- •Тема 7. Методы обработки типовых поверхностей деталей машин
- •7.1 Методы обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей
- •7.1.1 Классификация деталей
- •7.1.2 Методы обработки наружных цилиндрических поверхностей
- •Точение
- •Фрезерование и протягивание
- •Чистовая и отделочная обработка
- •7.1.3. Методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей (отверстий)
- •Обработка отверстий абразивным инструментом
- •Пробивка отверстий
- •7.2. Методы упрочнения поверхностей Характеристика методов упрочнения
- •Поверхностно-пластическое деформирование (ппд)
- •7.3. Методы обработки плоских поверхностей
- •7.3.1. Основные методы обработки плоских поверхностей
- •7.3.1.1. Обработка плоских поверхностей лезвийным инструментом
- •7.3.1.2. Обработка плоских поверхностей абразивным инструментом
- •7.4. Методы обработки резьбовых поверхностей. Краткие сведения о резьбе
- •7.5. Обработка зубьев зубчатых колес, шлицевых, шпоночных и других фасонных поверхностей
- •7.5.1. Назначение и классификация зубчатых передач
- •7.5.2. Основные методы формообразования зубьев зубчатых цилиндрических колес
- •Накатывание зубчатых колес
- •Обработка торцовых поверхностей зубьев цилиндрических колес
- •Методы зубоотделочной обработки цилиндрических зубчатых колес
- •7.5.3. Методы обработки шпоночных и шлицевых поверхностей. Обработка шпоночных пазов
- •Обработка шлицевых поверхностей на валах
- •Обработка шлицевых поверхностей в отверстиях
7.3. Методы обработки плоских поверхностей
7.3.1. Основные методы обработки плоских поверхностей
Обработку плоских поверхностей можно производить различными методами на различных станках – строгальных, долбежных, фрезерных, протяжных, токарных, расточных, многоцелевых, шабровочных и др. (лезвийным инструментом); шлифовальных, полировальных, доводочных (абразивным инструментом).
Наиболее широкое применение находят строгание, фрезерование, протягивание и шлифование.
Методы обработки, достигаемая ими точность и шероховатость поверхности иллюстрируются рис. 7.18.
7.3.1.1. Обработка плоских поверхностей лезвийным инструментом
Строгание находит большое применение в мелкосерийном и единичном производстве благодаря тому, что для работы на строгальных станках не требуется сложных приспособлений и инструментов, как для работы на фрезерных, протяжных и других станках.
Этот метод обработки является весьма гибким при переходе на другие условия работы. Однако он малопроизводителен: обработка выполняется однолезвийным инструментом (строгальными резцами) на умеренных режимах резания, а наличие вспомогательных ходов увеличивает время обработки. Кроме того для работы на этих станках требуются рабочие высокой квалификации.
Строгание производится на поперечно-строгальных и строгально-фрезерных станках. Поперечно-строгальные станки применяют при обработке поверхностей небольших размеров. Продольно-строгальные и строгально-фрезерные станки предназначаются главным образом для обработки плоскостей относительно больших размеров (рис. 7.19).
Рис. 7.19. Схема строгания плоской поверхности:
/ – длина заготовки, мм; b2 – перебег резца, мм; b – ширина заготовки, мм;
b1 – врезание резца, мм; t – глубина резания, мм
Фрезерование в настоящее время является наиболее распространенным методом обработки плоских поверхностей. В массовом производстве фрезерование вытеснило применявшееся ранее строгание.
Фрезерование осуществляется на фрезерных станках. Фрезерные станки разделяются на горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсально-фрезерные, продольно-фрезерные, карусельно-фрезерные, барабанно-фрезерные и многоцелевые. Более производительными являются станки с ЧПУ.
Существуют следующие виды фрезерования (рис. 7.20): цилиндрическое (рис. 7.20, а), торцовое (рис. 7.20, б), двустороннее (рис. 7.20, в), трехстороннее (рис. 7.20, г).
