Гинберг А.M. и др. Технология важнейших отраслей промышленности
Подождите немного. Документ загружается.
301
сверления отверстий до 80 мм; радиально-сверлильные; многошпиндельные
сверлильные станки.
Для установки и закрепления заготовок на вертикаль- но-сверлильных
станках, быстрого и правильного ориентирования режущего инструмента
относительно заготовки применяют специальные приспособления —
кондукторы, имеющие закаленные направляющие втулки, фиксирующие
положение инструмента.
Радиально-сверлильные станки применяют для обработки нескольких
отверстий, лежащих в одной плоскости крупногабаритной заготовки, которую
устанавливают неподвижно на столе станка. Инструмент закрепляют в
шпиндельной головке, которая может перемещаться по направляющим
траверсы в горизонтальной плоскости, а траверса имеет возможность
поворачиваться вокруг колонны. Таким образом, в любой точке заготовки
можно обработать отверстие.
Отверстия можно обрабатывать также расточными резцами на токарных,
револьверных и других станках, в том числе на расточных, которые
подразделяются на горизонтально-расточные, координатно-расточные и
алмазно-расточные.
На горизонтально-расточных станках резцы закрепляют в специальных
вращающихся оправках — бор- штангах, а заготовки — неподвижно на столе
стайка.
На координатно-расточных станках получают высокое качество
обработанных отверстий с точными межцентровыми расстояниями. Обработка
на таких станках трудоемка. Поэтому координатно-расточные станки
применяют в единичном и мелкосерийном производствах, например в
инструментальных цехах.
Алмазно-расточные станки используют для чистовой обработки
цилиндрических отверстий.
Сверление глубоких отверстий выполняется на
горизонталъно-сверлильных
станках. В этих станках заготовка вращается, а через отверстие в неподвижном
сверле под давлением обильно подается охлаждающая жидкость.
Для обработки ступенчатых отверстий целесообразно применять
ступенчатые зенкеры и ступенчатые перовые сверла, а также комбинированный
инструмент, состоящий из нескольких разнородных инструментов, например
сверло — зенкер и т. д.
Чистовая обработка отверстий кроме развертывания и алмазной расточки
может выполняться протяжками (рис. 18.46, а) и прошивками. Основными
элементами протяжки являются: хвостовик l, который служит для закрепления
инструмента в приспособлении приемной части станка (тянущего устройства).
Шейка l
2
, соединяющая хвостовик с направляющей частью l
2
протяжки.
Режущая часть l
4
, состоящая из режущих зубьев, диаметр которых
последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя (0,03—0,15 мм).
Размер последнего режущего зуба соответствует размеру отверстия,
302
указанному в чертеже. Во впадинах между режущими зубьями должен
полностью укладываться срезаемый материал — стружка, для чего на режущих
зубьях наносят в шахматном порядке стружкодробильные канавки.
Калибрующая часть l
5
состоит из ряда калибрующих зубьев, придающих
отверстию размер с требуемой точностью и необходимую шероховатость
поверхности; задняя направляющая часть протяжки l
6
необходима для
поддержания протяжки в горизонтальном положении.
Преимущества протягивания: идентичность размеров обработанных
отверстий (с точностью по 5—6-му квали- тетам), малая шероховатость
поверхностей, большая производительность процесса, возможность его
автоматизации Основным недостатком является высокая стой- кость
изготовления протяжек, относящихся к специальным инструментам. Поэтому
протягивание применяют в крупносерийном и массовом производствах.
Прошивки отличаются от протяжек отсутствием хвостовика, вместо
которого на них изготовляют направляющий конус. Прошивки применяют па
вертикально- протяжных станках или прессах.
Протягиванием можно обрабатывать не только цилиндрические, но и любые
фасонные отверстия (шлицевые, квадратные и т. д.).
К чистовой обработке резанием внутренних поверхностей тел вращения
относятся также шлифование, хонингование, притирка и полирование.
В механических цехах выполняют калибрование отверстий без снятия
стружки стальным закаленным шариком или оправкой — дорном, которые с
натягом перемещаются вдоль оси отверстия, сглаживая неровности, повышая
точность размеров отверстия и упрочняя его поверхность за счет пластического
деформирования. Калибровать можно только достаточно жесткие заготовки,
материал которых не проходил упрочняющей термообработки.
