Материал: Лекции по ТПвМ

2. Обработка на расточных станках

Расточные станки применяют главным образом для обработки в заготовках корпусных деталей отверстий с точно координированными осями (блоки двигателей, коробки передач и т.п.). Универсально-расточные станки бывают для обычных и для точных расточных работ. Они бывают горизонтальные и вертикальные.

На горизонтально-расточных станках можно сверлить и развертывать отверстия, нарезать в них резьбу и фрезеровать плоскости. Такие станки применяют в единичном и мелкосерийном производствах для обработки заготовок корпусных деталей.

Особенность: заготовка на столе расточного станка не вращается; она может перемещаться вместе со столом параллельно оси шпинделя (продольная подача). Резцы крепятся к резцедержателю, который вращается вместе с планшайбой.

Н

2

Рис. 14.2 – Работы, выполняемые на горизонтально-расточном станке

На рис. 14.2а показано одновременное растачивание двух концентричных отверстий резцами, закрепленными на борштанге 2, которую приводит во вращение шпиндель 1 и поддерживает люнет 3 задней стойки. При обработке заготовки стол 4 перемещается параллельно оси шпинделя (продольная подача). Этот способ растачивания с продольной подачей стола применяют в случае, когда расположенные соосно растачиваемые отверстия имеют значительную длину и возможен прогиб борштанги 2.

На рис. 14.2б показано растачивание отверстия большого диаметра с помощью резца, закрепленного в резцедержателе 2, который укреплен на планшайбе 1. Продольная подача заготовки осуществляется движением стола 3, а радиальная подача резца – радиальным перемещением резцедержателя на планшайбе. Этим способом можно растачивать отверстия большого диаметра, но сравнительно малой длины.

На рис. 14.2в показана обработка торца заготовки «летучим» суппортом после растачивания отверстия. В данном случае заготовка неподвижна и стол не перемещается. Планшайба 1 вращает резцедержатель 2 с закрепленным резцом, который перемещается радиально, обрабатывая торцевую поверхность заготовки. Эта операция встречается при обработке больших несимметричных поверхностей.

Могут быть и другие схемы обработки, совмещающие разные операции, например, одновременное растачивание отверстия резцом, закрепленным на борштанге, и обработка торца заготовки резцом, закрепленным в резцедержателе. Заготовка вместе со столом в этот момент неподвижна.

3. Обработка на шлифовальных станках

Внутреннее шлифование применяют главным образом при обработке точных отверстий в закаленных деталях, а также в тех случаях, когда по каким-либо причинам невозможно применить другие, более производительные методы точной обработки отверстий, например, алмазное растачивание, хонингование и др.

Существуют два способа внутреннего шлифования: во вращающейся заготовке и в неподвижной заготовке (рис.14.3). Первый способ применяют при шлифовании отверстий в небольших по размерам заготовках, большей частью представляющих собой тела вращения, например, отверстий в зубчатых колесах, в кольцах шарико- и роликоподшипников, а второй – при шлифовании отверстий в заготовках корпусных деталей, которые неудобно или невозможно закрепить в патроне станка.

а) б)

Рис. 14.3 – Виды внутреннего шлифования

В первом случае (а) обрабатываемую заготовку зажимают в патроне и приводят во вращательное движение. Во втором случае (б) заготовка устанавливается на столе станка, а шпиндель шлифовального круга помимо вращательного движения имеет планетарное движение.

В обоих случаях осуществляется продольная подача шлифовального круга вдоль оси шлифуемого отверстия: в первом случае движение шпиндельной головки, во втором – движением стола.

Наиболее существенное отличие внутреннего шлифования от наружного круглого шлифования заключается в том, что обработка проводится кругом малого диаметра (0,7-0,9 диаметра отверстия заготовки).

Относительно малая жесткость шпинделя круга ограничивает глубину резания (поперечную подачу) в зависимости от диаметра шлифуемого отверстия при предварительном шлифовании стали и чугуна 0,005…0,02 мм и при чистовом шлифовании 0,002…0,01 мм на один двойной ход.

