Богодухов С.И., Бондаренко Е.В., Проскурин А.Д. и др. Материаловедение и технологические процессы машиностроительного производства. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

381

заготовки шестерен и др.), имеющие обработанные отверстия, устанавливают

в центрах на специальных центровых оправках.

Обработка деталей в патронах. Короткие детали устанавливают и за-

крепляют в патронах, которые подразделяются на простые и самоцентри-

рующиеся. В таких патронах каждый из четырех кулачков может переме-

щаться независимо от остальных с помощью винтов, что позволяет устанав-

ливать на них детали как цилиндрической, так и не цилиндрической формы.

Самоцентрирующиеся трехкулачковые патроны очень удобны в работе, так

как все кулачки в них перемещаются одновременно, благодаря чему деталь,

имеющая цилиндрическую поверхность, устанавливается и зажимается точно

по оси шпинделя, значительно сокращается время на установку и закрепле-

ние детали.

Рисунок 34.2 – Самоцентрирующийся патрон токарно-винторезного станка

Самоцентрирующийся патрон имеет три кулачка, которые с помощью

конических колёс 5 вмонтированы в корпус патрона 6 и вращаемые торцо-

вым ключом, приводят во вращение коническое колесо, на другой стороне

которого нарезана плоская спираль 8. Во впадины спирали входят соответст-

вующие выступы кулачков 9, вставленные в радиальные пазы 10 корпуса па-

трона. Самоцентрирующиеся патроны применяются, как правило, для закре-

пления заготовок цилиндрической формы.

На рисунке 34.3 показан неподвижный люнет.

Обработка деталей в люнетах. Длинные детали, у которых длина в

10-12 раз превышает их диаметр, при обработке прогибаются под действи-

ем незначительной силы резания. Деталь может быть вырвана из центров.

В таких случаях применяют поддерживающее приспособление, называемое

люнетом. Пользуясь люнетом, можно обтачивать детали с высокой точ-

ностью и снимать стружку большего сечения, не опасаясь прогиба детали.

Люнеты бывают неподвижные и подвижные.

382

1 – основание (корпус люнета); 2 –стопорный винт;

3 – винт подачи кулачка; 4 – кулачок; 5 – крышка; 6 – фиксатор

крышки (звёздочка); 7 – гайка крепления планки; 8 – планка

Рисунок 34.3 – Люнет неподвижный

34.2.4 Кинематическая схема токарного станка мод. 16К20

Главное движение. Вращение от электродвигателя мощностью 10 кВт,

частота вращения n = 1460 мин, передается клиноременной передачей 154-

268 валу 1 коробки скоростей (рисунок 34.4). Муфта М1 служит для включе-

ния прямого и обратного ходов шпинделя. При прямом ходе вал II получает

две различные скорости вращения через двойной подвижный блок шестерен

34-39.

Наличие тройного блока шестерен 47-55-36 позволяет получить на ва-

лу III шесть различных частот вращения. Далее вращения могут быть пере-

даны шпинделю через зубчатые колеса 45-80.

Таким образом, шпиндель станка получает всего 24 значения частот

вращения. Практически же шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так

как значения n = 500 мин¯¹ и n = 630 мин¯¹ повторяются дважды.

Частота вращения шпинделя (при работе без перебора) по схеме опре-

деляется выражением

1600

268

148

985,01460 =⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅= об/мин.

383

Рисунок 34.4 - Кинематическая схема станка модели 16К20

384

34.2.5 Виды точения

Рассматривают следующие виды точения:

1) черновое точение – удаление дефектных слоёв заготовок, разрезка,

отрезка и подрезка торцев заготовок. Срезается поверхностная корка и ос-

новная (70 %) часть припуска на обработку:

2) получистовое точение – снятие 20-25 % припуска, позволяет полу-

чать шероховатость Rа = 10,0-5,0 и точность 10-11-го квалитетов. Заготовка

получает форму, близкую к форме детали;

3) чистовое точение – обеспечивает получение шероховатости Rа = 2,5-

1,25 и точность 7-9-го квалитетов. Деталь получает окончательную форму и

размеры;

4) тонкое точение – позволяет при срезании очень тонких стружек по-

лучать на поверхности детали шероховатость Rа = 0,63-0,32 и точность 5-7-

го квалитетов.

