6.4. Развертывание и растачивание цилиндрических отверстий

Окончательная форма отверстия на горизонтально-расточных станках, как правило, лолучается в результате развертывания (для отверстий диаметром до 300 мм) или чистового растачивания (диаметром свыше 300 мм) и реже после шлифования, хонингования и притирки. Окончательное зенкерование после сверления допускается в исключительных случаях, когда не требуется высокая точность расположения межцентровых осей отверстий в корпусе и шероховатость обработки.

Величина припуска под развертку лимитируется высотой микронеровностей, образованных предшествующим, и инструментами, и глубиной деформированного слоя, имеющего повышенную твердость по сравнению с основным материалом. Припуски под черновое развертывание составляют 0,2—0,25 мм, под чистовое развертывание 0,05—0,1 мм. Толщина срезаемого слоя, приходящаяся на один зуб, 0,03—0,04 мм (угол заборного конуса для чугуна = 4°, для стали φ = 15°).

Для получения 7-го класса шероховатости при двукратном развертывании быстрорежущей разверткой для чугуна рекомендуется скорость резания 2—4 м/мин, для стали 6—9 м/мин с применением смазки машинным маслом или керосином.

Для получения 6-го класса шероховатости при обработке чугуна твердосплавными развертками диаметром до 100 мм без охлаждения допустима скорость резания 25—30 м/мин.

Смазка обрабатываемой поверхности керосином (или обработка чугуна) на глубину слоя, -снимаемого разверткой, улучшает шероховатость обработки, так как при этом уменьшается сила трения и устраняется приваривание мельчайших ча-стиц стружки к режущей кромке. Однако при этом развертка быстрее изнашивается.

Режимы резания при развертывании отверстий определяют, исходя из точности и шероховатости отверстий.

Припуск на развертывание зависит от диаметра отверстия и схемы обработки. Развертывание обеспечивает 5—8-й квалитеты точности отверстия и шероховатость поверхности по Ra 2,5 — 0,63 классам.

Развертки насадные, с коническим хвостовиком закрепляют в оправках, имеющих шарнирное или «плавающее» соединения, благодаря чему они самоустанавливаются по отверстию. Развертки на борштангах закрепляют жестко, но при этом их радиальное биение не должно превышать 0,02—0,03 мм. При длине оправок с «плавающими» развертками не более 6d и длине борштанги между опорами не более 20d обеспечивается отсутствие вибрации при развертывании.

Высокое качество развертывания сквозных и несквозных отверстий можно обеспечить при условии предварительной обработки торца или снятия фаски для удаления твердой корки; соблюдения правильной геометрической формы и прямолинейности оси отверстия, подготовленного под развертку, наличия регламентированного и нормально распределенного припуска; отсутствия биения и искривлений оси оправок и борштанг; точного совмещения оси обрабатываемого отверстия с осью шпинделя; применения всех инструментов, предусмотренных схемой обработки, смазочно-охлаж-дающих жидкостей л максимально возможных подач при черновом развертывании. При развертывании чугуна применяется смазкаразвертки керосином или маслом для предотвращения «разбивания» отверстия и повышения качества поверхности.

При развертывании могут быть следующие дефекты: не выдержан диаметр отверстия; остались следы предварительной обработки, дробления, надиров или выхватов; заедание и поломка разверток. Для предупреждения и исправления этих дефектов могут быть приняты такие меры, как доводка разверток по диаметру, совмещение осей развертки и отверстия, уменьшение скорости резания, заточка развертки, проверка биения оправки и развертки, повышение припуска под развертывание.

Растачивание цилиндрических отверстий резцом в отличие от сверления и зенкерования позволяет получить лучшую прямолинейность оси отверстия и более высокую точность размеров.

Однако в отношении шероховатости обработки и производительности метод растачивания отверстий менее эффективен, чем метод развертывания. Поэтому в общем виде последовательность применения инструментов при обработке отверстий такова: сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание, развертывание. В зависимости от конкретных условий могут быть применены следующие типовые схемы обработки отверстий на расточных станках.

Схема 1: сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание (при обработке отверстий диаметром до 65 мм в сплошном материале, отношении длины отверстия к диаметру не более 5, неточном расположении отверстий от базовых поверхностей).