Внутреннее шлифование производят вращением с продольной подачей, соответствующей, как и при круглом наружном шлифовании, 0,4…0,8 ширины круга при предварительном шлифовании и 0,25…0,4 круга при чистовом.

4. Обработка на протяжных станках

Протягивание – процесс обработки поверхности специальным инструментом – протяжкой, зубья которой за один ход снимают весь припуск Z. На протяжке кроме основных режущих зубьев имеются калибрующие, придающие обрабатываемой поверхности требуемые точность и шероховатость.

Различают три основных вида протягивания (рис.14.4).

а) б) в)

Рис. 14.4 - Виды протягивания

По профильной схеме (рис. 14.4а), осуществляемое протяжками, все зубья которых имеют профиль, подобный профилю (контуру) поперечного сечения обрабатываемой поверхности, различаясь только размерами, причем каждый зуб последовательно снимает слой металла по форме профиля обрабатываемой поверхности; по генераторной схеме (рис. 14.4б); по прогрессивной схеме (рис. 14.4в).

Первая профильная схема применима при протягивании поверхностей со снятием тонкого слоя металла по всей ширине обработки.

Процесс протягивания проводится на протяжных станках, наиболее распространенным видом является горизонтально протяжные станки.

Протяжка (рис. 14.5) – многолезвийный инструмент, лезвия которого, расположенные один за другим в направлении главного движения резания, выступают одно над другим в направлении, перпендикуляром к направлению этого движения, осуществляемого без движения подачи.

l₁ – передняя замковая часть (хвостовик), l₂ – шейка протяжки,

l₃ - переходный направляющий конус, l₄ – передняя направляющая часть,

l₅ – режущая (рабочая) часть, l₆ – задняя направляющая часть,

l₇ – задняя замковая часть, l_р – режущие зубья, l_к – калибрующие зубья,

L _заг – длина заготовки, L –длина протяжки, Р – усилие протягивания

Рис.14.5 – Схема обработки отверстия режущей протяжкой на горизонтальном протяжном станке

Размеры припусков под протягиванием при обработке цилиндрических отверстий колеблются от 0,5 до 1,5 мм на диаметр, в зависимости от диаметра отверстий. Точность обработки – 8…7 квалитеты. Для глубоких отверстий припуск увеличивается на 25-50% (l  4d). Такие же припуски принимают при протягивании шлицевых отверстий, если впадины обрабатывают одновременно с отверстием комбинированной протяжкой. Достигаемая шероховатость поверхности R_a =0,8…0,4 мкм.

По конструкции зубьев протяжки бывают режущими и уплотняющими. В первом случае зубья имеют острые кромки, а во втором – округленные, работающие на уплотнение обрабатываемой поверхности.

Наиболее распространенными являются круглые протяжки с прямыми зубьями. Для протягивания многократных отверстий применяют квадратные, шестигранные, прямоугольные и другого профиля протяжки. Особенностью их конструкций является наличие нескольких ступеней по длине с различными подъемами на зуб.

Для одновременной обработки различных поверхностей шлицевого отверстия применяют комбинированные протяжки, которые предварительно протягивают гладкое отверстие, а затем шлицы. Такие протяжки имеют вначале зубья круглой формы, за которыми расположены зубья, соответствующие форме шлица.

Шпоночные протяжки предназначены для протягивания в отверстиях шпоночных канавок.

При протягивании отверстий, за исключением случаев координатного протягивания, обрабатываемая деталь центрируется направляющим участком (шейкой) протяжки и усилием резания прижимается к опорной поверхности планшайбы станка. Поэтому приспособления для внутреннего протягивания, отличающиеся простотой, не имеют специальных зажимных механизмов.

14.5 Отделочные виды обработки отверстий

К основным отделочным видам обработки отверстий относятся тонкое, или алмазное, растачивание; хонингование и притирка.