34.2.6 Элементы резания при точении

К элементам резания при точении относятся: скорость резания v , глу-

бина резания t и подача S.

Величина подачи S при точении определяется перемещением инстру-

мента за один оборот заготовки. Подача измеряется в мм/об.

Скоростью резания

v называется величина перемещения поверхности

резания относительно режущей кромки в единицу времени в процессе осу-

ществления главного движения. Скорость резания

v , м/c, определяют по

формуле

1000

заг

⋅

где D

заг

- наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм;

n - частота вращения заготовки, об/мин.

Глубина резания t, мм – величина срезаемого слоя за один проход, из-

меренная в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности.

Глубина резания – полуразность между диаметром заготовки (D

заг

) и диамет-

ром обработанной поверхности (d)

заг

−

Зная режим обработки, можно определить машинное (основное) время

работы, т.е. время, затраченное на снятие стружки при токарной обработке

Τ , мин

385

⋅

· 1,

где

- длина перемещения резца, мм;

1 – число проходов резца.

При выборе величины скорости резания учитывают влияние многих

факторов, основными из которых являются материал изделия, материал рез-

ца, величина подачи, глубина резания и др.

При выборе величины подачи учитывают требуемую шероховатость

обработанной поверхности, а при черновой обработке – прочность резца,

мощность станка и жесткость системы станок – инструмент – деталь. Выбор

величины глубины резания зависит от величины припуска на обработку,

прочности инструмента, мощности станка и жесткости системы станок – ин-

струмент – деталь.

Режущим инструментом для выполнения основных видов токарных

работ являются токарные резцы.

34.2.6 Пример выбора расчёта режимов резания

Исходные данные: деталь – вал. Операция – обточка по диаметру и

шейки с одной стороны. Обрабатываемый материал – сталь 40Х, горячая

штамповка Ǿ 26 мм, L = 210 мм. Станок – токарно-винторезный. Инстру-

мент – резец подрезной, φ = 90°, Т5К10 ГОСТ 18878-73.

По величине общего припуска на обработку 3,0 мм (на сторону) с уче-

том оставления припуска на чистовую обработку 0,75 мм устанавливается

глубина резания t = 2,25 мм.

При точении детали диаметром до 40 мм с глубиной резания

t = 2,25 мм, рекомендуется подача в пределах 0,4-0,5 мм/об. Принимается

среднее значение подачи S = 0,45 мм/об.

По карте 6 определяется скорость резания. Для обработки стали

386

σ = 720 МПа, скорость резания для работы с резцом с углом в плане φ =

90° составляет 1,216 м/c (73 м/мин).

По установленной скорости резания определяется число оборотов

шпинделя.

34.3 Порядок выполнения работы

34.3.1 Ознакомьтесь с описанием лабораторной работы.

34.3.2 Ознакомьтесь с устройством, принципом работы, режимом рабо-

ты, органами управления токарного станка мод. 16К20.

34.3.3 Ознакомьтесь с настройкой привода главного движения.

34.3.4 Установите и закрепите обрабатываемую заготовку в патрон и

резцы в резцедержатель (вылет резца 30 - 40 мм).

34.3.5 Установите на станке режимы резания.

34.3.6 Проточите заготовку, запишите размеры валика до и после обра-

ботки.

34.4 Содержание отчёта

34.4.1 Схематически зарисуйте и опишите процесс точения.

34.4.2 Запишите основные узлы токарного станка мод. 16К20 и их на-

значение.

34.4.3 Запишите справочные режимы резания при точении заготовки.