Широкое применение находит в настоящее время фрезерование торцовыми фрезами, а при достаточно больших диаметрах фрез (свыше 90 мм) – фрезерными головками (торцовыми фрезами со вставными ножами). Это объясняется следующими преимуществами фрезерования этими фрезами перед фрезерованием цилиндрическими фрезами: применением фрез больших диаметров, что повышает производительность обработки; одновременным участием в обработке большого числа зубьев, что обеспечивает более производительную и плавную работу; отсутствием длинных оправок, что дает большую жесткость крепления инструмента и, следовательно, возможность работать с большими подачами (глубинами резания); одновременной обработкой заготовок с разных сторон (например, при использовании барабанно-фрезерных станков).
Одним из наиболее производительных способов фрезерования является обработка плоскостей на карусельно-фрезерных, барабанно-фрезерных станках, что возможно по непрерывному циклу. Одним из способов сокращения основного времени является внедрение скоростного и силового фрезерования. Скоростное фрезерование характеризуется повышением скоростей резания при обработке стали до 350 м/мин, чугуна – до 450 м/мин, цветных металлов – до 2000 м/мин при небольших подачах на зуб фрезы Sz: 0,05–0,12 мм/зуб – при обработке сталей, 0,3–0,8 мм/зуб – при обработке чугуна и цветных сплавов. Силовое фрезерование характеризуется большими подачами на зуб фрезы (Sz ≥ 1 мм).
Как скоростное, так и силовое фрезерование выполняется фрезами, оснащенными твердосплавными и керамическими пластинами.
Тонкое фрезерование характеризуется малыми глубинами резания (t ≤ 0,1мм), малыми подачами (Sz – 0,05...0,10 мм) и большими скоростями резания.
Рис. 7.20. Схемы фрезерования различных плоских поверхностей:
а – цилиндрического; б – торцового; в – двустороннего; г – трехстороннего
Протягивание. Для наружного протягивания применяют преимущественно вертикально-, а также горизонтально-протяжные станки. Протягивание наружных плоских поверхностей благодаря высокой производительности и низкой себестоимости находит все большее применение в крупносерийном и массовом производстве. Этот метод обработки экономически выгоден, несмотря на высокую стоимость оборудования и инструмента. В настоящее время фрезерование часто заменяют наружным протягиванием (плоскости, пазы, канавки и т. п.).
В массовом производстве для наружного протягивания применяют высокопроизводительные многопозиционные протяжные станки, а также станки непрерывного действия.
Шабрение – отделочная операция по снятию с поверхности детали очень тонкого слоя металла специальным инструментом – шабером. При шабрении обеспечивается: более высокая износостойкость поверхности по сравнению со шлифованной или полученной притиркой абразивами; лучшая связка между притираемыми поверхностями; точность 0,003...0,01 мм. Шаберы – металлические стержни различной формы с режущими кромками. Изготавливаются из инструментальной стали У10 и У12А, закаливаются до твердости HRC 56...64. Инструменты, применяемые при шабрении:
Рациональная форма лезвия плоских шаберов – выпуклая, очерченная дугой радиусом 30...40 мм – для получистого шабрения и 40...55 мм – для чистого. Плоские поверхности обрабатывают шаберами с отогнутым концом. Длина хода инструмента в начале шабрения составляет 15...20 мм, а затем (по мере выравнивания поверхности) 2...5 мм. Направление рабочего хода меняется так, чтобы полученные штрихи образовали сетку под углом 45...60°. Шабрение начинают с наиболее удаленного края. Обработку продолжают до тех пор, пока вся поверхность не покроется равномерно чередующимися пятнами. Качество обработанной поверхности зависит от минимального числа пятен на контролируемой площади (квадрат 25 X 25 мм). Шабрение выполняют вручную или механическим способом. Шабрение вручную – малопроизводительный процесс, требует большой затраты времени и высокой квалификации рабочего, но обеспечивает высокую точность. Механический способ выполняют на специальных станках, на которых шабер совершает возвратно-поступательное движение.
Точность шабрения определяют по числу пятен на площади 25x25 мм (при проверке контрольной плитой). Чем больше пятен, тем точнее обработка.
Сущность шабрения состоит в соскабливании шаберами слоев металла (толщиной около 0,005 мм) для получения ровной поверхности после ее чистовой предварительной обработки. Шабрение называют тонким, если число пятен более 22 и Ra 0,08 мкм, и чистовым, если число пятен 6–10, a Ra1,25 мкм.