3.7. Влияние точности и качества поверхностного слоя заготовки на структуру ее механической обработки

Поверхности деталей делятся на обрабатываемые и необрабатываемые. В этой связи все детали в машиностроении можно разделить на три группы. К первой группе относятся детали, точность "и качество поверхностного слоя которых могут быть обеспечены тем или иным способом получения заготовки без какой-либо механической обработки. Типичными представителями таких деталей являются детали, получаемые холодной штамповкой из пластмасс, металлических порошков черных и цветных металлов, а также (реже) прецизионными способами литья и горячей штамповки. Вторая группа-летал», у которых все поверхности должны быть обработаны механически. Необходимость в механической обработке здесь может быть обусловлена двумя причинами: отсутствием способов получения заготовки, обеспечивающих требуемые по чертежу точность и качество поверхностного слоя, или экономической нецелесообразностью (дороговизной) получения требуемого качества детали имеющимися технологическими способами получения заготовок. Третью группу составляют детали, у которых часть поверхностей не обрабатывается, а наиболее точные, исполнительные и поверхности, подлежат обработке путем снятия стружки. Третья группа наиболее многочисленна и занимает промежуточное положение между первыми двумя. Производство деталей первой группы обходится наиболее дешево. Оно открывает путь к безотходной или, по крайней мере, малоотходной технологии. В стремлении к такому производству проявляется одна из самых важных тенденций развития машиностроения. Однако низкий уровень большинства наиболее распространенных в настоящее время способов получения заготовок вынуждает иметь в структуре любого машиностроительного завода механические цехи, - в которых заготовки превращаются в детали путем снятия с их поверхностей припусков на обработку.

Таким образом, основной тенденцией заготовительного производства является повышение точности и улучшение качества поверхностного слоя заготовок. Однако достижение этих качеств при малой программе выпуска может оказаться экономически невыгодным, так как расходы на оснастку для заготовительных процессов могут превысить экономию на механической обработке.

Рассмотрим сказанное на примере детали (рис.3.5), всем обрабатываемым поверхностям которой присвоены номера. Точность и шероховатость пронумерованных поверхностей различны. Поверхности, 2, 3, 4, 6, 7, 8 и 9 нуждаются в однопереходной обработке (строгании, фрезеровании или точении). Поверхность 1, являющаяся базовой поверхностью, требует применения двухпереходной обработки (чистового и чернового фрезерования).

Вопрос № 29.

Инструменты для нарезания цилиндрических и конических зубчатых колес. Основные типы, конструкция и область применения.

Материалы для зуборезных инструментов. Зуборезный инструмент в основном изготавливают из быстрорежущей стали, а также из твердых сплавов. Для повышения режущих свойств инструментов целесообразно применять стали с высокой твердостью.

Дисковые модульные фрезы применяют для чернового и чистового нарезания прямозубых цилиндрических колес, чернового нарезания зубьев косозубых колес, чернового, а иногда чистового нарезания прямозубых конических колес, зубчатых реек, шлицевых валов методом копирования.

Пальцевые модульные фрезы применяют для нарезания прямозубых, косозубых цилиндрических и шевронных зубчатых колес крупного модуля ( ). Пальцевые фрезы состоят из двух частей: режущей и хвостовой для закрепления фрезы на шпинделе станка. Режущая часть фрезы может быть цельной, сборной со вставными или припаянными пластинами.

Гребенки зуборезные разделяются на прямозубые и косозубые, работающие методом обкатки и врезания с периодическим делением. Прямозубые зуборезные гребенки применяют для черновой и чистовой обработки прямозубых и косозубых цилиндрических колес внешнего зацепления, зубчатых реек, звездочек, а также шевронных колес с широкой разделительной канавкой между зубьями. Косозубые гребенки целесообразно применять при обработке косозубых цилиндрических колес с ограниченным выходом инструмента, с большими углами наклона линии зуба, а также шевронных колес с узкой разделительной канавкой.

Червячные фрезы представляют собой одно- или многозаходный червяк. Расположенный вдоль оси профильные стружечные канавки образуют зубья, которые имеют передний и задние по вершине и боковым сторонам углы, необходимые для обеспечения резания. Зубья фрезы затылованы. Червячные фрезы применяют для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями внешнего зацепления, червячных колес и шлицевых валов. Фрезы разделяют на червячные, чистовые и прецизионные.

Долбяки зуборезные имеют форму закаленного шлифованного колеса с затылованными зубьями. Так как зубья долбяка имеют небольшой конус, после заточки толщина зуба и внешний диаметр уменьшаются, профиль зубьев изменяется. Для повышения срока службы при нарезании колес внешнего зацепления у нового долбяка увеличивают диаметр делительной окружности.

Дисковые шеверы. Шеверы с канавками, расположенные параллельно торцам, получили наибольше применение. Прочность зубчиков с канавками трапецеидальной формы выше прочности зубчиков с параллельными боковыми сторонами, условия резания хуже. Шеверы изготавливают из быстрорежущей стали. Твердость режущей части шевера HRC 62-65. Диаметр шевера следует выбирать максимально возможным по размерам шевинговального станка, особенно при обработке колес с малым числом зубьев. Число зубьев шевера не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса.

Зубчатые хоны представляют собой прямозубые или косозубые колеса, обычно состоящие из стальной ступицы и абразивного венца. Зубчатый хон изготавливают того же модуля, что и обрабатываемое колесо, его проектируют для каждого зубчатого колеса с делительным диаметром, увеличенным на 15-20 мм. Внешний диаметр хона выбирают в пределах 220-250 мм, ширину венца 20-25 мм, угол скрещивания осей хона и обрабатываемого колеса 10-15 . Число зубьев хона не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Абразивные хоны изготавливают на основе эпоксидных смол с добавлением карбида кремния различной зернистости и в разных пропорциях.

Резцы зубострогальные применяют для нарезания прямозубых конических колес. Их разделяют на черновые и чистовые. Резцы выполняют в виде призматического тела, по задней поверхности они не затылованы. Для образования задних углов по вершине и на боковой режущей кромке резцы устанавливают в резцедержателях станка под углом 12 к направлению движения и закрепляют двумя винтами.

Головки зуборезные для нарезания прямозубых конических колес изготавливают сборными со вставными резцами. Резцы изготавливают из быстрорежущей стали твердостью HRC 62-65, а корпус из сталей марок 40Х (HRC 45-50) или ХВГ (HRC 50-55).

Резцовые головки – протяжки для нарезания прямозубых конических колес относятся к наиболее сложным зуборезным инструментам. Различают комбинированные, чистовые и черновые резцовые головки – протяжки применяют для окончательной обработки зубьев конических колес с модулем 5 мм и менее. Они состоят из черновых, получистовых и чистовых резцов, объединенных в блоки по 4-6 резцов. Резцы в протяжке затылованы, задние углы по вершине равны 12 , а по боковой режущей кромке .

Головки зуборезные разделяются на цельные с номинальным диаметром от 20 – 80 мм и сборные с диаметром от 100 до 1000 мм для нарезания конических колес, а так же на сборные головки для нарезания гипоидных зубчатых колес.

Резцовые головки с острозаточенными резцами предназначены для нарезания зубьев конических и гипоидных колес. Резцовые головки с острозаточенными резцами изготавливают черновыми и чистовыми. Черновые резцовые головки могут быть двусторонними и трехсторонними. Чистовые головки изготовляют двусторонними и трехсторонними. Увеличение числа наружных и внутренних резцов в чистовых трехсторонних головках позволяет уменьшить шероховатость боковых поверхностей зубьев при нарезании колес из целых заготовок. Преимущество резцовых головок с острозаточенными резцами по сравнению с затылованными – низкая стоимость и простота изготовления резцов, повышение стойкости резцов в 2-5 раза за счет увеличения числа переточек до 40-45, возможность размещения большого числа резцов в головке.