Тонкое растачивание применяют главным образом для обработки цветных металлов и их сплавов, т.к. при шлифовании заготовок из этих материалов круги засаливаются и это затрудняет обработку. Тонкое растачивание характеризуется незначительной глубиной резания (0,05…0,3) и небольшими подачами (0,02...0,12 мм/об) при высоких скоростях резания (120…1000 м/мин и выше). Обработку осуществляют алмазными резцами или резцами с пластинами из твердого сплава. Точность обработки достигается в пределах 6…5-го квалитетов и шероховатость поверхности R_a = 0,8…0,1 мкм с отклонениями от правильной геометрической формы (овальность и др.) не более 0,003…0,005 мм.

Хонингование является основным видом отделочной обработки отверстий. Инструмент – доводочная головка (хон), режущим инструментом которой являются абразивные бруски (6 штук). Точность обработки при хонинговании соответствует 7…5 квалитетам и шероховатости поверхности в пределах R_a = 0,32…0,02 мкм.

В процессе хонингования могут быть исправлены погрешности формы отверстия после предыдущей операции. На качество влияют характеристики абразивных брусков и режимы обработки. Бруски изготовляют из электрокорунда зернистостью 8…3 или из синтетического алмаза.

При хонинговании обычно применяют охлаждающие жидкости (90% керосина и 10% масла).

Притирка – способ отделки отверстий вращающимся притиром. Отверстия притирают лишь в единичном и мелкосерийном производстве при обработке точных небольших отверстий, когда применение хонингования затруднено.

14.6 Образование резьбовых поверхностей

Основным видом цилиндрической резьбы является метрическая резьба с диаметрами 0,25 до 600 мм. По размеру шага эту резьбу делят на резьбу с крупным и мелким шагом. Одному и тому же номинальному (наружному) диаметру резьбы соответствует несколько шагов разной величины.

В соответствии с ГОСТ 16093-81 поля допусков болтов и гаек установлены в трех классах точности: точном, среднем и грубом.

Используются также специальные цилиндрические резьбы:

- трубная резьба – измельченная по шагу дюймовая резьба с закругленными впадинами;

- трапецеидальная резьба для передачи, движения (ходовые и грузовые винты);

- упорная резьба – в резьбовых соединениях, испытывающих большое одностороннее давление (в винтовых прессах, специальных нажимных винтах и др.);

- часовая резьба – применяют в точном приборостроении для резьбовых соединений диаметром меньше 1 мм;

круглая резьба – используется в соединениях с повышенными динамическими нагрузками или в условиях, загрязняющих резьбу;

- коническая резьба обычно применяется в трубных соединениях, если необходимо обеспечить плотность соединения без специальных уплотняющих материалов.

Нарезание наружной резьбы. Наружную резьбу нарезают плашками различных конструкций, резьбонарезными головками (с раздвигающимися плашками), резьбовыми резцами, гребенками, дисковыми и групповыми резьбовыми фрезами, шлифовальными кругами и накатыванием.

Круглыми плашками нарезают резьбы невысокой точности, т.к. профиль резьбовой нитки у них не шлифуют. Используют главным образом для нарезания резьбы на заготовках из цветных металлов и для нарезания резьбы малого диаметра (до 30 мм) на заготовках из сталей. Плашки изготавливают разрезными или регулируемыми по диаметру и неразрезными. Неразрезные плашки более надежны и обеспечивают получение более правильной и чистой резьбы, чем разрезные.

При нарезании резьбы плашками на станках их вставляют в самовыключающиеся от упора патроны. Плашку закрепляют в патроне тремя упорными винтами. Патрон подают на нарезаемый стержень вручную до тех пор, пока нарезаемая резьба не захватит и не поведет плашку, после чего происходит самозатягивание.

Нарезание наружной резьбы на сверлильных, револьверных, болторезных станках и автоматах резьбонарезными головками является более совершенным, производительным и точным способом.

Резьбовые резцы и гребенки применяют при нарезании особо точных наружных резьб, например, для резьбовых калибров, а также при чистовом нарезании точных ходовых трапецеидальных и прямоугольных резьб. Профиль резьбового резца представляет собой профиль впадины нарезаемой резьбы.