобовых станках можно точить наруж-

ные цилиндрические и конические поверхности, обрабатывать

торцы, протачивать канавки, растачивать внутренние поверхно-

сти. Эти станки применяются в условиях единичного и мелкосе-

рийного производства.

Токарные многорезцовые станки, применяющиеся в основном в

крупносерийном и массовом производстве, предназначены для

обработки ступенчатых валов, блоков шестерен и других сложных

деталей. Эти станки имеют два и более суппортов, на каждом из

которых может быть закреплено несколько одновременно работа-

ющих резцов. Токарные многорезцовые станки работают, как пра-

вило, в автоматическом цикле.

Специализированные и специальные токарные станки применя-

ются для обработки деталей определенных типоразмеров.

Наибольшее распространение на предприятиях машинострое-

ния получили токарные и токарно-винторезные станки.

Токарные станки применяются для выполнения всех видов то-

карных работ, за исключением нарезания резьб. Токарно-винто-

резные станки отличаются от токарных наличием ходового винта,

что обеспечивает возможность нарезания резьб на наружных и

внутренних поверхностях заготовки.

Практически все токарные и токарно-винторезные станки име-

ют однотипную компоновку, причем наиболее характерной явля-

ется компоновка токарно-винторезного станка.

6.3.2. Устройство токарно-винторезного станка

Токарно-винторезный станок (рис. 6.14) имеет классическую

компоновку основных узлов и механизмов. Станина 2 с горизон-

тальными направляющими служит для монтажа узлов станка и

установлена на двух тумбах. В передней тумбе 7 смонтирован элек-

тродвигатель главного привода станка, в задней тумбе 17— бак

для СОЖ и насосная станция для ее подачи в зону резания.

В передней бабке 6, расположенной с левой стороны станка,

смонтирована коробка скоростей 4 и шпиндель с патроном 7.

Механизм коробки скоростей позволяет получать различную вели-

чину оборотов шпинделя, на котором, в свою очередь, устанавли-

ваются приспособления для закрепления заготовки и передачи ей

вращательного движения. На лицевой стороне передней бабки рас-

положена панель управления 5 механизмами коробки скоростей.

Коробка подач 3 расположена на лицевой стороне станины 2.

В ней смонтированы механизмы, позволяющие передавать суппор-

ту 11 с расположенными в нем резцами разные скорости перемеще-

ния при обработке заготовки, в том числе при нарезании резьбы.

303

Суппорт 11, предназначенный для закрепления и переме-

щения в нужном направлении резцов, состоит из нескольких

частей. Продольные салазки 8, установленные на направляющих

станины, перемещаются вдоль шпинделя, обеспечивая продоль-

ную подачу. Поперечные салазки 9 перемещаются в попереч-

ном направлении по направляющим продольных салазок. По-

воротные салазки 12, имеющие четырехпозиционный резцедер-

жатель 10, могут быть установлены под требуемым углом к оси

шпинделя, что необходимо при обработке конических поверх-

ностей.

К продольным салазкам 8 крепится фартук 13 станка, меха-

низмы которого преобразуют вращательное движение ходового

валика 14 или ходового винта 15 в поступательное движение суп-

порта относительно заготовки. Задняя бабка 16 установлена с пра-

вой стороны станины и может перемещаться по ее направляю-

щим. В пиноли задней бабки устанавливаются центры, поддержи-

вающие длинномерные детали, а также служащие для закрепле-

ния инструмента (сверл, зенкеров, разверток) при обработке от-

верстий.

Конструкция задней бабки позволяет смещать ее ось в попе-

речном направлении, что используется при обработке длинных

конических деталей с малым углом образующей конуса.

Главное движение и движение подачи осуществляется при по-

мощи соответствующих приводов.

Для предохранения работающего на станке от травм сходящей

стружкой на станке предусмотрены защитные устройства.

304

6.3.3. Режущий инструмент и технологическая оснастка

Широкий спектр работ, выполняемых на станках токарной груп-

пы, определяет разнообразие применяемого режущего инструмен-

та, представляющего различные типы токарных резцов.

Любой резец состоит из режущей части и тела (державки), с

помощью которого осуществляется его закрепление. Конструкция

резцов предусматривает, что в зависимости от назначения они

могут иметь державку разного сечения — квадратного, прямо-

угольного, круглого и специального. Различные типы токарных

резцов представлены на рис. 6.15.

В зависимости от формы головки резца и ее положения отно-

сительно державки резцы подразделяются на левые 1 и правые 2;

прямые — 4, 6 и 7; отогнутые — 9 и 11; резцы с оттянутой голов-

кой — 3 и 5.

