4.6.4 Протягивание шлицев
Одним из методов изготовления шлицев на поверхности валов является протягивание на горизонтально-протяжных станках с применением специального приспособления.
Для протягивания сквозных шлицев применяется специальная протяжка с ножами, профиль режущей части которых соответствует форме шлица. Каждый шлиц протягивается поочередно с помощью делительного устройства.
При протягивании несквозных шлицев используется блочная протяжка, в которой режущие зубья имеют независимое взаимное перемещение в радиальном направлении , в конце рабочего хода каждого ножа копир отводит ролик и выводит нож из обрабатываемой детали.
Весьма производительным методом обработки шлицев является одновременное долбление всех впадин шлицев специальной многорезцовой головкой.
4.6.5 Шлифование шлицев
При центрировании шлицевых валов по наружному диаметру шлифует только наружную цилиндрическую поверхность вала на обычных круглошлифовальных станках.
При центрировании шлицевых валов по внутреннему диаметру необходимо шлифовать внутренний диаметр и боковые поверхности шлицев.
Наиболее производителен способ шлифования фасонным кругом, но при этом круг изнашивается неравномерно, поэтому требуется частая правка круга. Несмотря на это, данный способ широко распространен в машиностроении.
Шлифовать шлицы можно в две отдельные операции: в первой шлифуют только впадины (внутренний диаметр), а во второй – боковые стороны шлицев. Для уменьшения износа шлифовального круга после каждого хода стола вал поворачивается и, таким образом, шлифовальный круг обрабатывает впадины постепенно одну за другой. Но при этом снижается производительность.
Для объединения двух операций шлифования в одну применяются станки, на которых шлицы шлифуют одновременно тремя кругами: один шлифует впадину, а два других – боковые поверхности шлицев.
9 – Формы организации сборки: стационарная и подвижная.
В зависимости от условий производства различают следующие основные организационные формы сборки: стационарную и подвижную.
Стационарная сборка выполняется на неподвижном рабочем месте. Она более характерна для индивидуального и серийного производств. В массовом производстве стационарная сборка находит применение для изделий большой массы.
При подвижной сборке изделие (узел) перемещается от одного рабочего места к другому. На каждом рабочем месте постоянно выполняется определенная повторяющаяся операция. Подвижную сборку применяют в серийном и массовом производствах.
Для повышения эффективности сборки применяют поточную форму организации сборочных работ. В большинстве случаев при поточной сборке объект сборки подвижен (хотя поточный метод сборки возможен и при неподвижном объекте сборки). Поточная сборка характеризуется следующими особенностями: закреплением сборочных операций за определенными рабочими местами; расположением рабочих мест в порядке последовательности операций; ритмичностью (синхронностью) операций во времени; в этом случае время на операцию подгоняется под такт (одно рабочее место), два такта (два рабочих места) и т.д.; взаимозаменяемостью деталей, вследствие чего отпадает необходимость пригонки деталей по месту.
4 – Типовой технологический процесс обработки корпусных деталей
Корпусные детали в большинстве случаев являются базовыми деталями, на которые монтируются отдельные сборочные единицы и детали. Корпусные детали должны обеспечить постоянство точности относительного положения деталей и механизмов, как в статическом состоянии, так и в процессе эксплуатации. А также плавность их работы и отсутствие вибраций.
В зависимости от конструктивного исполнения и сложности к корпусным деталям предъявляют следующие требования:
Точность геометрической формы плоских поверхностей. Параметры и плоскостность поверхности: 0,01-0,07мм (отв. 0,002-0,005), (для габаритов до 500мм).
Точность взаимного расположения поверхности (// и ┴ : 0,015/200… 0,1/200, для повышенной точности 0,003/200…0,01/200)
Точность расстояния между двумя параллельными плоскостями: 0,02…0,05мм (0,005…0,010мм).
Точность диаметральных размеров 6…11кв.Δф = (1/5…1/2)Т
Точность взаимного расположения осей отверстий относительно плоских поверхностей: 0,01/200…0,15/200, оси одного отверстия относительно другого: 0,005/200…0,1/200.