Калибрование проводят на прессах или горизонталь- но-протяжных станках.
Обрабатываемая заготовка не закрепляется, а инструмент (оправка)
монтируется в самоустанавливающемся шарнирном приспособлении.
Калибрование стальных и бронзовых заготовок проводится со смазкой
сульфофрезолом (веретенное масло с добавлением серы), а чугунных —
керосином.
Поверхность отверстия после калибрования получает наклеп, и во
избежание появления трещин такие заготовки нельзя подвергать последующей
термической обработке.
К чистовой обработке внутренних поверхностей без снятия стружки
относится также раскатывание отверстий. Сущность метода состоит в том, что
поверхностные слои материала обрабатываемой заготовки подвергают
пластическому деформированию инструментом, имеющим большую твердость.
В качестве инструмента применяют раскатку с одним или несколькими
роликами.
303
Давление передается на материал заготовки только в зоне контакта
инструмента с поверхностью.
Раскатывание выполняют на токарных и карусельных, а также сверлильных
станках для глубокого сверления. В процессе обработки применяют смазку
веретенным маслом или керосином.
Иногда внутренние поверхности тел вращения обрабатывают
вибронакатыванием, нанося на них упрочняющие канавки специальным
инструментом, совершающим колебательные движения с необходимыми
амплитудой и частотой.
Шлифование назначается только для чистовой обработки отверстий
термически обработанных (закаленных) заготовок. Для шлифования
применяют: внутри шлифовальные станки; станки с планетарной подачей и
бесцентрово-шлифовальные станки.
На внутришлифовальном станке заготовка и шлифовальный круг
вращаются соответственно со скоростями V
заг
и V
к
а круг, кроме того,
продольно перемещается с подачей
S
кр
(рис. 18.47, а).
Станки с планетарной подачей применяют лишь для шлифования
отверстий в особо крупных заготовках, которым придать вращательное
движение не представляется возможным. В этом случае вращение и движение
продольной подачи совершает шлифовальный круг. Кроме того, круг с
помощью планетарного механизма получает планетарное движение по
отношению к поверхности обрабатываемого отверстия заготовки,
закрепляемой неподвижно на столе станка.
Шлифование отверстий на бесцентровых станках применяют крайне редко.
Здесь заготовка устанавливается на три ролика, расположенных под углом 120°
друг к другу. Один ролик — ведущий, приводящий заготовку во вращение,
другой — опорный, а третий — прижимает заготовку к двум другим роликам.
Вращение и движение продольной подачи осуществляет шлифовальный круг.
Шлифование отверстий мало производительно и вызывает большой износ
абразивного круга. В значительной степени это
объясняется малым диаметром
круга (меньше диаметра отверстия заготовки). При небольшом диаметре круга
имеет место низкая скорость резания и большая дуга контакта поверхностей
обрабатываемого отверстия и круга, вызывающая его интенсивный износ и
частую правку.
Внутреннее шлифование обеспечивает точность по 6-му квалитету.
Хонингование применяют для получения цилиндрических отверстий по 5-му
квалитету точности. В основном данным методом обрабатывают закаленные
стальные, чугунные и бронзовые заготовки.
Хонингование выполняется на специальных хонинговальных станках,
которые имеют 4, 6 или 8 шпинделей, или на модернизированных сверлильных
станках.
304
Инструментом служит хон, шарнирно закрепляемый в патроне на шпинделе
станка. Хон песет 3, 6, 9 или 12 брусков, изготовленных из электрокорунда или
карбида кремния на керамической связке. Иногда для брусков применяют
бакелитовую связку.
Бруски хона имеют возможность раздвигаться в радиальном направлении в
пределах заданного припуска на хонинговальную операцию. В процессе
обработки хон совершает вращательное и возвратно-поступательное движения,
сочетание которых образует на обработанной поверхности характерный
микропрофиль в виде сетки. Действительная скорость резания определяется как
геометрическая сумма V
b
И V
n
. Лучшее качество обработки достигается при
таких соотношениях V
b
и V
n
когда угол = 15 ÷ 30°.
Хонингование проводится с охлаждением керосином, в который добавляется
машинное масло или парафин.