По назначению резцы подразделяются на проходные — 4, 7, 8

и 9, применяемые при обработке наружных поверхностей тел вра-

щения, подрезные — 11 и 12, используемые для обработки тор-

цевых поверхностей, отрезные — 3 и 5, предназначенные для раз-

резания или отрезания готовой детали от заготовки. Если отрез-

ной резец при своем перемещении не доведен до оси детали, то

на ней будет образована канавка.

Расточные резцы — 13 (проходные) и 14 (упорные) применя-

ются для растачивания имеющихся в заготовке отверстий.

Фасонные резцы 16 имеют специально спрофилированную ре-

жущую кромку, профиль которой копируется на обрабатываемой

заготовке. В качестве одной из разновидностей фасонных резцов

можно назвать резьбовые резцы для нарезания наружной 10 и внут-

ренней 15 резьбы или резцы для получения профильных канавок 6.

В зависимости от качества выполняемых работ резцы подразде-

ляются на черновые и чистовые. Чистовые резцы могут иметь боль-

шой радиус закругления вершины резца 7, зачистную режущую

кромку или широкое режущее лезвие 8.

В настоящее время 80... 85 % всех резцов оснащены пластинами

из твердых сплавов (см. подразд. 6.2.8), которые различными спо-

собами закрепляются в головке режущего инструмента. Большое

распространение получили резцы с многогранными неперетачи-

ваемыми пластинами 17. После затупления очередной кромки пла-

стину поворачивают следующей гранью, а после затупления всех

кромок — отправляют в переработку.

Установка и закрепление заготовок для их обработки на токар-

ных станках производятся с помощью различных приспособле-

ний, которые подразделяют на универсальные и специальные.

Выбор того или иного приспособления зависит прежде всего

от конструкции заготовки и вида обрабатываемой поверхности,

типа и модели станка, принятой схемы базирования, требуемого

качества обработки и типа производства.

Наиболее распространенными и универсальными приспособ-

лениями являются центры, люнеты, патроны, планшайбы и оп-

равки.

Центры применяются при обработке валов с соотношением

L/D > 4. Необходимым условием для установки заготовки в центрах

является наличие в ней центровых отверстий с торцов. Один центр

устанавливается в шпинделе, а другой — в задней бабке. По конст-

рукции центры подразделяют на неподвижные и вращающиеся.

Неподвижный упорный центр состоит из конуса, на который

опирается торец обрабатываемой детали, и конического хвосто-

вика, устанавливаемого в пиноль задней бабки. При точении на

высоких скоростях или больших нагрузках на деталь для уменьше-

ния износа применяют центры, концы которых изготовлены из

твердых сплавов, или используют вращающиеся центры.

Для уменьшения деформаций (прогиба) заготовки в процессе

резания (при L/D > 10) применяются люнеты. Они бывают под-

вижными и неподвижными. Наружные цилиндрические поверх-

ности прутковых деталей (валы, оси) обычно подвергают про-

дольному точению в центрах с неподвижным люнетом.

Неподвижный люнет устанавливают на обе направляющие ста-

нины и закрепляют между передней и задней бабками станка, в

результате чего обрабатываемая деталь охватывается тремя регу-

лируемыми упорами (кулачками). При точении с большими ско-

306

ростями вместо обычных упоров в люнетах устанавливают ролико-

вые или шариковые подшипники, наружные кольца которых слу-

жат роликами, касающимися поверхности вращающейся детали.

Подвижный люнет крепят на каретке суппорта. Подвижный

люнет имеет два упора, касающихся обработанной поверхности

детали и принимающих на себя давление резца.

При обработке на токарном станке тяжелой и длинномерной

детали один ее конец закрепляют в патроне, а другой поддержи-

вается центром задней бабки. Это необходимо для жесткого и на-

дежного закрепления детали.

Патроны достаточно широко применяют на токарных, токар-

но-винторезных, револьверных и других станках при обработке

заготовок с соотношением L/D <= 4 без поддержки свободного конца

детали центром задней бабки.

Патроны бывают: трехкулачковые, четырехкулачковые, цан-

говые и др. Привод кулачков патронов может быть механическим,

пневматическим, гидравлическим и электрическим и зависит в

основном от уровня автоматизации станка.

Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон используют для

закрепления симметричных деталей. В таком патроне кулачки имеют

радиальное перемещение в пазах корпуса патрона.

В четырехкулачковом патроне каждый из кулачков, укреплен-

ных в радиальных пазах корпуса патрона, имеет независимое пе-

ремещение. Эти патроны применяют для установки и закрепле-

ния деталей сложной и несимметричной формы.

Обработку плоскостей пластин и других плоских деталей удоб-

но проводить в патронах, оснащенных постоянным магнитом.

Планшайбу применяют при обработке несимметричных дета-

лей и деталей сложной формы, закрепление которых в кулачко-

вых патронах неудобно или невозможно. Планшайба навинчива-

ется на шпиндель станка и представляет собой диск с радиальны-

ми пазами. Обрабатываемую деталь закрепляют на планшайбе бол-

тами и уравновешивают специальным противовесом.