Вопрос № 30.

Методы обеспечения точности замыкающего звена при сборке. Область применения.

Обеспечение требуемого качества изделий, в том числе (и прежде всего) показателей назначения, технологичности и надежности, определяется достижением заданных параметров замыкающих звеньев размерной цепи.

Именно с этой целью выявлялись размерные цепи и их уравнения, устанавливающие функциональные связи замыкающих и составляющих звеньев.

В настоящее время для достижения точности замыкающего звена различают следующие методы:

• полной взаимозаменяемости;

• неполной взаимозаменяемости;

• групповой взаимозаменяемости;

• регулирования;

• пригонки.

Метод полной взаимозаменяемости - метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у всех объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.

Технологический процесс сборки при этом сводится к присоединению деталей в соответствии с установленным характером сопряжения без выполнения какой-либо пригонки, подбора деталей или регулирования их взаимного положения.

Основными достоинствами метода полной взаимозаменяемости являются простота и экономичность сборки, применение поточных организационных форм сборочных процессов, высокий уровень механизации и автоматизации сборочных процессов, возможность широкого кооперирования заводов, развитие специализированных предприятий с высоким уровнем автоматизации, возможность организации легкого, быстрого и дешевого ремонта изделий, упрощение системы изготовления запасных частей и др.

Метод полной взаимозаменяемости требует повышенной точности составляющих звеньев размерных цепей. В многозвенных цепях требуемая точность может существенно повышать среднюю экономическую, а иногда и достижимую точность, соответствующую существующим технологическим методам обработки. Поэтому метод полной взаимозаменяемости находит применение для короткозвенных размерных цепей или в случае, когда к замыкающим звеньям многозвенных цепей не предъявляют высоких точностных требований.

Расчет параметров замыкающих звеньев при методе полной взаимозаменяемости производят методом максимума-минимума.

Метод неполной взаимозаменяемости - это метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов включением в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.

Сборка изделия при методе неполной взаимозаменяемости производится так же, как и при методе полной взаимозаменяемости без пригонки, регулировки и подбора, но при этом у некоторых изделий допуски замыкающих звеньев при методе неполной взаимозаменяемости могут выйти за установленные пределы.

Для того чтобы достигнуть требуемой точности замыкающих звеньев у этой части звеньев, необходимы дополнительные затраты на замену или пригонку отдельных составных частей. В этом состоят недостатки метода.

Достоинства метода практически те же, что и метода полной взаимозаменяемости. Кроме того, к преимуществам метода могут быть отнесены несколько увеличенные по сравнению с методом полной взаимозаменяемости допуски составляющих звеньев. Расчет параметров замыкающего звена при неполной взаимозаменяемости производится вероятностным методом.

Метод групповой взаимозаменяемости - метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается добавлением в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы.

Достоинством метода является достижение высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных допусках составляющих звеньев размерной цепи. Метод находит применение в массовом и крупносерийном производстве для коротко-звенных размерных цепей (3 - 4 звена).

Примерами применения метода могут служить комплектация шариков и колец шариковых подшипников, подбор при сборке поршней и поршневых колец, подбор при сборке пальца к отверстию верхней головки шатуна двигателя внутреннего сгорания.

К недостаткам метода относят увеличение незавершенного производства ввиду количественных несоответствий в группах деталей, соединяемых при сборке; дополнительные затраты на сортировку деталей по группам; усложнение снабжения запасными частями.

Расчет параметров звеньев размерных цепей производят по методу максимума-минимума.

Метод пригонки или технологической компенсации - метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена удалением с компенсатора определенного слоя материала. Для этого компенсирующее звено детали компенсатора поступает на сборку с заранее установленным припуском, удаляемым по мере надобности, методами механической обработки в процессе пригонки для достижения требуемого значения замыкающего звена. На все другие составляющие звенья размерной цепи, в том числе компенсирующие, устанавливают экономически целесообразные допуски. Метод применяется в индивидуальном и мелкосерийном производстве.

Расчет параметров размерных цепей может проводиться как методом максимума-минимума, так и вероятностным методом. К недостаткам метода относят удорожание сборки и повышенную трудоемкость сборочных работ, а также усложнение планирования и снабжения изделия запасными частями.

Метод регулирования - метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора.

Изменение компенсирующего звена при сборке изделия достигается или применением специальных конструктивных устройств (компенсаторов) с помощью непрерывных либо периодических перемещений: деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям, эксцентрикам и т.д., или подбором сменных деталей типа прокладок, колец и втулок.

В качестве неподвижных компенсаторов обычно применяют комплекты из деталей изделия, например сменных колец, втулок, шайб и т.д., подбираемых при сборке по месту до достижения требуемой точности замыкающего звена, или наборы прокладок одинаковой или разной толщины, подбираемых по месту с той же целью. Подвижные компенсаторы - это устройства или отдельные детали, за счет регулировки которых, достигаемой перемещением или поворотом, обеспечивается требуемый размер замыкающего звена.

Расчет параметров размерных цепей проводят методом максимума-минимума или вероятностным методом.

К недостаткам метода регулирования относят некоторое усложнение конструкции введением конструктивного компенсатора и усложнение сборки из-за необходимости проводить регулировку. Метод нашел широкое применение для многозвенных цепей с высокими требованиями к точности замыкающих звеньев.

Для обеспечения необходимой точности замыкающего звена при методе регулирования набор сменных деталей (сменных колец, втулок, шайб и др.) или наборы прокладок одинаковой или разной толщины должны состоять из нескольких групп (ступеней), число которых определяется требуемой величиной компенсации и заданным допуском замыкающего звена.

Такие ступени регулирования должны быть обеспечены и при прерывисто-фиксированном регулировании с помощью специальных компенсирующих устройств.

Вопрос № 31.

Состав и маркировка основных типов сталей используемых в машиностроении. Их основные технические и эксплуатационные характеристики.

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержание до 2,14% углерода. Кроме того, в состав сплава обычно входят марганец, кремний, сера и фосфор; некоторые элементы могут быть введены для улучшения физико-химических свойств специально (легирующие элементы).

Стали, классифицируют по самым различным признакам.

Маркировка сталей по химическому составу является наиболее общей. Эта маркировка учитывает также область применения, условия производства и качество сталей. Однако в марках некоторых сталей более узкого применения (например, автоматных, шарикоподшипниковых, быстрорежущих и др.) от правил такой маркировки существуют отклонения.

В зависимости от химического состава различают стали углеродистые и легированные.

В свою очередь углеродистые стали могут быть:

• малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;

• среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%;

• высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%.

Легированные стали подразделяют на:

• низколегированные содержание легирующих элементов до 2,5%;

• среднелегированные, в их состав входят от 2,5% до 10% легирующих элементов;

• высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов.

При маркировке легированной стали используют буквенные обозначения легирующих элементов. Эти буквы в сочетании с цифрами образуют марку стали.

В марке содержание легирующего элемента, если оно превышает 1...1,5%, указывается цифрой (массовая доля в целых процентах), стоящей после соответствующей буквы. Если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1%. Исключение сделано для некоторых элементов (V, Ti, Mo, Nb, Zr, В, N и др.), присутствие которых в сталях даже в тысячных долях процента оказывает существенное влияние на свойства стали (микролегирование).

Если в начале марки нет цифры, то количество углерода составляет 1% и выше. Для конструкционных сталей две цифры впереди марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Для инструментальных сталей одна цифра в начале марки означает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Основная масса легированных сталей выплавляется качественными. Отличие в обозначении качественных, высококачественных и особо высококачественных сталей заключается в том, что в конце марки высококачественных сталей приписывается буква А, а особо высококачественных - буква Ш. У сталей, применяемых в виде литья (в отливке) в конце марки приписывается буква Л. Для высококачественных сталей от этих правил существуют отклонения. Так в марках инструментальных легированных сталей, а также сталей и сплавов с особыми физическими свойствами буква А не указывается, так как все они всегда высококачественные (или особо высококачественные).