Размер припуска под хонингование зависит от диаметра обрабатываемого
отверстия и качества предшествующей обработки его, а также от материала
заготовки.
Хонинговаиие является достаточно производительным процессом обработки
отверстий, который исправляет погрешности его формы — конусность,
овальность и др. Расположение оси отверстия хонингованием ие исправляется,
так как хон является самоцентрирующимся инструментом.
Притирка и полирование отверстий идентичны операциям, выполняемым при
обработке наружных поверхностей тел вращения.
Обработка плоских поверхностей
Плоскости на заготовках обрабатывают фрезерованием, строганием,
протягиванием и шлифованием.
Фрезерование
относится к наиболее применяемым
высокопроизводительным методам обработки плоскостей, при которых в
качестве инструмента используются фрезы. Фреза — многолезвийный режущий
инструмент. По сравнению с другими инструментами фрезы требуют
относительно меньшей мощности для снятия стружки (резания).
Главное рабочее движение при фрезеровании — вращение фрезы,
характеризуемое скоростью резания
v. Движение подачи сообщается, как
правило, заготовке. Оно
бывает прямолинейным, круговым и винтовым (при
нарезании спиральных канавок и резьбы). Существует два способа
фрезерования: встречное и попутное. Встречное фрезерование применяют при
черновых операциях, а попутное — при чистовых, когда не надо срезать
толстый слой металла, но требуется более высокое качество поверхности
(меньшая шероховатость).
Большое значение для обработки плоскостей имеет правильный выбор
фрезы. Фрезы с мелкими зубьями применяют при чистовой обработке и малой
глубине резания (менее 3 мм), а с крупными — при черновой обработке и
большой глубине резания.
305
Плоскости заготовок фрезеруют на горизонтально- фрезерных станках
цилиндрическими фрезами или торцовыми фрезами на
вертикально-фрезерных
станках.
Торцовые фрезы обеспечивают более высокую производительность
обработки, чем цилиндрические.
Оснащение фрез пластинами твердого сплава позво
ляет осуществлять
скоростное фрезерование как на черновых, так и на чистовых операциях. Это
резко повышает производительность обработки, точность и качество
поверхностей. На указанных станках можно обрабатывать горизонтальные,
вертикальные и наклонные плоскости, скосы, уступы, прямоугольные пазы и
другие элементы заготовок.
Комбинированные поверхности можно обрабатывать набором фрез,
устанавливаемых одновременно на оправке горизонтально-фрезерного станка.
Для обработки заготовок большой массы и размеров (корпусов, рам, станин
и др.) применяют одностоечные и двухстоечные продольно-фрезерные станки,
снабженные несколькими шпинделями. Благодаря этому заготовку можно
обрабатывать одновременно несколькими торцовыми и концевыми фрезами.
Разновидностью горизонтально-фрезерного станка является универсально-
фрезерный станок, стол которого можно поворачивать в горизонтальной
плоскости на требуемый угол. Такие станки снабжаются универсальными
делительными головками, позволяющими фрезеровать винтовые (спиральные)
канавки.
Точность и шероховатость, достигаемые при фрезеровании плоскостей,
зависят от многих факторов: вида фрезерования (черновое, получистовое,
чистовое), материала заготовки, режимов резания и т. д.
Основное технологическое время при фрезеровании рассчитывается по
формуле
где L — общая расчетная длина обработки, состоящая из длины
обрабатываемой плоскости (по чертежу), врезания и перебега, мм;
S
m
—
минутная подача, мм/мин,
S
M
= S
z
zn,
S
п
— подача, мм/зуб; n —частота
вращения фрезы, об/мин; i — число проходов, i — h/t; h —припуск на
фрезерование; t — глубина резания.
Строгание плоскостей небольшой длины (не более 1 м) выполняется на
поперечно-строгальных станках, Главное рабочее движение (прямолинейное)
здесь осуществляет резец, а вспомогательное — стол станка с закрепленной на
нем заготовкой. Строгальный резец уста- на вливается в откидном
резцедержателе, что позволяет ему свободно скользить по обрабатываемой
поверхности при обратном (холостом) ходе.