Оправку применяют при обработке на станке заготовок типа

втулок, колец, стаканов и т. п. По конструктивному исполнению

оправки бывают конические, цанговые, гидропластовые и др.

Приспособления, которые применяются для установки и за-

крепления инструментов, называются инструментальными блока-

ми. Применение инструментальных блоков наиболее характерно

для револьверных станков и станков с числовым программным

управлением (ЧПУ).

6.3.4. Характеристика основных методов точения

Как было сказано, при точении (обтачивании) главным дви-

жением у всех станков токарной группы является вращение заго-

307

товки, а поступательным — движение (подача) режущего инст-

румента. При этом ось вращения главного движения резания мо-

жет быть как горизонтальной, так и вертикальной (в зависимости

от конструкции станка). Движение подачи может быть параллель-

ным или перпендикулярным оси вращения заготовки (продоль-

ная и поперечная подачи), а также под углом к оси вращения

заготовки (наклонная подача).

На рис. 6.16 представлены схемы основных методов обработки

заготовок на токарных станках, которые являются типовыми, так

как их можно реализовать на всех токарных станках, включая стан-

ки с ЧПУ.

Наружное обтачивание цилиндрических поверхностей произ-

водят прямыми (рис. 6.16, а) или отогнутыми проходными резца-

ми. Для обработки нежестких валов рекомендуется использовать

проходные резцы, у которых главный угол в плане При

обработке валов такими резцами радиальная составляющая силы

резания равна нулю, что уменьшает деформирование заготовок в

процессе их обработки.

308

Наружные (рис. 6.16, б) и внутренние резьбы выполняют резь-

бовыми резцами, форма режущих кромок которых определяет

профиль нарезаемых резьб. Настройка станка для нарезания резь-

бы заданного шага производится с помощью коробки подач. На

станках с ЧПУ шаг нарезаемой резьбы устанавливает система уп-

равления.

Обработку длинных пологих конических поверхностей произ-

водят при смещении в поперечном направлении корпуса задней

бабки относительно ее основания (рис. 6.16, в) или используя

специальное приспособление — конусную линейку. Точение ко-

нических поверхностей на станках с ЧПУ осуществляют автома-

тическим подбором скоростей продольной и поперечной подачи.

Сквозные отверстия в заготовках растачивают проходными рас-

точными резцами (рис. 6.16, г), а глухие — упорными (рис. 6.16, д).

Точение наружных и растачивание внутренних конических по-

верхностей средней длины (рис. 6.16, е, н) производят наклон-

ным движением резцов при повороте суппорта.

Кольцевые канавки на поверхности заготовок получают с по-

мощью отрезных резцов (рис. 6.16, ж) при поперечной подаче,

фасонные поверхности (рис. 6.16, з) — фасонными резцами, ко-

роткие конические поверхности (фаски) — широкими резцами

(рис. 6.16, и).

Отрезку от заготовки деталей (рис. 6.16, к) осуществляют от-

резными резцами с наклонной режущей кромкой, что в итоге

обеспечивает получение чистого торца на самой детали. Для под-

резания торцов (рис. 6.24, м) используют специальные подрезные

резцы.

Выполнение и обработку отверстий в заготовке производят свер-

лами (рис. 6.16, л), зенкерами и развертками. В этом случае обра-

ботку ведут при продольной подаче режущего инструмента, уста-

новленного в задней бабке.

6.3.5. Технология обработки заготовок точением

Перед началом разработки технологии проводят анализ исход-

ных данных, изучают рабочий чертеж детали: размеры и допуски,

допускаемые погрешности формы, требуемая шероховатость об-

работанной поверхности. Также изучается технологичность дета-

ли, выясняются условия ее эксплуатации и программа выпуска.

Детали, получаемые обработкой на станках токарной группы,

должны преимущественно иметь поверхности, представляющие

форму тел вращения, и быть симметричными относительно оси

вращения. Обрабатываемые детали должны быть достаточно жест-

кими, иметь унифицированные размеры и наиболее простую форму.

Доступ режущего инструмента к отдельным поверхностям заго-

товки при обработке должен быть свободным и т.д.

309

Далее выбирается тип производства в зависимости от програм-

мы и такта выпуска деталей, т.е. строго определенного промежут-

ка времени работы линии непрерывно-поточного производства.

С тактом выпуска сверяют длительность основных операций. Если

значения их близки, то устанавливается массовое производство.

Когда такт намного больше длительности операций, то детали

изготовляют по принципу серийного производства с обработкой

их партиями. Тип производства определяет выбор моделей приме-

няемого оборудования, использование средств механизации и

автоматизации, способ изготовления исходной заготовки (про-

катка, литье, ковка и т.д.). На выбор способа изготовления заго-

товки и ее обработки оказывают влияние материал, его физико-

механические свойства и структура, состояние поверхности, об-

рабатываемость резанием и др.