34.4.4 Зарисуйте эскиз детали с размерами до и после точения.

34.5 Контрольные вопросы

34.5.1 Какие типы токарных станков знаете?

34.5.2 Служебное назначение токарно-винторезного станка мод. 16К20.

34.5.3 Виды работ, выполняемых на токарных станках.

34.5.4 Какие существуют виды точения?

34.5.5 Что включает в себя кинематическая схема станка мод. 16К20?

34.5.6 Определить число оборотов шпинделя и минутную вертикаль-

ную подачу при зацеплении колес, показанную на схеме.

34.5.7 Назначение основных узлов токарного станка.

34.5.8 Какие виды подач различают при точении?

387

35 Лабораторная работа № 35

Обработка заготовок на сверлильных станках

35.1 Цель работы

Ознакомиться с технологическим процессом получения отверстий в

сплошном материале при обработке на сверлильных станках, а также с мето-

дами увеличения размеров полученных отверстий, повышения точности и

снижения шероховатости поверхности.

35.2 Основные сведения

35.2.1 Способы обработки на сверлильных станках

Сверлильные станки предназначены для сверления глухих, сквозных

отверстий, рассверливания, зенкерования, развёртывания, растачивания и на-

резания резьбы.

Сверление – основной технологический способ образования отверстий

в сплошном материале обрабатываемой заготовки. Сверлением могут быть

получены как сквозные, так и глухие отверстия. При сверлении используют

стандартные свёрла, имеющие две режущие кромки. Отверстия диаметром

больше 30 мм в сплошном материале обычно сверлят двумя свёрлами (пер-

вое – диаметром 12-15 мм, второе – в размер отверстия).

Просверленные отверстия не имеют правильной формы: их поперечное

сечение имеет форму овала, а продольные – конусность. Точность отверстий,

полученных сверлением, в пределах 12-14 квалитетов.

Рассверливание спиральным сверлом выполняют для увеличения диа-

метра отверстия, полученного литьем, ковкой, штамповкой или сверлением.

Зенкерование - технологический способ обработки предварительно

просверленных отверстий или отверстий, изготовленных литьём или штам-

повкой. Точность зенкерования 10-11 квалитета. Зенкерование осуществля-

ется инструментом – зенкером. Стандартные зенкеры имеют от трёх до вось-

ми зубьев. В отличие от рассверливания зенкерование обеспечивает большую

производительность и точность обработки.

Зенкерование может быть и окончательной операцией при обработке

просверленных отверстий по 11-13 квалитетам или для получистовой обра-

ботки перед развертыванием.

Зенкер отличается от сверла более жесткой рабочей частью, отсутстви-

ем поперечной режущей кромки с увеличенным числом зубьев.

Развёртывание – технологический способ окончательной обработки

предварительно обработанных отверстий в целях получения точных по фор-

ме и диаметру цилиндрических и конических отверстий (6-9 квалитет

388

точности) с малой шероховатостью (Ra = 0,32 - 1,25 мкм). В качестве

инструмента используют развёртки, имеющие чётное число режущих кро-

мок.

Развертки являются многолезвийным инструментом, срезающим очень

тонкие слои с обрабатываемой поверхности.

Отверстия диаметром до 10 мм развёртывают после сверления, а свыше

10 мм – после сверления и зенкерования. Перед развёртыванием необходимо

тщательно обработать торцовую поверхность детали, чтобы развёртка вошла

в отверстие без перекоса.

При развёртывании большое число зубьев одновременно участвует в

резании. Развёртывание характеризуется небольшой глубиной резания

(t = 0,05 - 0,3 мм), что способствует малой шероховатости и высокому

качеству обработки.

Нарезание внутренней резьбы на сверлильных станках осуществляют

машинными метчиками. Рабочая часть метчика имеет форму винта с про-

дольными и винтовыми канавками, благодаря которым образуются режущие

кромки.