Точность расстояния от осей главного отверстия до базовой поверхности 0,02…0,5мм; между осями главных отверстий: 0,01…0,15мм. Соосность отверстий 0,002…0,05мм.
Параметры шероховатости плоскостных базовых поверхностей Rа 2,5…0,63, главных отверстий Rа 1,25… Rа 0,16 (Rа 0,08)
Для различных по конструкции и размерам корпусных деталей технологический процесс обработки резанием включает следующие основные этапы:
черновая и чистовая обработка плоских поверхностей или плоскости и двух отверстий, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз;
обработка остальных наружных поверхностей;
черновая и чистовая обработка главных отверстий;
обработка мелких и резьбовых отверстий; отделочная обработка плоских поверхностей и главных отверстий;
контроль точности обработанной детали.
В зависимости от технических требований между этапами черновой и чистовой обработки заготовки может быть предусмотрено естественное или искусственное старение для снижения внутренних напряжений.
Наружные поверхности заготовок корпусных деталей обрабатывают: фрезерованием, строганием, точением, шлифованием и протягиванием. Фрезерование является наиболее распространенным методом обработки наружных поверхностей. В зависимости от характера производства и габаритов обрабатываемых заготовок используют универсально-фрезерные станки с вертикальным и горизонтальны расположением шпинделей, многошпиндельные продольно-фрезерные станки, карусельно и барабанно-фрезерные станки агрегатного типа, а также станки с ЧПУ и многоцелевые.
Шлифование наружных плоскостей корпусных деталей применяется в основном как окончательная обработка, но может быть использовано и для черновой обработки – обдирочное шлифование – припуск, снимаемый за рабочий ход, может достигать 4мм.
Протягивание наружных поверхностей выполняют в массовом производстве на специализированных протяжных станках. Протягивание является наиболее производительным методом обработки, при котором обеспечивается высокая точность размеров и взаимное расположение относительного положения обрабатываемых поверхностей.
Обработка главных отверстий является трудоемким и ответственным этапом технологического процесса изготовления корпусных деталей. Обработку выполняют на расточных, координатно-расточных, агрегатных и других станках, включая станки с ЧПУ и многоцелевые станки. Обработка главных отверстий идет в несколько этапов: черновая обработка, чистовая и отделочная. При черновой обработке снимают припуск металла, обеспечивая точность положения отверстия относительно базы и равномерность припуска на чистовую обработку. Чистовая обработка обеспечивает точность размера, геометрической формы и относительного положения отверстия. Отделочную обработку применяют при необходимости достижения повышенных требований к точности размера, геометрической формы и шероховатости поверхности.
Обработку отверстий выполняют с использованием различного режущего инструмента: сверл, зенкеров, резцов, расточных головок, разверток, расточных пластин. Для отделочной обработки используют тонкое растягивание, шлифование, хонингование, а также пластическое деформирование.
Крепежные и другие мелкие отверстия в корпусных деталях обрабатывают на вертикально-сверлильных, радиально-сверлильных, горизонтально-расточных или агрегатных станках.
При этом с помощью соответствующего инструмента выполняют сверление, развертывание, циновку, снятие фасок, нарезание резьбы.
Контроль корпусных деталей производят как при выполнении наиболее ответственных операций технологического процесса, так и после обработки. В условиях единичного и мелкосерийного производства контроль выполняется с помощью универсальных измерительных средств.
В крупносерийном и массовом производстве – на специальных приборах, которые обеспечивают автоматическое измерение одновременно нескольких параметров точности детали.
5 – Установочные элементы приспособлений. Рекомендации по их выбору при проектировании приспособлений.
Установочные элементы, называемые опорами, делят на основные и вспомогательные.
Основными опорами называют элементы, лишающие заготовку при установке всех или нескольких степеней свободы, т.е. основные опоры определяют положение заготовки в пространстве. Поэтому они, как правило, неподвижны.