Некоторые группы сталей специального назначения содержат дополнительные обозначения: марки шарикоподшипниковых сталей начинаются с буквы Ш, быстрорежущих - с буквы Р, электротехнических - с буквы Э, магнитно-твердых - с буквы Е, автоматных - с буквы А. Более подробно о маркировке этих сталей будет сообщено в соответствующих разделах.

По назначению стали бывают:

• Конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий;

• Инструментальные, из которых изготовляют режущий, мерительный, штамповый и прочие инструменты. Эти стали содержат более 0,65% углерода;

• С особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар;

• С особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества предназначены для изготовления:

• горячекатаного проката;

• холоднокатаного тонколистового проката;

• слитков, блюмов, слябов;

• труб;

• поковок и штамповок;

• метизов и др.

Стали углеродистые конструкционные качественные (ГОСТ 1050-74) содержат не более 0,35% фосфора, не более 0,04% серы, 0,05...0,6% углерода. Эти стали характеризуются высокими пластичностью и свариваемостью. Они могут использоваться без упрочняющей термической обработки или после нее.

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, .... 85. Двузначные числа в марке показывают содержание углерода в сотых долях процента. Дополнительными индексами могут быть указаны степень раскисления и характер затвердевания стали в изложнице (например, сталь 08кп).

Низкоуглеродистые (менее 0,25% С) качественные конструкционные стали обладают невысокой прочностью и высокой пластичностью. Стали 05кп, 08кп, 08, 10 идут на изготовление деталей сложной конфигурации методом холодной штамповки. Из сталей 15кп, 15, 20 изготавливают болты, гайки, винты, пальцы, валки, оси, крюки, шпильки и другие детали неответственного назначения. Если детали из этих сталей эксплуатируются в условиях изнашивания поверхности, то их подвергают поверхностному упрочнению цементацией или нитроцементацией.

Среднеуглеродистые (0,3..0,5% С) стали 30, 35, ..., 55 используются после нормализации, улучшения и поверхностной закалки. Прокаливаемость этих сталей невелика. Стали 30, 35, 40, 45 используются для изготовления деталей, от которых требуется сочетание высокой прочности с вязкостью сердцевины (оси, валики, винты, шайбы, втулки, коленчатые валы и др.).

Стали 60, 65, ..., 85 с высоким содержанием (0,6...0,85%) углерода обладают повышенными прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Их применяют после закалки и отпуска, нормализации и отпуска и поверхностной закалки. Из сталей 65, 70, 75, 80, 85 изготавливают детали, работающие в условиях трения и вибрационных нагрузок: прокатные валки (сталь 60), крановые колеса (сталь 75), диски сцепления и впускные клапаны компрессоров (сталь 85), а также пружины и рессоры (ГОСТ 14959-79).

В углеродистых инструментальных сталях (ГОСТ 1435-74) буква У в обозначении марки означает "углеродистая сталь", а цифра показывает содержание углерода в десятых долях процента.

Углеродистые инструментальные стали могут выпускаться качественными (содержание серы не превышает 0,03%, фосфора - 0,035%) и высококачественными (с содержанием серы не более 0,02% и фосфора - 0,03). В конце марки высококачественных углеродистых инструментальных сталей ставится буква А.

Стали У7 (доэвтектоидная ферритно-перлитная) и У8, У8А (эвтектоидные) наиболее пластичные из углеродистых инструментальных сталей. Они идут на производство молотков, стамесок, долот, зубил.

Из сталей У 10, У11, У11А изготавливают резцы, сверла, метчики, фрезы, плитки и прочий мерительный и режущий инструмент для резания мягких материалов. Стали У12, У13, У13А используются для изготовления инструмента, работающего без ударных нагрузок (напильники, рашпили, бритвы).

В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора - стали подразделяют на:

• Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора;

• Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно;

• Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора;

• Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

Стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква Г после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа А в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают.

Качественные стали маркируют следующим образом:

в начале марки указывают содержание углерода цифрой, соответствующей его средней концентрации

- в сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,65% углерода;

- в десятых долях процента для индустриальных сталей, которые дополнительно снабжаются буквой У:

Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами.

Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, стоит цифра, то она указывает содержание этого элемента в процентах. Если цифры нет, то сталь содержит 0,8-1,5% легирующего элемента, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычно до 0,2-0,3%), а также бора (в стали с буквой Р его должно быть не менее 0,0010%).

Высококачественные и особовысококачественные стали маркируют, так же как и качественные, но в конце марки высококачественной стали ставят букву А, (эта буква в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введённого в сталь), а после марки особовысококачественной - через тире букву Ш.

Отдельные группы сталей обозначают несколько иначе.

Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами ШХ, после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента:

ШХ6 - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 0,6% хрома;

ШХ15ГС - шарикоподшипниковая сталь, содержащая 1,5% хрома и от 0,8 до 1,5% марганца и кремния.

Быстрорежущие стали (сложнолегированные) обозначают буквой Р, следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама:

Р18 - быстрорежущая сталь, содержащая 18,0% вольфрама;

Р6М5К5 - быстрорежущая сталь, содержащая 6,0% вольфрама 5,0% молибдена 5,0% кобальта.

Автоматные стали обозначают буквой А и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотых долях процента:

А12 - автоматная сталь, содержащая 0,12% углерода (все автоматные стали имеют повышенное содержание серы и фосфора);

А40Г - автоматная сталь с 0,40% углерода и повышенным до 1,5% содержанием марганца.

Вопрос № 32.

Фрезы. Основные типы, конструкция и область применения.

В производстве применяются различные конструкции фрез. Из них основными являются:

1. Цельные с фрезерованными зубьями;

2. Сборные со вставными зубьями из быстрорежущей стали;

3. Сборные со вставными зубьями, оснащенными твердым сплавом;

4. С напаянными пластинами твердого сплава

5. Сборные из нескольких фрез.

Наиболее распространёнными фрезами являются:

1. Цилиндрические фрезы – служат для обработки плоскостей, не имеющих выступов, мешающих врезанию фрезы вначале и выходу ее в конце.

Гостами предусмотрены следующие виды цилиндрических фрез: цельные, сборные со вставными ножами, одинарные и составные и оснащенные винтовыми пластинами из твердого сплава. Стандартные цельные цилиндрические фрезы изготавливаются двух типов: с мелким и крупным зубом.

2. Торцевые фрезы – применяются для обработки плоскостей на одном или нескольких уровнях, т.е. торцевыми фрезами можно обрабатывать и ступенчатые плоские поверхности, имеющие свободный вход и выход для фрезы.

Гостами предусмотрены насадные торцевые фрезы: с мелким и крупным зубом, со вставными ножами из быстрорежущей стали и со вставными ножами, оснащенными твердым сплавом. Для увеличения срока службы фрез и увеличения места для стружки возле зубьев делаются выкружки. Помимо насадных торцевых фрез имеют распространение торцевые фрезы с хвостовиками . Принцип работы тот же, что и у насадных фрез, т.е. основная работа резания производится зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности фрезы (угловая кромка), а торцевые зубья производят зачистку обрабатываемой поверхности.

3. Концевые цилиндрические фрезы – служат для обработки взаимно – перпендикулярных плоскостей, уступов, пазов и различных контуров по разметке и по копиру. Зубья на цилиндрической части концевых фрез по своей конструкции в общем аналогичны зубьям цилиндрических фрез, а зубья на торцевой части – зубьям торцевых фрез.