Схема 2: сверление, рассверливание, растачивание, развертывание (при обработке отверстий в сплошном материале, отношении длины отверстия к диаметру более 5, точном расположении отверстий относительно базовых поверхностей). В этой схеме развертыванию может предшествовать дополнительное зенкерование отверстия.

Схема 3: зенкерование, растачивание, развертывание (при обработке отлитых отверстий диаметром 60—100 мм, длиной до 300 мм).

Схема 4: растачивание, развертывание (при обработке отлитых отверстий диаметром 100—300 мм, длиной до 400 мм).

Подбор расточных резцов, борштанг, оправок и расточных головок производится в зависимости от диаметра и длины обрабатываемого отверстия, характера конструкции, жесткости л габаритов обрабатываемой детали. Диаметр оправки или борштанги выбирается с учетом наибольшей жесткости и обеспечения выхода стружки. Длина борштанги или оправки должна быть минимальной, но достаточной для консольной обработки отверстия или «направления в задней стойке, люнете или приспособлении.

Расточные блоки .и головки применяют при обработке отверстий диаметром более 130 мм. При черновом растачивании отверстий в нескольких стенках для повышения производительности используют борштанги с соответствующим количеством расточных резцов, закрепленных в отверстиях борштанг.

Необходимость разделения обработки отверстий на черновую и чистовую вызывается следующими обстоятельствами: припуск на сторону для предварительно отлитых отверстий достигает 15 мм при неравномерном распределении припуска по окружности и наличии твердой корки, загрязненной посторонними примесями.

Разделение обработки на черновую и чистовую позволяет выделить для грубой обработки менее точные станки и сохранить станки, занятые точной обработкой.

Отверстия диаметром до 150 мм обрабатываются за один-два прохода одним резцом, закрепленным в консольной оправке.

Отверстия диаметром более 150 мм следует растачивать одновременно двумя упорно-проходными резцами, закрепленными на диаметрально-противоположных сторонах консольной оправки.

Сквозные отверстия обрабатывают двумя способами: с помощью концевых расточных оправок и головок (консольная обработка отверстий); с помощью расточных борштанг. Консольная обработка отверстий более предпочтительна, чем обработка борштангой с опорой, расположенной за деталью. Это объясняется большей жесткостью инструмента и возможностью применения более высоких режимов резания, благодаря чему достигается и большая производительность обработки.

Несквозные (глухие) отверстия могут быть обработаны только консольными инструментами. При этом резец закрепляют в окне концевой оправки в наклонном положении так, чтобы режущая кромка резца выступала за торец оправки.

Способы растачивания сквозных и несквозных отверстий, диаметр которых меньше диаметра шпинделя, различаются также по способу осуществления подачи:

• инструменту, закрепленному в шпинделе, сообщается главное вращательное движение и осевая подача. При этом с возрастанием вылета шпинделя отжим резца увеличивается и геометрическая форма отверстия искажается;

• инструменту, закрепленному в шпинделе, сообщается только главное вращательное движение, а движение подачи сообщается столу с изделием; при этом вылет шпинделя не изменяется и форма отверстия искажается меньше. Этот способ растачивания применяется для обработки точных отверстий.

Ступенчатые отверстия, расположенные с двух сторон (см. рис. 6.1, з), растачивают расточными правыми и левыми упорно-проход-ными и подрезными резцами с утлом установки режущей кромки резца к оси оправки φ = 90°. Растачивание ступеней с наружной и внутренней сторон выполняется с изменением направления осевой подачи, заменой и установкой резцов по диаметру и углу φ=90° к образующей оправки.

Растачивание отверстий с параллельными осями без кондуктора при расположении отверстий в одной стенке производится в несколько приемов:

• установка детали с выверкой положения по двум базовым поверхностям (основанию и боковому торцу);

• центрирование шпинделя с осью первого отверстия, связанного с базовыми поверхностями, при помощи контрольного валика (ловителя), вставленного в шпиндель станка, и набора мерительных плиток, установленных между столом и ловителем или планкой, прикрепленной к боковой базе, и ловителем;

• окончательная обработка первого отверстия;

• контроль координат мерительными плитками;

• центрирование шпинделя с параллельной осью второго отверстия при помощи контрольного валика, вставленного в первое отверстие ловителя, установленного в шпиндель, и мерительных плиток, набранных со скользящей посадкой между ловителем и контрольным валиком первого отверстия.