Вспомогательными опорами называют детали или механизмы, предназначенные лишь для придания заготовке дополнительной жесткости или устойчивости в процессе обработки. Вспомогательная опора не должна нарушать положение заготовки, достигнутое установкой на основные опоры, поэтому она должна быть подвижной и жестко фиксирующейся только после установки заготовки на основные опоры.
Общие требования, предъявляемые к установочным элементам, определены необходимостью уменьшить погрешности, влияющие на точность изготовления детали при использовании приспособлений:
число и расположение установочных элементов должны обеспечить необходимое базирование заготовки, устойчивость и жесткость ее закрепления. Излишнее число установочных элементов всегда приводит к появлению неопределенности базирования. Для обеспечения устойчивого положения заготовки в приспособлении расстояния между опорами выбирают возможно большим;
рабочие поверхности установочных элементов должны быть небольших размеров. Это необходимо для уменьшения влияния неточности изготовления технологической базы и ее макронеровностей на величину погрешности базирования;
установочные элементы не должны портить базы заготовки при установке по обработанным поверхностям;
установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать сопряжения их с корпусом приспособления. Это требование зависит от необходимости уменьшить влияние собственных деформаций установочных элементов и других контактных деформаций в их сопряжениях с корпусом приспособления на величину погрешности закрепления заготовки;
конструкции установочных элементов должны обеспечивать быструю их замену при износе или повреждении;
рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью. Это необходимо для уменьшения влияния износа установочных элементов на погрешность установки.
6 – Методика расчета сил зажима заготовки в приспособлении
Расчет сил зажима производится в двух основных случаях. Первый – при конструировании новых специальных приспособлений, второй случай имеет место при использовании имеющихся универсальных приспособлений с зажимными устройствами, развивающими определенную силу.
Для расчета сил зажима в первом случае необходимо знать условия проектируемой обработки: величину, направление и место приложения сил, сдвигающих заготовку, а также схему ее установки и закрепления.
Во втором случае расчет зажимной силы носит проверочный характер. Найденная из условия обработки необходимая зажимная сила должна быть меньше или равна той силе, которую развивает зажимное устройство используемого универсального приспособления. Если это условие не выдерживается, то производят изменение условий обработки.
Обрабатываемая деталь находится в равновесии как под действием сил, возникающих в процессе обработки так и сил зажима и реакций опор. Основными силами процесса обработки являются силы резания. При расчете сил зажима реже учитываются силы веса, центробежные и инерционные, возникающие при определенных условиях обработки.
Рассчитывая силы зажима, необходимо учитывать упругую характеристику зажимного устройства. Применяемые в приспособлениях зажимные устройства можно разбить на две основные группы.
У устройств первой группы упругие отжимы прямо пропорциональны приложенным к ним силам. К этим устройствам относятся зажимные механизмы самотормозящего типа (винтовые, клиновые, эксцентриковые и др.) независимо от характера привода.
К устройствам второй группы относятся пневматические, гидравлические и пневмогидравлические механизмы прямого действия. Если, например, к штоку пневмоцилиндра приложить нарастающую по величине силу, то никакого перемещения штока сначала не происходит. Когда приложенная сила превысит противодействующую силу от давления сжатого воздуха на поршень, шток сразу переместиться на большую величину.
Величина сил зажима определяется из условия равновесия всех перечисленных сил при полном сохранении контакта базовых поверхностей обрабатываемой детали с установочными элементами приспособления и исключении возможности сдвига в процессе обработки.
Зажимные устройства должны удовлетворять следующим требованиям:
1 при зажиме не должно нарушаться заданное положение детали;
2 зажимы не должны вызывать деформации деталей и порчи их поверхностей;
3 закрепление и открепление детали должно производится с минимальной затратой сил и времени рабочего;
4 силы резания по возможности не должны восприниматься зажимными устройствами;
5 при закреплении недостаточно жестких деталей силы зажима должны располагаться над опорами или близко к ним.