На начальной стадии разработки технологического процесса

составляют перечень технологических переходов. Каждому методу

обработки соответствуют достижимые точность получаемого раз-

мера и шероховатость поверхности. Окончательная обработка по-

верхности определяется рабочим чертежом детали.

В зависимости от вида обработки (черновое, получистовое,

чистовое и тонкое точение) каждому из этих методов обработки

характерен определенный диапазон достигаемых точности и ше-

роховатости поверхности деталей (табл. 6.1).

На станках токарной группы черновую {обдирочную) обработку

проводят с целью уменьшения пространственных отклонений и

погрешностей формы заготовок, например поковок или отливок,

имеющих точность, соответствующую 17-му или 16-му квалитету.

После черновой обработки точением точность этих заготовок со-

ответствует 14—11-му квалитетам, а шероховатость поверхности

Ra 10...2,5 мкм.

Получистовое точение необходимо в том случае, когда при чер-

новой обработке заготовки не снялся весь припуск или к ней

предъявляются повышенные требования по точности. Получисто-

Табл и ца 6.1

Технологические возможности методов точения

Точение

Черновое

Получистовое

Чистовое

Тонкое

Шероховатость Ra, мкм

(ГОСТ 2789-73)

10...2,5

2,5... 1,25

1,25...0,32

0,32...0,16

Квалитет точности

(ГОСТ 25347-89)

14-11

11-9

9-7

7-6

310

вое точение обеспечивает точность, соответствующую 11—9-му

квалитетам и шероховатости Ra 2,5... 1,25 мкм.

Чистовую обработку проводят как окончательную или проме-

жуточную под последующую тонкую обработку с целью достиже-

ния 9 —7-го квалитетов точности и шероховатости Ra 1,25...0,32 мкм.

Тонкая обработка резцами рассматривается как окончательная,

заменяющая шлифование. Тонкое точение обычными резцами

обеспечивает точность, соответствующую 7-му или 6-му квалите-

там и шероховатости Ra 0,32...0,16 мкм, алмазными резцами —

5-му квалитету и Ra 0,16...0,08 мкм.

При назначении переходов и разработке технологического мар-

шрута используют справочные данные по производительности и

точности различных методов обработки.

После этого приступают к расчету припуска на обработку, ко-

торый должен обеспечить получение заданной точности и вели-

чины шероховатости поверхности детали.

При расчетах, как правило, пользуются стандартами, катало-

гами, справочниками, в то же время необходимо учитывать ре-

альные возможности производства. Расчет режимов обработки

проводится в общепринятой последовательности.

Глубину резания при черновом точении выбирают в пределах

2... 8 мм, в основном опираясь на силовые и прочностные харак-

теристики резца и заготовки, а при чистовом точении — 0,2...

1,5 мм с учетом величины шероховатости поверхности детали,

получаемой после обработки.

Подача выбирается по справочникам и корректируется по пас-

портным данным станка, т.е. берется ее ближайшая наименьшая

величина из ступенчатого ряда подач.

Скорость резания определяется расчетным путем с учетом стой-

кости инструмента. Корректировка скорости резания проводится

по паспорту станка.

Был рассмотрен традиционный метод проектирования техно-

логического процесса, при котором описание объекта и его алго-

ритм осуществляет технолог. Существуют еще два метода проек-

тирования технологического процесса: автоматизированный (при

взаимодействии человека и ЭВМ) и автоматический (ЭВМ без

участия человека). Самым распространенным и перспективным

является автоматизированный метод проектирования, который

обеспечивает использование систем автоматизированного проек-

тирования (САПР).

Применение ЭВМ повышает производительность технологиче-

ских и инженерных расчетов в 10—15 раз, снижает стоимость проек-

тирования в 2—4 раза и улучшает его качество в результате оптими-

зации проектных разработок. Проектирование станочных операций

на ЭВМ повышает производительность операций на 20...30 % и сни-

жает себестоимость обработки деталей на 10... 15 %.

311

6.4. Обработка заготовок на сверлильных

и расточных станках

6.4.1. Основные параметры резания при сверлении

Сверление — процесс получения отверстий в сплошном мате-

риале заготовки. Сверлением получают сквозные и глухие отвер-

стия, обрабатывают предварительно полученные отверстия путем

рассверливания, зенкерования, развертывания и нарезания резь-

бы с целью изменения их размеров, конфигурации, повышения

точности и снижения шероховатости поверхности.

Основными параметрами резания при сверлении, как и при

точении, являются: скорость главного движения резания v, пода-

ча s и глубина резания t.

Скоростью резания v при сверлении называют окружную ско-

рость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла.