Гостами предусмотрены концевые фрезы: с режущими кромками на цилиндрической и торцевой поверхностях, обдирочные с затылованными и винтовыми пластинками из твердого сплава, шпоночные, шпоночные оснащенные твердым сплавом, для пазов сегментных шпонок, для Т-образных станочных пазов.

4. Дисковые фрезы – предназначаются для обработки пазов, уступов и боковых плоскостей, а также для разрезания.

Гостами предусмотрены дисковые фрезы следующих типов: пазовые острозубые и затылованные, трехсторонние цельные с параллельными и резьбонаправленными зубьями, сборные со вставными ножами из быстрорежущей стали и оснащенными твердым сплавом, двухсторонние сборные со вставными ножами оснащенными твердым сплавом, отрезные и прорезные и пилы круглые сегментные. Пазовые дисковые фрезы служат для фрезерования неглубоких пазов. Трехсторонние дисковые фрезы применяются для фрезерования глухих пазов.

5. Угловые фрезы – применяются, в основном, для фрезерования стружечных канавок инструментов. В инструментальном производстве находят применение фрезы одноугловые , несимметричные двухугловые , одно – и двухугловые симметричные для канавок затылованных фрез .

6. Фасонные фрезы – применяются для образования фасонных поверхностей. Фасонные фрезы применяются затылованные и остроконечные.

Вопрос № 33.

Бункерные загрузочные устройства. Схемы. Область применения.

1. ПРИНЦИП РАБОТЫ БЗУ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ДЕЙСТВИЯ В НИХ

К бункерным загрузочным устройствам предъявляют следующие требования: производительность их должна быть на 25—30 % больше производительности технологического оборудования; заготовки не должны менять в БЗУ своих свойств; БЗУ должны обладать свойством самовосстановления работоспособности в случае возникновения отклонений в работе; колебания производительности их должны быть минимальными во избежание увеличения емкости лотка-магазина и др.

Принцип действия БЗУ рассмотрим на нескольких примерах.

Дисковое БЗУ с захватными органами типа карманов представляет собой емкость-бункер, в которой размещены все необходимые рабочие органы и накоплен определенный запас заготовок. Захват заготовок, т. е. отделение одной заготовки от общей массы, производится карманом, причем заготовка может быть захвачена в двух положениях. Так как в общем случает вероятность захвата заготовки карманом мала, то в конструкции предусмотрен ряд мер, обеспечивающих благоприятное для захвата положение заготовки в бункере. БЗУ установлено так, что и диск с захватными органами, и боковая стенка бункера имеют наклон к горизонту 45°. Благодаря этому заготовки, двигаясь к захватным органам, занимают определенные положения. Кроме того, в БЗУ предусмотрен второй диск-ворошитель, вращающийся в противоположном направлении, нежели диск с захватными органами. Благодаря этим двум вращениям заготовки занимают положение, параллельное захватному органу — благоприятное для захвата.

Захваченные заготовки должны быть переведены из двух положений в одно требуемое. Процесс перевода заготовок из нескольких положений в одно определенное называют ориентированием. В рассматриваемом устройстве это будет происходить в специальном ориентаторе. Однако прежде чем приступить к ориентированию, необходимо выполнить целевое действие — подготовку к ориентированию, т. е. создание необходимых для ориентирования условий. С этой целью из захватного органа удаляют все лишние заготовки.

Следующим функциональным действием в БЗУ является выдача сориентированной заготовки в лоток-магазин.

В дисковом устройстве с захватными органами 2 в виде крючков (рис. 2) заготовки расположены в бункере 5, снабженном предбункером 4. Благодаря последнему можно иметь большой запас заготовок, однако эта масса не воздействует на процессы в БЗУ, так как с помощью задвижки 3 к рабочим органам поступает лишь строго дозированная порция заготовок.

Рис. 2 Дисковое БЗУ с крючками

Благодаря наклону дна бункера, изменяющемуся поперечному сечению бункера и за счет сил трения и тяжести заготовки к моменту захвата занимают благоприятное для захвата положение, располагаясь открытой частью вперед, что и определяет массовый захват. В данном устройстве заготовки захватываются лишь в одном положении, т. е. процесс захвата совмещен с ориентированием. По этой причине подготовка к ориентированию и ориентирование как таковые отсутствуют. Выдача заготовок

происходит под действием силы тяжести в лоток. Если лоток будет переполнен, то либо заготовка не будет выдана в лоток, останется на захватном органе и совершит еще один цикл движения до выдачи, либо заготовка упрется в заготовку в лотке, захватный орган остановится и начнет работать амортизатор-вибратор. Амортизатор-вибратор будет работать и в том случае, когда заготовка застрянет, например, на входе трубки 1.

Шиберное БЗУ (рис. 3) в отличие от предыдущих может быть применено для крупногабаритных заготовок (массой до 100 кг).

Заготовки в большом количестве (до 6 т) загружаются в предбункер 1, откуда они благодаря работе вибропривода 2 медленно ссыпаются в бункер 5, образованный двумя наклонными полками 6. Последние, а также шибер 4 расположены с некоторым наклоном, что обусловливает подготовку заготовок к захвату. Кроме того, шибер, проходя через массу заготовок, содействует их ворошению и таким образом также проводит подготовку к захвату. Захват осуществляется шибером в дорожку, расположенную на верхнем срезе шибера, причем эта дорожка имеет особую форму для того, чтобы

заготовка при подъеме шибера не занимала устойчивого положения на верхних кромках шибера. Все эти меры приводят к тому, что заготовка укладывается параллельно шиберу, движущемуся плоскопараллельно по круговой траектории. Захватывая заготовку, шибер выносит её из общей массы и переносит вперед. Опускаясь ниже уровня полок, шибер оставляет заготовку в щели между полками. Затем цикл повторяется. В этом устройстве захват и ориентирование совмещены. Подготовка к выдаче осуществляется за счет выноса заготовки из общей массы шибером. В дальнейшем шибер транспортирует заготовку и до лотка-магазина 3. Так как в данное устройство засыпается большое количество заготовок и, следовательно, общая масса велика, то своеобразно решается вопрос о самовосстановлении работоспособности: бункер сконструирован таким образом, что заготовки не могут заклиниваться, а масса загружаемых заготовок строго дозируется. Если лоток переполнен, то заготовки остаются на дорожке шибера до тех пор, пока не появится возможность их дальнейшего движения.

Перспективным для относительно крупных заготовок (массой до 10—15 кг) является элеваторное БЗУ (рис. 4). Заготовки засыпаются в бункер 1 форма которого способствует подготовке к захвату. Захватные органы-планки 3 смонтированы на бесконечной транспортной ленте или цепи 2. Планки, проходя через массу заготовок, захватывают некоторые заготовки и выносят их из общей массы. До начала процесса ориентирования заготовки располагаются на планках, что является подготовкой к ориентированию.

Ориентирование заготовок происходит за счет сил тяжести в специальных ориентаторах 6 с крючком, после чего в процессе падения заготовки выдаются в лоток 5. Если лоток переполнен, то заготовки по специальным трубам 4 отводятся назад в бункер. Так как в таком БЗУ заготовки нигде не застревают, то амортизатор-вибратор не предусматривается.

Широкое использование автоматических роторных линий привело к появлению нового направления в бункерной загрузке — созданию роторных бункерных загрузочных устройств.

Широкое распространение в промышленности получили ВЗУ — вибрационные БЗУ (см. рис. 5).