Отсчет перемещения стола и шпиндельной бабки по координатам второго отверстия производится по линейкам станка или при помощи. координатного измерительного устройства.

Растачивание отверстий с параллельными осями в двух стенках детали производится с поворотом стола на 180° и повторным центрированием шпинделя с осями отверстий.

Растачивание отверстий с взаимно перпендикулярными осями выполняется в такой последовательности: установка, выверка и закрепление детали на столе; центрирование шпинделя с осью первого отверстия; обработка первого отверстия; поворот стола с деталью на угол 90°; совмещение оси шпинделя с осыо первого отверстия при помощи контрольного валика, вставленного в первое отверстие, ловителя, установленного в шпиндель, и контрольной втулки, надетой на ловитель. Наружный диаметр втулки равен диаметру контрольного валика, поэтому лекальная линейка, установленная сверху и снизу по образующей втулки, должна касаться диаметра контрольного валика; совмещение оси шпинделя с осыо второго отверстия по заданному размеру от бокового торца детали; обработка второго отверстия.

Центрирование шпинделя с осями обрабатываемых отверстий при помощи накладных шаблонов (рис. 6.2, в) у приспособлений и кондукторов весьма эффективно при обработке определенной партии деталей.

Неправильный размер отверстия является следствием ошибочной установки резца на размер, отжима резца и оправки или неточности изготовления и заточки многолезвийного инструмента. Устранение погрешности достигается периодической проверкой установки резца микрометрическими приборами и калибрами, уменьшением вылета резца и повышением жесткости оправки или борштанги, раздельной черновой и чистовой обработкой с охлаждением, уменьшением величины припуска, проверкой биения развертки индикатором и уменьшением массы развертки. Неправильный размер наружной цилиндрической поверхности может иметь место из-за неточной установки и недостаточной жесткости резца, патрона, радиального суппорта или летучего суппорта. Дефект устраняется пробной проточкой пояска, повышением жесткости резца, патрона, суппорта, измерением детали без усилий и перекоса измерительного инструмента, применением подрезного резца с углом в плане 90° и малым радиусом при вершине, систематической проверкой и регулированием величины зазора в подшипниках шпинделя. Конусность наружных цилиндрических поверхностей и отверстия устраняется уменьшением общего вылета резца, применением подачи стола с деталью на инструмент, доводкой твердосплавного инструмента, применением дополнительного получистового прохода и дополнительной опоры расточного шпинделя или борштанги. Бочкообразность отверстия устраняется проверкой прямолинейности направляющих станины, подтягиванием клиньев и прижимных планок. Несоосность отверстий, расположенных на одной оси, предотвращается снижением режима обработки, применением дополнительных опор оправок и борштанг, обработкой с одного установа без поворота детали, перепроверкой координации инструмента при обработке с двух сторон, введением дополнительного прохода и повышением жесткости крепления детали. Искривление оси соос-ных отверстий может явиться следствием перемены направления подачи, а непараллельиость отверстий — неправильной установки борштанги относительно плоскости стола и оси шпинделя или деформации детали. Необходима дополнительная проверка положения борштанги и детали по базовым поверхностям на параллельность оси шпинделя и отсутствие деформации детали при закреплении с помощью индикатора. Непараллельность торцовых поверхностей к осям отверстий исключается при обработке отверстия и горца с одной установки детали, уменьшением подачи и увеличением числа проходов при подрезании торцовых поверхностей. Для устранения выпуклости и вогнутости поверхности необходимо проверять перпендикулярность режущей кромки резца к цилиндрической поверхности оправки или борштанги и правильность перемещения суппорта.

Режимы резания при растачивании отверстий. Глубина резания зависит от припуска на обработку и числа проходов. Выгоднее вести обработку с возможно меньшим числом проходов. Максимально допустимая глубина резания в зависимости от диаметра оправки или борштанги.

Режимы резания для растачивания отверстий и других видов обработки, применяемых на расточном станке, инструменты, оснащенные твердым сплавом, назначаются по нормативам НИБТН.