Скорость резания v (м/мин) определяют по формуле

где D — диаметр сверла, мм; п — частота вращения сверла, мин-1.

Выбор скорости резания при сверлении зависит от механиче-

ских свойств обрабатываемого материала и материала режущей

части сверла, диаметра сверла, величины подачи, стойкости инст-

румента, способа охлаждения, глубины сверления и других фак-

торов. Например, при работе сверла, оснащенного пластинкой из

твердого сплава ВК8, скорость резания заготовки из стали состав-

ляет 45...80 м/мин, а из чугуна — 50...90 м/мин.

Элементы режима резания при сверлении показаны на рис. 6.17.

Подача s равна величине перемещения сверла вдоль оси за один

оборот (рис. 6.17, а). Поскольку сверло имеет две режущие кромки,

то подача, приходящаяся на каждую кромку s

(мм/мин):

Глубина резания t (мм) при сверлении отверстий в сплошном

материале принимается за половину диаметра сверла:

при рассверливании

где d — диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

Площадь поперечного сечения среза, снимаемого двумя глав-

ными режущими кромками сверла за один оборот, равна удвоен-

ному произведению толщины среза а на ширину среза Ь.

Ширину и толщину среза (без учета перемычки) определяют

по формулам:

Машинное время сверления Т

(мин) отверстий в сплошном

теле рассчитывают с учетом длины прохода L (рис. 6.17, б), пода-

чи s и частоты вращения сверла п по формуле

где l — глубина сверления, мм; l1 и /

— врезание и перебег свер-

ла, мм.

6.4.2. Способы обработки заготовок на сверлильных

станках

Основными способами обработки заготовок на сверлильных

станках являются: сверление, рассверливание, зенкерование, раз-

вертывание и нарезание резьбы.

Сверление — это процесс получения отверстий круглой формы

в сплошном материале с помощью сверл различной конструкции.

Эта операция осуществляется двумя движениями: вращательным

и поступательным.

Выбор того или иного способа сверления зависит от диаметра

отверстия, глубины сверления, точности отверстия и расположе-

ния его оси, физико-механических свойств обрабатываемого ма-

313

териала и других факторов. При сверлении скорость резания явля-

ется величиной переменной, так как она изменяет свою величину

по режущему лезвию от его центра (v = 0) к периферии (v

max

)

Технологические возможности различных методов сверления дос-

таточно широки.

Рассверливание — процесс увеличения диаметра ранее полу-

ченного (исходного) отверстия сверлом большего диаметра на

величину глубины резания. Диаметр отверстия под рассверлива-

ние выбирают так, чтобы поперечная режущая кромка сверла в

работе не участвовала. В этом случае осевая сила уменьшается. Па-

раметры режима резания и качество обработки при рассверлива-

нии те же, что и при сверлении.

Зенкерование — промежуточная операция обработки предвари-

тельно просверленного, литого или штампованного отверстия.

Зенкерование выполняется с помощью зенкеров. Параметры ре-

жима резания при зенкеровании также определены скоростью ре-

зания, подачей и глубиной резания. Припуск под зенкерование

зависит от диаметра зенкера и изменяется в пределах 0,5... 3,5 мм.

Зенкерованием обрабатываются цилиндрические, торцевые, ко-

нические и сферические поверхности.

Зенкеры для получения цилиндрических или конических уг-

лублений под головки болтов и винтов называются зенковками, а

для обработки торцевых поверхностей — цековками. В связи с этим

данные методы обработки довольно часто называют зенкованием

и цекованием.

Развертывание — окончательная чистовая обработка цилинд-

рического или конического отверстия разверткой. Данная опера-

ция обычно выполняется после зенкерования с целью получения

более высокой точности и меньшей шероховатости поверхности.

Припуск под развертывание зависит от диаметра инструмента и

находится в пределах 0,15...0,5 мм.

Нарезание резьбы на внутренних цилиндрических поверхностях

производится с помощью метчика. Геометрические параметры

резьбы определяются инструментом.

6.4.3. Режущий инструмент и технологическая

оснастка

Для получения в заготовках отверстий и их обработки исполь-

зуют разнообразные режущие инструменты. Основными инстру-

ментами для выполнения этих работ являются сверла, зенкеры,

развертки и метчики.

Сверла применяются для сверления отверстий в сплошном ма-

териале или рассверливания предварительно полученных отвер-

стий. Среди них различают сверла спиральные, центровочные,

перовые и специальные для глубоких отверстий. Сверла изготов-

314

ляются из инструментальных сталей, оснащаются твердосплав-

ными пластинками, а иногда целиком состоят из твердого сплава.

Наиболее широко используют винтовые (спиральные) сверла. Их

изготовляют диаметром от 0,1 до 30 мм.

На рис. 6.18 показаны части (рис. 6.18, а), геометрические (рис.