Основными узлами в них являются основание 2, установленное на станине на амортизационных пружинах 1, электромагнитный привод 3 и чаша 5, установленная на трех наклонных пружинах 4. Чаша ВЗУ состоит из обечайки с винтовыми дорожками 7 и 9, которые могут быть смонтированы как внутри обечайки, так и снаружи. Обечайка соединена с дном, имеющим конусный профиль. Заготовки (в рассматриваемом примере это гайки и болты), засыпанные массой в нижнюю часть 6 чаши, перемещаются по конусу дна. В процессе этого движения заготовки подготавливаются к захвату, который осуществляется дорожкой. Оказавшись на дорожке в различных положениях, в том числе и в неустойчивых, заготовки двигаются вверх. Лишний слой заготовок удаляется установленными над дорожкой планками, заготовки в неустойчивых положениях падают в чашу. Ориентирование заготовок осуществляется по трафарету, функции которого выполняют окна 8 (для болта) и 13 (для гайки). Размеры и положения в ВЗУ окон таковы, что сначала достигается ориентация гайки, а затем болта. Сориентированные заготовки подготавливаются к выдаче в специальных накопительных наружных витках 9 и 10, из которых через окна 11 и 12 выдаются лотки-магазины, которых в общем случае может быть установлено несколько.

В ВЗУ отпадает необходимость в специальных устройствах для самовосстановления работоспособности, так как между заготовкой и дорожкой ВЗУ, побуждающей заготовку к движению, нет жесткой связи, и если заготовка прекратит движение, то между ней и дорожкой ВЗУ возникнет взаимное проскальзывание, что, однако, не изменит свойств заготовки. Постоянно действующая вибрация способствует устранению препятствий, возникающих при движении заготовок, и возобновляет движение заготовок. Таким образом, самовосстановление реализуется не специальным устройством, а дорожкой и виброприводом одновременно с их основным назначением. Эти же органы несут и еще одно функциональное действие — предохранение лотка от переполнения

КЛАССИФИКАЦИЯ БЗУ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ В НИХ

С учетом основных тенденций развития средств автоматизированной загрузки наиболее важным считают признак, характеризующий БЗУ как гибкую технологическую систему: характер совмещенности функций захвата и ориентирования в БЗУ. Если эти функции совмещены, т. е. захват и ориентирование происходят одновременно, то устройство является узкоспециализированным, предназначенным для одного конкретного вида заготовок. Как правило, при переходе к новому виду необходима существенная переделка или конструирование нового БЗУ. Производительности по захвату

и ориентированию их в БЗУ одинаковы. Более прогрессивными БЗУ являются такие, в которых функции захвата и ориентирования разделены, но зависят друг от друга. Это значит, что в каждом захватном органе последовательно происходит захват, а затем

ориентирование. Благодаря этому обеспечивается лучший захват заготовок, но производительности БЗУ по захвату и ориентированию не равны и, следовательно, итоговая производительность БЗУ будет определяться меньшей производительностью этих двух

процессов. Для гибких технологических систем наилучшими будут такие БЗУ, в которых функции захвата и ориентирования не только разделены, но и не зависят друг от друга. В таких устройствах захват происходит с помощью одних механизмов, а ориентирование проводится в отдельном механизме. При этом могут быть приняты меры для выравнивания производительностей этих механизмов. Так как захват и ориентирование разделены и независимы, то можно менять одни устройства для захвата или ориентирования на другие при переходе на новые заготовки, что и требуется для гибких технологических систем. При создании БЗУ немаловажное значение имеет также кинематическая сложность его, которая обусловлена характером движения исполнительных органов. В создаваемых ранее устройствах движения создавались классическими преобразовательными механизмами: кривошипно-ползунным или кулисным, храповым, мальтийским и др. Для совершенствования БЗУ стали использовать кинематически более сложные механизмы, когда складывается, например, два возвратно-поступательных движения, или два вращательных движения, три движения и т. п.

Рассмотрим принцип действия БЗУ, приведенных ниже.

В трубчатых БЗУ (рис. 6, а, в, е) захват и одновременно ориентирование заготовок типа роликов, валиков, стаканчиков, шариков происходит за счет движения трубки относительного бункера. При этом трубка может либо вращаться, либо совершать возвратно-поступательное движение, а бункер стоит неподвижно. Аналогичные движения может совершать бункер, а трубка будет неподвижна. Возможны и различные комбинации этих движений (рис. 6, е).

Пневмовихревые БЗУ (рис. 6, б) в некотором роде аналогичны трубчатому БЗУ, но в них нет подвижных частей. Захват же и ориентирование осуществляется благодаря вихревому движению воздуха, создающего в центре бункера и в трубке полость низкого давления, куда втягиваются заготовки. Дополнительное силовое воздействие существенно ускоряет процесс захвата.

Стержневое БЗУ (рис. 6, г) применяют для заготовок типа стаканчиков, которые захватываются и ориентируются за внутреннюю поверхность возвратно-поступательно движущимся стержнем, выносящим заготовку из общей массы в приемник, соединенный с лотком.

В однокрючковом БЗУ стержень для захвата (например, колец) совершает возвратно-качательное движение (рис. 6, д). Однако такое устройство является узкоспециализированным.

Рассмотрим примеры многозахватных БЗУ. Если в элеваторном БЗУ (см. рис. 4) вместо планок установить крючки, то ими можно захватывать и одновременно ориентировать полые стаканчики, трубчатые заготовки и т. п.

Рис. 7. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и ориентирования

Шнековые БЗУ (рис. 7, а) применяют для заготовок типа подшипниковых роликов, иголок, а иногда коротких винтов. Захват заготовок осуществляется карманами, образующимися между двумя вращающимися валками, на которых нарезаны невысокие (пологие) винтовые выступы. Ориентирование происходит в тех же карманах, что и захват.

К группе многозахватных БЗУ относят устройства с захватом поштучно в несколько последовательно работающих захватных органов (дисковое БЗУ с крючками и карманами, рис. 7, б, г) или с захватом порциями (дисковое щелевое, рис. 7, в), а также за любую поверхность: наружную, внутреннюю или обе одновременно. Загрузочных устройств этого типа сконструировано весьма много. Особенностью их является то, что все они специального назначения, т. е. для каждого нового вида заготовок создается свое БЗУ, что и обусловило их многообразие. В некоторых многозахватных БЗУ необходимо чередовать движение исполнительных органов с остановками, так как при вращении органов происходит захват и ориентирование заготовки в захватных органах, а для выдачи в лоток-магазин захватный орган не обходимо совместить с одним или несколькими приемниками. Примером таких устройств являются лопастное устройство (рис. 7, е) для загрузки П-образных пластин и дисковое (рис. 7, д) с фигурными карманами для заготовок типа колпачков с l/d ≈ 1. В последнем устройстве диск расположен горизонтально, а выдача захваченных сориентированных заготовок осуществляется в несколько вертикально установленных приемников.

Достаточно широкое распространение получили шиберные (иногда именуемые ножевые) БЗУ (рис. 7, ж) с периодически поднимающимся и опускающимся шибером. В этом БЗУ одновременно захватывается несколько заготовок. В зависимости от сложности заготовок профиль шибера может меняться и тогда удается во время захвата обеспечить ориентирование заготовки. Естественно, что номенклатура заготовок, которые можно ориентировать в таком БЗУ, невелика: болты, винты, кольца, шайбы, диски.

Секторные БЗУ (рис. 7, з) отличаются от шиберных БЗУ лишь характером движения исполнительного органа. Возможности же по захвату и ориентированию их одинаковы.

В роторных БЗУ (рис. 7, и—м) захватные и одновременно ориентирующие органы, кроме непрерывного транспортного вращательного движения, получают дополнительные движения: возвратно-поступательное для захвата стаканчиков стержней; возвратно-качательное движение дна или специальной решетки — для колпачков. Хотя благодаря большому числу захватных органов удается получить большую производительность, такие устройства находят лишь специальное применение.

Рассмотрим БЗУ, в которых функции захвата и ориентирования разделены, но зависят друг от друга.