306
Крупные заготовки большой массы обрабатывают на продольно-
строгальных станках,
длина хода стола которых находится в пределах 1,5—16
м. Такие станки бывают одностоечные и двухстоечные. Главное рабочее
движение (возвратно-поступательное) здесь выполняет стол с заготовкой,
перемещающийся от реечной передачи или от гидроцилиндра. Двухстоечные
станки имеют несколько суппортов, что позволяет обрабатывать одновременно
несколько плоскостей.
Наличие у строгальных станков холостого хода резко снижает их
производительность. Кроме того, в начале хода резец врезается в материал с
ударом, что вынуждает снижать режимы резания и применять массивные резцы
с изогнутым стержнем, которые могут при ударе упруго деформироваться. При
строгании обеспечивается точность по 8 —11-му квалитетам.
Долбление является разновидностью строгания. Здесь резец вместе с
подвижной частью станка — ползуном совершает главное рабочее движение
(возвратно-поступательное) в вертикальной плоскости. Заготовка закрепляется
на столе, который обеспечивает поперечную и продольную подачи.
На долбежных станках обрабатывают многогранные и фасонные поверхности,
имеющие длину не более 200 мм (шпоночные канавки и другие элементы
заготовок).
К чистовым методам обработки плоскостей относятся: шлифование, притирка,
полирование.
Для окончательной обработки плоскостей заготовок из цветных сплавов часто
применяют тонкое фрезерование, которое характеризуется малыми глубинами
резания, небольшими подачами и высокими скоростями резания (например, при
обработке латуни до 1000 м/мнн).
При тонком фрезеровании применяют однозубые или «летучие» фрезы,
которые обеспечивают точность до 6-го квалитета, «Летучие» фрезы имеют, как
правило, три зуба, устанавливаемые на разные глубины резания и на разных
концентричных окружностях торца фрезы.
Шлифование выполняется на плоскошлифовальных станках с
прямоугольным или круглым столом. Обработка ведется периферией
шлифовального круга или его торцом.
Закрепление на столе заготовок из ферромагнитных материалов
осуществляется с помощью электромагнита, встроенного в столе.
Заготовки из немагнитных материалов закрепляют в специальных
приспособлениях.
Шлифованием получают точность до 5—6-го квалитетов.
Притирку плоскостей выполняют вручную или на доводочных станках по
схеме, показанной на рис. 18.50. Доводочные станки имеют два притирочных
чугунных диска 7, между которыми закладываются заготовки 2 в окнах
сепаратора 5, который по отношению к притирочным дискам монтируется с
эксцентриситетом е.
307
Притирочные диски вращаются в разных направлениях с разными
частотами вращения. Параллельные торцовые плоскости заготовок
обрабатываются одновременно.
Обработка фасонных поверхностей
К фасонным поверхностям относят такие, которые по форме не являются
цилиндрическими телами вращения или плоскостями. К фасонным
поверхностям можно отнести, в частности, конусные и резьбовые поверхности.
Фасонные поверхности тел вращения можно обрабатывать на токарно-
винторезных и револьверных станках, а также автоматах.
На токарно-винторезных станках для получения фасонной поверхности
чаще используют стержневые фасонные резцы, которым сообщается движение
поперечной подачи (при вращающейся заготовке). На других станках кроме
стержневых применяют круглые, призматические и тангенциальные фасонные
резцы, которые позволяют производить большое количество их переточек.
Заготовки, имеющие длинные фасонные поверхности, можно обрабатывать на
токарно-винторезных станках обычным проходным резцом по копиру,
устанавливаемому вместо конусной копировальной линейки. С этой целью в
серийном производстве применяют гидрокопировальный суппорт.
Внутренние фасонные поверхности получают стержневыми резцами
небольших размеров, устанавливаемыми в специальных державках.
Наружные конические поверхности можно получать на токарных станках
следующими методами:
1. с помощью копировальной линейки, устанавливаемой на станине станка;
угол поворота линейки определяется по формуле
2. поперечным смещением задней бабки (вместе с центром,
поддерживающим заготовку);
3. широким резцом (при длинах конусов до 25—30 мм) (широким резцом
можно обрабатывать конусы как с поперечной подачей, так и с
продольной, например снятие конусных фасок на заготовках
цилиндрической формы);
4. поворотом каретки верхнего суппорта на угол а конуса.