6.18, б) и рабочие элементы (рис. 6.18, в) спирального сверла.

Сверло состоит из рабочей части /) (см. рис. 6.18, а), шейки /

хвостовика /

и лапки /

. Сверла малого диаметра изготовляют с ци-

линдрическим хвостовиком, а большого — с коническим. На рабо-

чей части сверла различают режущую /

и направляющую (1

— /

)

части. Последняя часть направляет сверло по оси и позволяет осу-

ществлять его многократную переточку. По всей ее длине выпол-

нены узкие направляющие ленточки, которые служат для направ-

ления инструмента в отверстии. Сверло имеет две винтовые стру-

жечные канавки, предназначенные для удаления стружки из об-

рабатываемого отверстия. Сверла изготовляют с обратной конус-

ностью, что необходимо для уменьшения сил трения об обрабо-

танную поверхность и исключения схватывания (защемления)

сверла в отверстии.

Шейка соединяет рабочую часть сверла с хвостовиком и необ-

ходима для вывода шлифовального круга при обработке им хвос-

товика и направляющих ленточек. Хвостовик предназначен для

315

закрепления сверла в шпинделе станка, а лапка служит упором

при его выбивании из шпинделя.

Сверло состоит из двух симметричных относительно оси режу-

щих зубьев, каждый из которых по сути является тем же самым

токарным резцом. Поэтому аналогично резцу режущая часть свер-

ла характеризуется (см. рис. 6.18, б) передним углом , задним

углом и (см. рис. 6.18, а) углом '. при вершине, углом наклона

поперечного режущего лезвия и углом наклона винтовой канав-

ки .

Передний угол — это угол между плоскостью, касательной к

передней поверхности, и плоскостью, параллельной оси сверла.

Величина угла изменяется в зависимости от положения сечения

А —А (см. рис. 6.18, б) от оси к периферии сверла. Так, если на

наружном диаметре угол равен 18... 30°, то у поперечной режу-

щей кромки он приближается к нулю.

Задний угол i рассматривается в плоскости Б— Б. Это сделано

для удобства его измерения. В силу того что сверло затачивается по

конической поверхности, задний угол также является перемен-

ным по длине режущего лезвия и возрастает в направлении к пе-

ремычке.

Главные лезвия сверла перекрещиваются под углом (см. рис.

6.18, а). У стандартных сверл угол = 120°, но в основном он

колеблется в пределах от 90 до 140° и зависит от твердости и проч-

ности обрабатываемого материала, возрастая при их увеличении.

Угол \|/ определяется между проекциями главного лезвия и пере-

мычки на плоскость, перпендикулярную оси сверла ( = 50... 55°),

угол образован касательной к винтовой линии канавки и осью

сверла ( =25...30°).

В процессе резания главные функции выполняет рабочая часть

сверла, на которой расположены режущие элементы: главные ре-

жущие кромки 1 (рис. 6.18, в), поперечная режущая кромка 2, а

также передняя 3 и задняя 4 поверхности. Сверло, как и все ос-

тальные режущие инструменты, имеет вспомогательные режущие

кромки, улучшающие качество поверхности обработанного отвер-

стия. Этими кромками являются винтовые кромки направляющих

ленточек 5.

При сверлении поперечная режущая кромка сверла сама ме-

талл не режет, а вытесняет его от оси под главные режущие кром-

ки. Измерения показывают, что при сверлении около 65 % общего

усилия подачи приходится на внедрение поперечной режущей

кромки в металл. Поэтому для обеспечения более благоприятных

условий работы сверла производят подточку поперечной режу-

щей кромки.

При сверлении глубоких отверстий (L > 5D) необходимо при-

менять специальные сверла. Особенность этих сверл заключается

в том, что они должны обеспечивать большую точность располо-

316

жения оси отверстия, меньшее тепловыделение при резании, луч-

шие условия для вывода стружки и отвода теплоты.

Для изготовления сверл используются быстрорежущие стали (Р18;

р12; Р9; Р6АМ5; Р9М4К8 и др.). Для повышения стойкости сверл

их режущие поверхности выполняются с нанесением износостой-

ких покрытий и упрочняются термомеханическим способом.

Наряду с быстрорежущими сверлами, достаточно широко ис-

пользуются сверла со вставными твердосплавными пластинами

(ВК8; ВК10М; ВК15М). Эти сверла, как правило, применяются

при сверлении отверстий в заготовках из чугуна, закаленных ста-

лей, титановых сплавов, труднообрабатываемых сплавов цветных

металлов и неметаллических материалов. Стойкость твердосплав-

ных сверл в 10 — 40 раз выше стойкости быстрорежущих.

На рис. 6.19 представлены инструменты для обработки отвер-

стий на сверлильных станках.