К группе многозахватных БЗУ с непрерывным вращательным движением относят большую группу дисковых БЗУ (рис. 8, а—д). Характерным для всех них является то, что сначала осуществляется захват заготовки. Причем так как захват заготовки может быть выполнен в нескольких различных положениях, то можно использовать гораздо больше приемов для подготовки к захвату, что позволит достичь большей вероятности захвата. Благодаря этому создаются предпосылки как для получения высокой производительности, так и для расширения номенклатуры загружаемых заготовок. Ориентирование же может происходить либо в приемнике (рис. 8, а), либо в самих захватных органах в специально отведенной зоне (рис. 8, б) или специальном ориентаторе; с помощью вращающегося диска со штырьками (рис. 8, д), ориентирующим плужком (рис. 8, в) или с использованием смещения центра масс и выреза в обечайке (рис. 8, г). Форма же захватного органа обусловлена способом захвата и способом ориентирования. В процессе ориентирования возможна потеря тех или иных заготовок, и поэтому конечная производительность БЗУ уменьшится по сравнению с производительностью по захвату. Кроме того, трудно изменить конструкцию захватного органа и особенно ориентатора. Обычно эти устройства специализированные (для каждого конкретного вида заготовок) и число их разновидностей велико.

В роторных БЗУ с разделением функции захвата и ориентирования (рис. 8 е, ж) достигаются те же результаты, что и в дисковых. Их производительность также определяется наиболее медленно работающим органом (а это, как правило, ориентатор).

Рис. 8. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориентирования

В устройстве, показанном на рис. 8 е, ориентирование проводится в гравитационном ориентаторе, а в устройстве, показанном на рис. 8, ж — в механическом. Так как габариты этих ориентаторов гораздо больше габаритов захватывающих трубок, то увеличиваются размеры роторов и их окружных скоростей вращения, что ухудшает динамику работы. Такие роторные БЗУ трудно переводить на новые заготовки.

Бункерные загрузочные устройства, в которых функции захвата и ориентирования разделены и не зависят друг от друга, характеризуются тем, что в них сначала осуществляется захват, в основном за наружную поверхность. Таким образом получается поток упорядоченных, но неориентированных заготовок. Затем после завершения захвата проводится ориентирование в специальных устройствах, находящихся либо в непосредственной близости от захватных органов (центробежное), либо вдали от них, либо на тех же органах (вибрационные, в которых эти процессы идут на различных витках чаши, и вибророторные), либо в совершенно других устройствах (роторные). Ориентаторы этих БЗУ можно быстро заменять; поток заготовок после прохождения через них не меняет свою плотность, что обеспечивает максимальную производительность и быструю переналадку БЗУ.

На рис. 4 было представлено элеваторное БЗУ, в котором из общей массы могут быть захвачены заготовки различных типов. В этом случае необходимо либо изменить ориентатор путем регулировки при использовании аналогичных заготовок, либо заменить ориентатором другого типа. Многорядный захват и возможность передачи заготовки к любому ориентатору из разных рядов обеспечивают высокую плотность потока сориентированных заготовок даже при незначительной вероятности захвата в одном ряду.

Шиберное БЗУ (рис. 9, а) с минимальными переналадками можно использовать для заготовок, различающихся как по геометрическим размерам, так и по массе.

В барабанном БЗУ (рис. 9, б) может достигаться интенсивный захват в несколько вибролотков, проходящих через БЗУ, на выходной части которых устанавливаются сменные ориентаторы.

В центробежных БЗУ (рис. 9, в), получивших широкое распространение в пищевой промышленности, сменные ориентаторы могут устанавливаться на периферии вращающегося диска.

Лопастное БЗУ (рис. 9, г) позволяет в отличие от барабанного обойтись без вибролотков, для доставки заготовок к ориентатору используется конвейер.

Рис. 9. БЗУ с разделенными и независимыми функциями захвата и ориентирования

Широкое распространение вибрационных БЗУ (рис. 9, д) обусловлено именно возможностью разделения процессов захвата и ориентирования. Если первый процесс происходит в нижней части чаши БЗУ, то второй путем увеличения числа витков может быть вынесен в ее верхнюю часть. Дополнительные витки можно использовать

для изменения плотности потока заготовок после захвата. Простота изменения скорости движения заготовок, определяющей производительность БЗУ, создает предпосылки для использования их в высокоавтоматизированных системах.

В роторном БЗУ (рис. 9, е) захват и ориентирование могут выполняться в различных роторах, причем в ориентирующем роторе можно заполнять «дырки» в потоке захваченных заготовок из внутрироторного запаса. Вибророторное БЗУ (рис. 9, ж), обладая преимуществами центробежных и вибрационных БЗУ, обеспечивает производительность до 3000 заготовок в минуту.

Все БЗУ по типу захватных органов можно разделить по двум критериям: по массовости захвата (поштучный, порционный и непрерывный) и по характеру захвата (за наружную, внутреннюю или обе поверхности одновременно). Наиболее распространенным является захват за наружную поверхность, так как он более производителен и универсален, что и соответствует требованиям гибких технологических систем.

Захват за наружную поверхность осуществляется захватными органами типа карманов (рис. 10, а, б; 11, а, б). Щель, лопасть (рис. 11, б, г), трубка, дорожка могут быть представлены как разновидности кармана, отличающиеся от него и друг от друга соотношением длины l_к, ширины b_к и и глубины t_к.

К захватным органам относят вакуумные присосы (рис. 10, б), магнитные захваты (рис. 11,3) и фрикционные диски (рис. 12, б). Первые два могут быть использованы для захвата поштучно, партией и потоком. Захват с использованием сил трения широко применяют в центробежных питателях. Захват за внутреннюю или обе поверхности менее распространен и характерен для специализированных устройств. Действительно, крючками (рис. 10, г) и стержнями (рис. 10, д) можно захватывать лишь заготовки с внутренними полостями. Партионно за внутренние поверхности можно захватывать только некоторые заготовки — типа скоб (рис. 11, е). За обе поверхности можно захватывать невысокие колпачки. Для этих целей можно использовать БЗУ, схема которого изображена на рис. 10, е или на рис. 7, д.

Производительность БЗУ во многом зависит от правильного выбора способа подготовки заготовки к захвату.

Способы подготовки заготовки к захвату отличаются силами, осуществляющими подготовительное движение; геометрическими особенностями заготовки; конструктивными особенностями бункера; характером подготовительного движения заготовки и направлением подготовительного движения.

Силами, осуществляющими подготовительное движение заготовок, являются: 1) силы тяжести; 2) силы трения; 3) силы инерции и 4) внешние силы.

К геометрическим особенностям заготовок относят: 5) форму, 6) смещение центра масс и 7) соотношение размеров; к конструктивным: 8) наклон и 9) форму дна, 10) форму захватных органов.

Подготовительное движение заготовки по характеру может быть: 11) скольжением, 12) пересыпанием, 13) качением и 14) полетом; а по направлению — 15) попутным, 16) встречным и 17) поперечным.

На рис. 13 приведены примеры, иллюстрирующие подготовку к захвату. На рис. 13, а показано БЗУ с наклонным дном, по которому заготовки под действием сил тяжести передвигаются от места засыпки к захватным органам (скользят, катятся и пересыпаются).

Единичные заготовки типа стакана со смещенным центром масс и длиной, большей его диаметра, стремятся двигаться лежа. При движении в общей массе каждая заготовка, выбирая путь наименьшего сопротивления, стремится перемещаться стоя, дном вниз.

Рис. 13. Способы подготовки к захвату

Если длина заготовки типа стакана меньше диаметра и центр масс смещен к дну, то такая заготовка будет скользить дном. В этом случае благоприятным окажется захват заготовки за наружную поверхность карманом.

Заготовки, которые приняли вертикальное положение (дном вниз), вследствие давления последующих движущихся заготовок опрокидываются и ложатся открытой частью к захватному органу — крючку. Такое положение заготовки благоприятно для захвата. Эксперименты показывают, что для стаканов с отношением l/d = 3 благоприятное положение занимают до 70—80 % заготовок, чем обеспечивается высокая вероятность захвата.