При расчете сил зажима определяются:
1 место приложения и направления сил зажима;
2величина сил резания и их моменты, действующие на обрабатываемую деталь, а при необходимости – инерционные и центробежные силы, возникающие при обработке;
3 величина усилий зажима при решении задачи статики на равновесие твердого тела, находящегося под действием всех приложенных к нему сил;
4 требуемая величина сил зажима путем умножения на коэффициент запаса K. Необходимость коэффициента К вызвана неизбежными колебаниями сил резания в процессе обработки.
Коэффициент К рассчитывается применительно к конкретным условиям обработки по формуле:
К = К0* К1* К2* К3* К4* К5* К6,
где К0= 1,5 – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев;
К1 – коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовок:
для черновой заготовки - К1= 1,2,
для чистовой заготовки - К1= 1,0;
К2 – коэффициент учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента (К2= 1,0-1,9);
К3 – коэффициент учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании. При точении и торцевом фрезеровании К3= 1,2;
К4 – учитывает постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления:
К4= 1 для механизированных силовых приводов,
К4= 1,3 для ручного привода;
К5 – коэффициент характеризует только ручные зажимные устройства.
При удобном расположении рукоятки К5= 1,0, при неудобном К5= 1,2 (когда угол рукоятки более 900);
К6 – коэффициент учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь:
К6= 1,0, если деталь установлена на опоры с ограниченной поверхностью контакта,
К6= 1,5, если деталь установлена на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта.
При проектировании схем установки заготовок нужно обеспечивать три условия:
1 заготовка должна занимать на опорах устойчивое положение до приложения зажимных сил;
2 в процессе закрепления заготовки не должно быть нарушения заданного ей при установке положения
3 силы, возникающие при обработке, не должны смещать заготовку.
Первое условие обеспечивается правильной установкой установочных элементов относительно центра тяжести заготовки.
Второе условие может быть обеспечено соответствующим выбором направления и места приложения силы зажима.
Третье условие достигается расчетом необходимых сил зажима.
6 – Отделочные операции зубчатых поверхностей
Отделочные виды обработки зубчатых колес подразделяются на обработку со снятием стружки шевингованием, шлифованием, притиркой, зубозакруглением и обработкой без снятия стружки – обкатыванием.
Шевингование зубьев применяют для незакаленных колес. Этот способ обработки заключается в том, что посредством специального инструмента шевера методом его обкатки по зубчатому колесу происходит снятие очень мелких волосообразных стружек, – исправляется эксцентриситет начальной окружности, ошибки в шаге, в профиле звольвенты.
Шевер представляет собой режущее зубчатое колесо с прорезанными на боковых сторонах каждого зуба канавками глубиной 0,8мм. Эти канавки образуют режущие кромки, которые и соскабливают волосообразную стружку.
Оправка с обработанным зубчатым колесом закрепляется в центрах стола станка; Шевер располагается над зубчатым колесом под углом 150, образуя с колесом как бы винтовую пару со скрещивающимися осями. Приведенный во вращение Шевер вращает обработанное зубчатое колесо, которому придается осевое возвратно-поступательное перемещение, называется продольной подачей; при этом Шевер равномерно соскабливает стружку по всей ширины зуба.
Шлифование зубчатых колес осуществляется двумя методами – по методу копирования профильным фасонным шлифовальным кругом и обкаткой зуба двумя тарельчатыми шлифовальными кругами или червячным кругом.
В последнее время для окончательной отделки поверхностей зубьев начинают применять хонингование. Хон изготовляют в виде зубчатого колеса, сделанного из пластмассы, пропитанной мелкозернистым абразивом.
Притирку зубьев, как и шлифование, и хонингование, производят после их термической обработки на специальных станках, где инструментом служат притиры, чугунные зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом
Притиры смазываются смесью мелкого абразивного порошка с маслом. Оси двух притиров наклонены к обрабатываемому колесу. Ось третьего притира параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса и вращается попеременно в разных направлениях. Кроме вращения, притирам сообщают возвратно-поступательное движение в осевом направлении. Давление притиров на поверхность зуба регулируют притормаживанием шпинделей двух притиров.