Зенкер (рис. 6.19, а) по своей форме напоминает спиральное

сверло, но в отличие от него имеет большее количество режущих

лезвий. Ввиду того что зенкер предназначен для обработки уже

имеющихся отверстий, у него отсутствует поперечная режущая

кромка. Наличие большого количества режущих лезвий ( =3 — 9)

обеспечивает ему более высокую производительность и точность

обработки по сравнению со сверлом.

Зенкерами обрабатывают предварительно просверленные от-

верстия, а также отверстия, имеющиеся в литых или штампован-

ных заготовках. Режущая часть зенкера 11 выполняет основной про-

цесс резания, а калибрующая часть 1

служит для направления

зенкера в самом отверстии и обеспечения необходимой точности

и шероховатости обрабатываемой поверхности. Зенкер так же, как

и сверло, имеет шейку 1

и хвостовик /

с лапкой /

По своей конструкции зенкеры подразделяются на цилиндри-

ческие (рис. 6.19, а), конические (рис. 6.19, б) и торцевые (рис.

6.19, в). Зенкеры бывают цельными (см. рис. 6.19, а, б) и насад-

ными (рис. 6.19, в). Припуск на зенкерование находится в преде-

лах 0,5...3,5 мм.

Развертки (рис. 6.19, г—е) представляют собой многолезвий-

ный инструмент и предназначаются для окончательной чистовой

обработки отверстий, предварительно обработанных сверлом и

зенкером.

По способу применения развертки делятся на машинные, ис-

пользуемые на металлорежущих станках, и ручные. По форме об-

рабатываемого отверстия они подразделяются на цилиндрические

(см. рис. 6.19, г) и конические (рис. 6.19, д), а по конструкции —

на цельные, со вставными зубьями и насадные. Развертки имеют

еще большее число режущих лезвий (z = 5 —14), расположенных в

режущей части /

, впереди которой выполнен направляющий ко-

нус. Калибрующая часть /

служит для направления развертки в

отверстии и обеспечивает требуемую точность и шероховатость

поверхности. По конструкции закрепления развертки также под-

разделяются на хвостовые и насадные.

Метчики (рис. 6.19, ж) применяют для нарезания резьбы в

отверстиях. Чтобы правильно нарезать резьбу и избежать поломки

инструмента, метчик закрепляют в специальном патроне. Инст-

румент представляет собой винт с прорезанными прямыми или

винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Рабочая

часть метчика имеет режущий /

и калибрующий /

участки. Про-

филь резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезае-

мой резьбы.

При обработке сложных по конфигурации отверстий в ряде

случаев используются разнообразные комбинированные инстру-

менты: сверло-зенкер, ступенчатое сверло и т. п. Применение таких

инструментов позволяет выполнить несколько операций за один

рабочий ход. Однако использование таких специальных инстру-

ментов экономически целесообразно только в условиях крупно-

серийного и массового производства.

Для установки и закрепления заготовок на столах сверлильных

станков применяют различные приспособления для сверления. Наи-

более распространенными из них являются машинные тиски и

другие зажимные устройства, в состав которых входят прихваты,

подкладки, призмы, угольники и др. Для сверления строго коор-

динированных отверстий в заготовках, обрабатываемых больши-

318

ми сериями, широко используют специальные приспособления —

кондукторы.

Инструменты с коническим хвостовиком закрепляют непо-

средственно в шпинделе сверлильного станка. Если размеры хво-

стовика отличаются от размеров отверстия шпинделя, то в этом

случае применяют специальные переходные втулки. Для закреп-

ления инструмента с цилиндрическим хвостовиком используют

сверлильные трехкулачковые или цанговые патроны.

6.4.4. Типы и области применения станков

сверлильно-расточной группы

Группа сверлильно-расточных станков состоит из двух подгрупп:

сверлильной и расточной. К сверлильной подгруппе относятся сле-

дующие типы станков: вертикально-, радиально- и горизонталь-

но-сверлильные. Расточная подгруппа состоит из координатно-

расточных, расточных и алмазно-расточных станков.

Сверлильные станки. Основными формообразующими движе-

ниями при сверлении являются главное вращательное движение

шпинделя и движение его подачи. Эти движения получает инстру-

мент, закрепленный в шпинделе станка. Для изменения частоты

вращения шпинделя сверлильные станки снабжены коробкой ско-

ростей, а для обеспечения подач — коробкой подач. Одновремен-

ная передача двух движений от коробок скоростей и подач на

шпиндель осуществляется с помощью специального узла — шпин-

дельной головки.

На ряде станков коробки скоростей и подач размещены в об-

щем корпусе, который имеет привод от собственного электро-

двигателя (сверлильная головка). У других станков коробки ско-

ростей и подач выполнены в виде отдельных узлов — шпиндель-

ных головок и бабок. Причем одним из характерных признаков,

по которым различают типы сверлильных станков, являются на-

правление оси и места расположения этих головок и бабок.