Внутренние конические поверхности обрабатывают широким резцом,
сообщая ему поперечную подачу, по копировальной линейке или поворотом
каретки верхнего суппорта
Для обработки внутренних конусов иногда применяют конические зенкеры
и развертки, которые изготовляют комплектно по 2—3 штуки. Форма
последней чистовой развертки полиостью соответствует обрабатываемому
конусу по чертежу.
Чистовая обработка наружных фасонных поверхностей тел вращения
выполняется на круглошлифовальных станках абразивными кругами,
спрофилированными алмазом или накатками для безалмазной правки
(профильными катушками с радиальными прорезами). Шлифование ведется с
308
поперечной подачей. С этой целью можно использовать и бесцентрово-
шлифовальные станки, применяя метод поперечной подачи (ведущий круг в
этом случае не поворачивают).
Внутренние фасонные поверхности шлифуют на внутришлифовальных
станках с малыми поперечными подачами абразивного круга и небольшими
глубинами резания.
Конические отверстия шлифуют на этих же станках с продольной подачей
круга.
Для полирования фасонных поверхностей с целью уменьшения их
шероховатости применяют абразивно-жидкостную отделку. Этот процесс
состоит в том, что на обрабатываемую поверхность под повышенным
давлением с высокой скоростью направляют струю антикоррозионной
жидкости со взвешенными в ней мелкими абразивными зернами, которые,
ударяясь о поверхность, сглаживают микронеровности. Продолжительность и
эффективность процесса зависят от размеров абразивных зерен, давления
жидкости и угла, под которым подается жидкость на поверхность. Эта операция
кроме полирования поверхности обеспечивает ее упрочнение.
Абразивно-жидкостная отделка особенно рентабельна при полировании
внутренних фасонных поверхностей, когда применение других методов
чистовой обработки затруднено.
При этом процессе в фасонное отверстие вращающейся заготовки жидкость
со взвешенными абразивными зернами подается через сопло. Заготовке
придают поступательное движение
Фасонные поверхности, оформляющие какую-либо сторону заготовки, не
являющейся телом вращения, обрабатывают фасонными фрезами на
горизонтально-фрезерных станках при продольной подаче заготовки,
устанавливаемой на столе станка. Иногда такие фасонные поверхности
обрабатывают на строгальных станках стержневыми фасонными резцами.
Шлифование фасонных поверхностей на такого рода заготовках
выполняется на плоскошлифовальных станках при продольном перемещении
стола с заготовкой. Поперечная подача в этом случае отсутствует. Абразивный
круг профилируют алмазом с помощью специального приспособления или
накаткой.
Полирование поверхностей выполняют абразивно- жидкостным методом
или войлочным (фетровым) кругом с нанесенной на его поверхность
абразивной пастой Резьбы на деталях можно разделить на крепежные и
ходовые. Различают также цилиндрические и конические резьбы. Заготовки
резьбовых детален — винтов, гаек, имеющих наибольшее применение, чаще
изготовляют то стали и латуни. Заготовки винтов получают на револьверных
станках или токарно-револьверных автоматах. Высокопроизводительным
способом получения заготовок винтов является их изготовление на
холодновысадочных автоматах, чему предшествует резка заготовок из прутков
или проволоки.
309
Основными элементами резьбы являются: шаг резьбы, измеряемый между
теоретическими вершинами резьбового профиля или между одноименными
профилями по прямой, параллельной оси резьбы; средний диаметр резьбы; угол
профиля. Точность полученного профиля резьбы определяется погрешностью
половины угла профиля.
Наружную резьбу нарезают несколькими методами. Наиболее
универсальным методом является нарезание резьбы резьбовым резцом, при
котором получают резьбу 4-й степени точности (ГОСТ 16093 — 81). Резьбу
нарезают резцом на токарно-винторезном станке. Такой процесс
малопроизводителен. Обычно резцом получают лишь длинные точные
(ходовые) резьбы в условиях единичного и мелкосерийного производств.
Несколько большую производительность труда дает применение резьбовых
гребенок, которыми можно нарезать резьбу на стержне при наличии канавки
между резьбой и торцом заготовки для выхода инструмента.