При сверлении, зенкеровании и развертывании обычно режущему ин-

струменту сообщают главное движение резания – вращающее движение ре-

жущего инструмента и движение подачи – осевое перемещение режущего

инструмента. При нарезании резьбы метчиками инструмент получает только

вращательное движение, а принудительная подача отсутствует, т.к. метчик –

инструмент самоподающийся.

Точность и качество поверхности при различных видах обработки при-

ведены в таблице 35.1.

Таблица 35.1 - Точность и качество поверхности при обработке отвер-

стий

Вид обработки Параметр шерохо-

ватости Rа, мкм

Квалитет

12,5 – 6,3 14-12 Сверление до 15 мм:

без кондуктора

по кондуктору

- 11

25 - 12,5

14-12

Сверление свыше 15 мм:

без кондуктора

по кондуктору

- 11

25-12,5 15-12 Зенкерование:

черновое

чистовое

6,3 – 3,2 11-10

12,5 – 6,3

10-9; 8

3,2 – 1,6 7-8; 8

Развёртывание:

получистовое

чистовое

тонкое

0,8 – (0,4) 7 – 6

389

35.2.2 Приспособления для закрепления режущего инструмента и заго-

товок

Режущие инструменты закрепляют в шпинделе станка с помощью раз-

личных приспособлений, использование на одном станке режущего инстру-

мента разных диаметров становится возможным благодаря переходным

втулкам, которые обеспечивают закрепление инструмента, имеющего цилин-

дрический хвостовик в коническом отверстии шпинделя. Для инструментов с

цилиндрическим хвостовиком применяют патроны двух - трёхкулачковые и

цанговые.

Для установки и закрепления заготовок применяют машинные тиски,

угольники, поворотные столы, прихваты, призмы и другие приспособления.

В серийном производстве часто используют специальные приспособления –

кондукторы. Применение кондукторов позволяет повысить точность обра-

ботки и увеличить производительность труда. При изготовлении больших

партий деталей применяют сверление по разметке.

Для направления инструмента строго по осям в отверстии заготовки

служат кондукторные втулки из инструментальной закалённой стали.

35.2.3 Режимы резания

К режиму резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, раз-

вёртывании относятся: скорость резания v, подача S

, глубина резания t.

За скорость резания

v принимают окружную скорость точки режущего

лезвия, наиболее удаленной от оси сверла, м/c

601000 ⋅

⋅⋅

, (35.1)

где D – диаметр сверла, мм;

n – частота вращения сверла, об/мин.

Выбор скорости резания зависит от механического свойства обрабаты-

ваемого материала и материала режущей части сверла, его диаметра, величи-

ны подачи, стойкости инструмента, охлаждения, глубины резания и других

факторов и назначается по нормативам.

Так, сверла, изготовленные из быстрорежущей стали марки Р6М5, до-

пускают скорость резания при обработке стали до 0,5 м/с (30 м/мин), у твер-

досплавного инструмента – до 0,67 - 1,33 м/с (40 - 80 м/мин).

Подача на оборот S

, мм/об, (рисунок 35.1) равна величине перемеще-

ния сверла вдоль оси за один оборот. Поскольку сверло имеет две главные

режущие кромки, то подача, приходящаяся на одну режущую кромку S

мм/зуб, рассчитывается по формуле

S =

390

Рисунок 35.1 - Схема сверления и элементы режимов резания

Глубиной резания t при сверлении отверстий называется наименьшее

расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеря-

емое по нормали к обработанной поверхности

t =

При рассверливании глубина резания

t =

−

где D – диаметр свёрла, мм;

– диаметр ранее просверленного отверстия, мм.

Основное (или технологическое) время T

, в течение которого проис-

ходит резание металла, для сверления отверстий в сплошном материале оп-

ределяется

)(

= ,

где L - длина рабочего хода инструмента в направлении подачи;

L = l

+ l