Если заготовки насыпать на вращающийся горизонтальный диск (рис. 13, б), то под действием сил трения и центробежных сил они будут перемещаться к периферии, поштучно отделяясь от общей массы. В расположенные по периферии захватные органы типа окон или карманов заготовки будут забрасываться с большой силой. При этом центр масс заготовок будет стремиться занять низшее положение, «стоячая» заготовка будет стремиться «лечь», плоская заготовка — расположиться на диске своей большей поверхностью, заготовка со смещенным центром масс относительно середины—двигаться центром масс вперед. В соответствии с этими положениями заготовок и следует располагать захватные органы.

При вращении барабана (рис. 13, в), у которого захватные органы расположены на внутренней поверхности, происходит непрерывное пересыпание заготовок. Это пересыпание и ворошение заготовок захватными органами используется почти во всех БЗУ как способ подготовки к захвату. Если перемешивание заготовок захватными органами недостаточно, то применяют специальные ворошилки. На рис. 13, з, к показаны установленные на спицах или диске специальные лапки и угольники, которые разбрасывают заготовки в бункере. В результате заготовки движутся к захватным органам широким потоком и с большей скоростью, что увеличивает вероятность захвата. При свободном полете с вращением заготовка преимущественно стремится занять в пространстве положение, соответствующее наибольшему значению статического момента инерции. Это положение заготовки и является благоприятным для захвата.

В БЗУ, особенно имеющих коническую форму, могут возникать трудно разрушаемые своды. Для устранения этих сводов прибегают к определенным мерам. На рис. 13, д показан электромагнитный вибратор, который встряхивает заготовки, побуждая их к движению, и приводит в положение благоприятное для захвата. Для встряхивания заготовок применяют механические и электромагнитные вибраторы с малыми амплитудами колебаний (до 1 мм) и частотой до 100 Гц. Установка БЗУ непосредственно на станке или на прессе благоприятно сказывается на процессе подготовки к захвату, так как возникающие при работе вибрации станин вызывают встряхивание бункера. С этой точки зрения установка БЗУ на отдельном фундаменте менее рациональна. Хорошие результаты по подготовке к захвату получены в БЗУ с двумя вращающимися в противоположные стороны дисками (рис. 13). Нижний диск с захватными органами вращается в одном направлении, а специальный ворошильный диск — в противоположную сторону. Благодаря этим движениям своды разрушаются, заготовки пересыпаются и побуждаются к дополнительному движению, увеличивается зона захвата, заготовки переводятся в положение, параллельное захватному органу, благоприятное для захвата. Наклон дисков и обечайки бункера к горизонту под определенными углами создает предпосылки для подготовки к захвату как с диска, так и со стенки бункера.

Для улучшения захвата на диске БЗУ наряду с захватными органами 1 могут быть нанесены дополнительные пазы 2 (рис. 13, е), в которых размещаются захваченные заготовки. В нижней части БЗУ заготовки по пазам перемещаются под действием силы тяжести в захватные органы. В пазы может поместиться большое число заготовок, и поэтому большинство захватных органов будет заполнено заготовками. Геометрическая форма заготовки определяет как способ захвата, так и способы подготовки заготовки к захвату.

Например, при наличии удобной для захвата внутренней полости подготовка к захвату должна способствовать движению заготовки открытой частью навстречу захватному органу. В одних случаях захват за наружную поверхность осуществляется карманами, имеющими большие внутренние размеры и способными вместить заготовку в любых положениях. Здесь подготовка к захвату сводится к ворошению заготовок для поштучного разделения и подаче их к захватным органам обычно по наклонному дну бункера.

В других случаях захват за наружную поверхность обеспечивается карманами простейшей геометрической формы с габаритными размерами, позволяющими вместить заготовку в двух или трех возможных положениях, обычно лежащих в одной из геометрических плоскостей, с последующим ориентированием или удалением заготовок, захваченных в неправильном положении.

Если в БЗУ захват заготовки за наружную поверхность необходим только в одном положении заготовки, то форма и размеры кармана должны соответствовать форме и размеру сечения заготовки в благоприятном для захвата положении.

Характер подготовительного движения заготовки в бункере существенно влияет на вероятность захвата. Пересыпание заготовок (рис. 13, з, и) и свободный полет (рис. 13, к) создают более высокую скорость движения заготовки и наибольшую зону захвата, но менее точное направление движения к захватному органу. При скольжении заготовок (см. рис. 13, г, ж) скорость подготовительного движения меньше, чем при пересыпании, но направление движения более точное. Качение шаровых и цилиндрических заготовок обеспечивает значительную скорость и точное направление подготовительного движения, что создает условия для хорошего захвата и повышает производительность БЗУ. В некоторых конструкциях БЗУ заготовки, пересыпаясь по диску (см. рис. 13, з) с помощью ворошилок, могут быть направлены в ту зону БЗУ, где на диске отсутствуют заготовки. Так как заготовки движутся в определенном положении, то они беспрепятственно попадают в захватные органы. Выбор направления относительного движения захватных органов и заготовок оказывает значительное влияние на длительность и вероятность захвата.

При проектировании БЗУ необходимо стремиться к использованию максимального числа способов подготовки к захвату в одном устройстве. Подготовка к ориентированию состоит в том, чтобы захваченным заготовкам (систематизированному потоку) придать некоторую свободу в пространстве, так как в процессе ориентирования должно быть изменено положение заготовки. Для этого применяют всевозможные вырезы в обечайках БЗУ, расширяют дорожки вибрационных БЗУ, а для сброса лишних слоев заготовок с захваченных используют пружины, сталкиватели, карнизы и другие приспособления. Естественно, что подготовка к ориентированию возможна лишь в тех БЗУ, где функции захвата и ориентирования разделены.

Процесс ориентирования в автоматизированной загрузке — один из сложнейших. Объясняется это тем, что применяемые заготовки чрезвычайно отличаются по геометрической форме, габаритным размерам, массе, механическим и физическим свойствам, а также положениями, в которых даже одна и та же заготовка может быть подана на рабочую позицию технологического оборудования. Процесс ориентирования заготовок, движущихся после захвата систематизированным потоком, возможен в БЗУ, выполненном с разделением функций захвата и ориентирования.

Различают БЗУ: с выдачей заготовок под действием сил тяжести, под действием сил тяжести и сил инерции и под действием внешних сосредоточенных сил. По характеру траектории движения заготовок из захватных органов в приемник существуют БЗУ с плавной, непрерывной и с ломаной траекториями движения заготовок.

Для приведения в движение захватных органов или самих заготовок, как, например, в пневмовихревом или вибрационном БЗУ, могут быть использованы все имеющиеся приводы: механические, пневматические, электромагнитные, гидравлические, инерционные и т. п.

Тип выбранного привода непосредственно влияет и на тип устройства для самовосстановления работоспособности БЗУ. Это особенно важно, так как средства автоматизированной загрузки, в частности БЗУ, должны обеспечить работу технологического устройства в режиме с минимальным участием человека в обслуживании оборудования и средств автозагрузки. Однако вследствие вероятностного принципа работы БЗУ в нем могут довольно часто возникать всевозможные отклонения, в том числе приводящие к заклиниваниям, застреваниям. Установка предохранительных муфт, не позволяющих передавать на рабочие органы предельные крутящий момент, усилия, мощность, не дает эффекта, так как в этом случае движение рабочих органов или заготовок прекратится и возобновится только после вмешательства человека, что противоречит требованиям автоматизации. Поэтому необходимо не только избегать поломки рабочих органов БЗУ при застреваниях, заклиниваниях и подобных явлениях, но и устранять возникшие отклонения без участия человека.

Вопрос самовосстановления работоспособности можно решить двумя путями. Первый путь — проектирование таких БЗУ, которые позволяют полностью избежать застреваний заготовок в них [например, шиберные (см. рис. 3) и элеваторные (см. рис. 4) БЗУ].