Для изготовления ходовых резьб больших диаметров за один проход
применяют головки для скоростного резания вихревым способом на токарно-
винторезных станках.
Для нарезания крепежных резьб диаметром до 76 мм широкое применение
находят круглые плашки, которые из-за несовершенства конструкции могут
обеспечить точность резьбы не выше 7—8-й степеней точности.
Резьбонарезные или винторезные головки получили распространение
благодаря высокой производительности обработки и точности нарезаемой
резьбы (соответствующей 6-й степени). Высокая производительность процесса
обеспечивается благодаря тому, что после окончания операции винторезная
головка быстро отводится от заготовки (без свинчивания). Головки бывают с
круглыми и плоскими гребенками, устанавливаемыми радиально или
тангенциально к нарезаемой заготовке. Резьбонарезные головки с круглыми
гребенками допускают большее количество переточек и более точную их
установку по диаметру нарезаемой резьбы. В зависимости от типа
резьбонарезных головок их можно применять для нарезания резьбы 4—76 мм
Нарезание резьб большого диаметра в единичном производстве (в
ремонтных цехах, инструментальных мастерских, при монтажных работах)
можно выполнять вручную плоскими плашками (гребенками), которые
устанавливают в специальные приспособления — клуппы.
Крупные резьбы можно нарезать дисковыми фрезами на резьбофрезерных
или универсально-фрезерных станках. Производительность резьбофрезерования
выше, чем при нарезании резьбы резцом, однако она ниже достижимой при
других способах получения резьбы.
Точность и шероховатость, получаемые при резьбофрезеровании, ниже, чем
при токарной обработке. Мелкие крепежные резьбы, имеющие небольшую
длину, можно нарезать гребенчатыми (многодисковыми) фрезами, которые
полностью формируют резьбу за 1,25 оборота заготовки.
310
Шлифование применяют для нарезания ходовых резьб на термически
обработанных (закаленных) заготовках. Мелкие резьбы можно шлифовать на
закаленных стержнях без предварительного нарезания до термообработки.
Шлифованием достигается 4-я степень точности.
Наружную резьбу можно получать без снятия стружки с помощью
резьбонакатных плашек — роликовых (цилиндрических) и плоских.
Резьбонакатывание имеет ряд преимуществ: обеспечивается высокая
производительность процесса (в 8 — 10 раз большая, чем при нарезании
круглыми плашками); уменьшается расход материала; обеспечивается малая
шероховатость поверхностей резьбы; повышается прочность резьбы на 25% по
сравнению с нарезанной резьбой.
Накатыванием роликовыми плашками можно получить резьбу 4—6-й
степеней точности.
Внутренние резьбы малых диаметров можно нарезать только метчиками.
Крупные резьбы можно нарезать резцами и гребенками, а также концевыми
гребенчатыми резьбовыми фрезами.
Для внутренней резьбы применяют также гайконарезные головки с
дисковыми или плоскими призматическими гребенками.
Внутреннюю резьбу можно получать пластическим деформированием с
помощью раскатников, роликовых раскаток и самонарезающих винтов.
Конические резьбы нарезают резцами и специальными плашками.
Методы изготовления деталей зубчатых зацеплений
Для передачи движения и мощности, а также для изменения частоты
вращения валов машин используют различные зубчатые передачи (зубчатые
зацепления), состоящие из двух деталей с чередующимися зубьями и
впадинами. В зависимости от взаимного положения осей валов применяют
следующие зубчатые передачи: при валах с параллельными осями — передачи с
цилиндрическими зубчатыми колесами, имеющими прямые, косые или
шевронные зубья;
при валах с пересекающимися осями — с коническими зубчатыми колесами,
имеющими прямые, косые или круговые зубья;
при валах с перекрещивающимися осями — с винтовыми или гипоидными
зубьями.
Зубчатые передачи бывают с наружным и внутренним зацеплением
(применяют редко).
Зубчатые передачи имеют ряд преимуществ: высокий коэффициент
полезного действия (КПД), компактность и долговечность механизма, простоту
обслуживания, возможность варьировать отношение частот вращения валов в
широких пределах. Они весьма широко применяются в технике (редукторы
машин, коробки скоростей и подач станков и т. д.). Особенно часто
используются передачи с цилиндрическими зубчатыми колесами.