Для колес непостоянного зацепления во избежание ударов и выкрашивания кромок зубьев при переключении шестерни в процессе работы применяют зубозакругление. Для этой цели пользуются специальным инструментом на зубозакругляющих станках (пальцевыми фрезами или коронными пустотелыми фрезами).
Обкатка зубьев колес. Обкаткой называют процесс чистовой отделки зубьев колеса, осуществляемый совместным вращением обрабатываемого зубчатого колеса и одного или несколько закаленных до большей твердости эталонных колес под нагрузкой.
В процессе обкатки поверхности зубьев сглаживаются и наклепываются, что благоприятно сказывается на долговечности колес.
7 – Переналаживаемые приспособления и их применения
По степени специализации приспособления подразделяются на универсальные, переналаживаемые и специальные.
Переналаживаемые приспособления позволяют обрабатывать детали различных наименований. К ним относятся универсально-наладочные приспособления (УНП), универсально-сборные приспособления (УСП) и групповые.
УНП – это приспособления, которые компонуются из базовых и сменных элементов. Базовая часть включает корпус, силовой привод и базовые элементы для установки сменных наладок. К УНП относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски со сменными губками, скальчатые кондукторы и т.п.
УСП – это приспособления, которые собираются из набора нормализованных деталей и узлов и допускают многократную перекомпоновку собираемых конструкций. Это наиболее распространенная система станочных приспособлений многократного применения, на которые разработаны государственные стандарты и изготовляются централизованно. Система УСП, предложенная в 1947 г. Кузнецовым В.С. и Понамаревым В.А., нашла применение в единичном и мелкосерийном производстве, в экспериментальных цехах в период освоения новых изделий, а также в инструментальном производстве. Система УСП используется 15 лет и более, набор элементов включает 25000-30000 деталей и некоторое количество нормализованных неразборных узлов. Из этого набора можно собирать одновременно до 300 приспособлений.
Групповые переналаживаемые приспособления со сменными наладками предназначены для обработки определенной группы деталей. В этом случае закрепленные за этим приспособлением заготовки разного типоразмера пропускаются через одну или партиями.
Переналаживаемые приспособления применяют при серийном производстве. К ним относятся, например патроны со сменными кулачками, тиски со сменными губками и др. Эти приспособления легко перестраивать при переходе к обработке другой партии деталей.
7 – Методы и способы обработки зубчатых поверхностей наружного и внутреннего зацепления
Нарезать зубья можно двумя основными методами: копированием и обкаткой.
При копировании режущему инструменту придают форму впадины зуба, а затем производят обработку, при которой профиль инструмента копируется на обработанной поверхности.
Инструментом для метода копирования являются модульные дисковые и кольцевые фрезы.
Такие фрезы изготавливаются набором из 8 или 15 мм для каждого модуля. Для изготовления более точных колес требуется набор из 15 или 26 штук.
Нарезание зубчатых колес методом копирования производят на универсально-фрезерных станках. Нарезаемую заготовку закрепляют на оправке и устанавливают в центрах делительной головки и задней бабки. Во время работы модульная фреза совершает вращательное движение, а заготовка со столом получает поступательное перемещение. После фрезерования одной впадины зуба заготовку с помощью делительной головки поворачивают на угол = 3600/Z, затем производиться обработка следующей впадины и т.д.
Этот метод является неточным и малопроизводительным. Метод копирования применяют главным образом в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах.
Недостатками этого метода являются: низкая точность обработки зуба. Малая производительность, для получения теоретически правильного профиля требуется иметь для каждого заданного числа зубьев фрезу определенного профиля. При нарезании зубчатых колес одного и того же модуля, но с разным числом зубьев необходимо иметь набор фрез с различным профилем зубьев