Конструктивно сверлильные и шпиндельные головки могут быть

одно- и многошпиндельными. Многошпиндельные головки при-

меняются для одновременной обработки нескольких отверстий в

одной заготовке.

Вертикально-сверлильные станки составляют основную часть

парка сверлильных станков, так как на них можно выполнить

практически все виды сверлильных работ. Эти станки выпускают-

ся в настольном или напольном исполнениях. Настольные свер-

лильные станки обеспечивают возможность сверления отверстий

Диаметром до 16 мм, а напольные — до 100 мм.

На рис. 6.20 представлены общие виды одношпиндельного вер-

тикально-сверлильного (рис. 6.20, а) и радиально-сверлильного

(рис. 6.20, б) станков.

319

Вертикально-сверлильный станок (см. рис. 6.20, а) состоит из

фундаментной плиты 11, на которой крепится станина /, в верх-

ней части которой расположен электродвигатель 2, сообщающий

шпинделю 7 вращательное движение, передаваемое ему через

коробку скоростей, расположенную в консольной части станка —

шпиндельной головке 3.

Вертикальное перемещение шпинделя и сверла может осуще-

ствляться механически по заданному режиму от коробки подач

или вручную при помощи штурвала 5. Управление коробками ско-

ростей и подач осуществляют рукоятками 4. Контроль глубины

обработки производят по лимбу 6. Смазывающая охлаждающая жид-

кость подается в рабочую зону с помощью электронасоса через

сопло 8.

В зависимости от формы и размеров заготовки ее закрепляют

на столе 9 в машинных тисках, кондукторах или иных приспособ-

лениях. При помощи рукоятки 10 стол можно перемещать по вер-

тикали. В нише станка размещают электрооборудование и проти-

вовес. В некоторых моделях для электрооборудования предусмот-

рен шкаф 12.

Радиально-сверлильные станки (см. рис. 6.20, б) предназначены

для обработки большого числа разнообразных отверстий в круп-

320

ных заготовках без их переустановки и имеют следующую ком-

поновку. На фундаментной плите / крепится неподвижная ко-

лонна 2 с поворотной гильзой 4. Разрезной хомут 3, скрепляю-

щий гильзу с колонной, стягивается специальным устройством.

На гильзе закреплена консоль или рукав 8, перемещающийся по

ней вверх или вниз при помощи электродвигателя 6, двухступен-

чатого редуктора 5 и винта 7. Консоль имеет шпиндельную голов-

ку 12 и шпиндель 13, который с помощью электродвигателя 9

коробки скоростей 10 и коробки подач 11 получает заданное глав-

ное (вращательное) движение и поступательное движение пода-

чи (вдоль оси). Деталь располагается на столе 14.

Горизонтально-сверлильные станки, а также специальные стан-

ки для глубокого сверления предназначены для обработки глубоких

горизонтальных отверстий, расположенных в разнообразных де-

талях: валах, осях, цилиндрах и др., причем глубина обрабаты-

ваемых отверстий может достигать нескольких метров.

Конструкции вертикально-сверлильных станков с ЧПУ преду-

сматривают наличие у них револьверных многоинструментальных

головок (суппортов), обеспечивающих быструю смену режущего

инструмента, и наличие трехкоординатного привода стола, по-

зволяющего устанавливать заготовки относительно инструмента в

заданной точке без предварительной разметки. При этом быстрый

подвод инструмента к заготовке, глубина сверления, изменение

частоты вращения и движение подачи инструмента производятся

автоматически по командам с ЧПУ.

Расточные станки. Характерными признаками расточных стан-

ков являются расположение шпинделя (горизонтальное или вер-

тикальное) и вид работы, для которой они предназначены. В связи

с этим расточные станки подразделяют на горизонтально-расточ-

ные, координатно-расточные, алмазно-расточные и специальные.

В машиностроении наиболее широкое распространение полу-

чили горизонтально-расточные станки, на которых обрабатывают

заготовки крупно- и среднегабаритных корпусных деталей (кор-

пуса редукторов, насосов и т.п.) путем растачивания, сверления,

зенкерования, развертывания, фрезерования, обтачивания цилин-

дрических и точения торцевых поверхностей.

Координатно-расточные станки предназначены для обработки

особо точных отверстий в эталонных деталях и кондукторных плитах.

Современные координатно-расточные станки с оптическими де-

лительными устройствами на механизмах перемещения стола,

траверсы и расточной головки обеспечивают точность установки

координатных размеров до 1 мкм.

На алмазно-расточных станках производится окончательная

обработка отверстий алмазными и твердосплавными резцами. От-

клонение поверхности отверстий от цилиндрической формы, об-

работанных на этих станках, не превышает 5 мкм.

И Безпалько 62.1