Второй путь — использование амортизаторов-вибраторов — устройств, которые, с одной стороны, не позволяют деформировать заготовки или захватные органы в критических ситуациях (функция предохранительной муфты или амортизатора), а с другой — заставляют рабочие органы с захватными устройствами совершать возвратные движения, благодаря чему создается предпосылка для изменения положения застрявшей заготовки (функция вибратора).

В БЗУ с механическим приводом применяют такие же устройства, как и в дисковом (см. рис. 1). В других случаях решения могут быть иными: в вибрационных БЗУ — это привод, создающий колебательное движение органов; в пневмовихревом — это воздух, оказывающий силовое воздействие на застрявшую заготовку; в щелевых – подпружиненные собачки и др. Так или иначе, функция самовосстановления работоспособности БЗУ очень важна, и конструктор должен обращать на это особое внимание.

При работе БЗУ обязательно возникают моменты, когда принимающий заготовки лоток переполнен и необходимо прекратить выдачу заготовок в лоток. В этом случае БЗУ может быть остановлено (такой вариант эксплуатации встречается чрезвычайно редко).

Если БЗУ остановить нельзя, возможны следующие варианты:

а) заготовки остаются в захватных органах, совершают в них движение и после освобождения места в лотке выдаются (см. рис. 14, д);

б) заготовки остаются в захватных органах, но вследствие работы амортизатора-вибратора захватные органы находятся в постоянной готовности выдавать заготовки в лоток (см. рис. 2);

в) заготовки транспортируются мимо лотка-магазина и удаляются из захватных органов в бункер (см. рис. 14, е);

г)заготовки транспортируются мимо лотка и удаляются в запасную тару вне бункера (см. рис. 1).

Наиболее распространены варианты функционирования а и б, а менее — вариант г.

В современных БЗУ могут выполняться дополнительные действия. Так, например, стремление повысить производительность привело к созданию многоручьевых, многозаходных, многоканальных БЗУ, в которых захват заготовок осуществляется в один или несколько потоков. Но ориентирование выполняется в устройствах с меньшей производительностью и приходится ставить несколько ориентирующих устройств. В этих случаях в БЗУ возникает необходимость разделить поток заготовок на несколько ориентирующих устройств, после которых все заготовки опять собираются в единый поток (функция суммирования).

Вопрос № 34.

Абразивный инструмент. Основные типы, характеристика. Область применения.

В зависимости от вида используемого шлифовального материала различают электрокорундовые, карбидокремниевые, эльборовые, алмазные и другие абразивные инструменты.

Связка абразивных инструментов. Твердость.

Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала и наполнителя в абразивном инструменте, называют связкой.

Наполнитель в связке предназначен для придания инструменту необходимых физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств. Связка влияет на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента, износ абразивного инструмента и параметры шероховатости обработанной поверхности.

Керамические связки (К1, К2, КЗ, К4, К5, К6, К8, К10) - для всех основных видов шлифования, кроме прорезки узких пазов, обдирочных работ на подвесных станках; К2, КЗ - для инструмента из карбида кремния; К2 – для мелкозернистого инструмента; К1, К5, К8 – для инструмента из электрокорунда.

Бакелитовые связки (Б, Б1, Б2, Б3, Б4, БУ, Б156, БП2) – круги с упрочняющими элементами для шлифования при скоростях круга 65, 80 и 100 м/с; кругов для скоростного обдирочного шлифования на подвесных станках и вручную, плоского шлифования торцом круга; отрезки и прорезки пазов; заточки режущих инструментов; для шли-фования прерывистых поверхностей; мелкозернистые круги для отделочного шлифования; алмазные и эльборовые круги; бруски хонинговальные, сегменты шлифовальные, в том числе для работы со скоростью резания 80 м/с.

Вулканитовые и прочные связки (В, В1, В2, В3, В5, Гф, Пф, Э5, Э6) – ведущие круги для бесцентрового шлифования; гибкие круги для полирования и отделочного шлифования на связке В5, круги для отрезки, прорезки и шлифования пазов; круги для некоторых чистовых операций профильного шлифования (сферошлифования и др.); шлифовальные круги на вулканитовой связке В3, изготовленные методом прессования; гибкие плиты на связке В5; полировальные высокопористые круги на связке Пф; круги на магнезиальной связке; тонкозернистые круги на глифталевой связке и с графитовым наполнителем для окончательного полирования.

Металлические связки – алмазные круги повышенной износостойкости для обработки твердых сплавов, а также круги для электрохимической абразивной обработки.

Керамические связки являются многокомпонентными смесями огнеупорной глины, полевого шпата, борного стекла, талька и других минеральных материалов, составленными по определенной рецептуре с добавками клеящих веществ; растворимого стекла, декстрина и др.

Спекающиеся керамические связки К2, К3 используют для закрепления зерен из карбида кремния. В процессе термической обработки они расплавляются частично и по своему состоянию и составу близки к фарфору.

Плавящиеся керамические связки К1, К5, К8 используют для закрепления зерен из электрокорундовых материалов, с которыми они вступают в химическое взаимодействие и обеспечивают прочное закрепление зерен. По своему составу и состоянию плавящиеся связки являются стеклами.

Для бакелитовой связки используют порошкообразный или жидкий бакелит в качестве связующего компонента с соответствующими наполнителями и увлажнителями.

Основным компонентом вулканитовой связки является синтетический каучук. Введение в связку различных наполнителей и ускорителей вулканизации позволяет изменять технологические и эксплуатационные свойства абразивных инструментов.

Глифталевую смолу используют в качестве связки для инструментов из зеленого карбида кремния зернистостью 6-М14 для полирования.

Вспененный поливинилформаль является основным связующим для поропластовых кругов, применяемых для полирования (объем пор равен 80%).

Ниже приведены рекомендации по выбору связок для алмазных кругов.

Органические связки с металлическим наполнителем: Б156; БП2; ТО2 – для заточки твердосплавного инструмента, профильного шлифования, получистового и чистового шлифования твердосплавных и керамических деталей.

Органические связки с минеральным наполнителем: Б1, 01 – для чистовой заточки твердосплавного инструмента без СОЖ, чистового шлифования твердосплавных деталей.

Органические связки для алмазов без покрытия: Б3, Б1, БР, Р9, Р14Е – для полирования, тонкого шлифования и заточки твердосплавного инструмента.

Металлические связки повышенной производительности: МВ1, ПМ1 – для глубинного шлифования, чистового шлифования и заточки твердосплавного инструмента и деталей из твердых сплавов.

Металлические связки повышенной стойкости: М1, МК, М15 - для профильного чистового шлифования деталей и заточки инструмента из твердого сплава.

Гальваническая никелевая связка - для врезного шлифования профильными кругами.

Керамическая связка: К1 - для шлифования и заточки инструментов при обработке твердого сплава совместно со стальной державкой или корпусом.

Токопроводяшие связки: органическая БПЗ и металлические МВ1, ПМ1, МК, М1 - для электрохимического шлифования твердых сплавов, молибденовых, вольфрамовых и других сталей и сплавов.

Твердостью абразивного инструмента называют величину, характеризующую свойства абразивного инструмента сопротивляться нарушению сцепления между зернами и связкой при сохранении характеристик инструментов в пределах установленных норм.

Твердость оценивают определенными показателями в зависимости от метода измерения. Установлена следующая шкала степеней твердости абразивного инструмента:

ВМ1 и ВМ2 - весьма мягкие;

М1, М2 и МЗ - мягкие;

СМ1 и СМ2 - среднемягкие;

С 1 и С2 - средние;

СТ1, СТ2 и СТЗ - среднетвердые;

Т 1 и Т2 - твердые;

ВТ - весьма твердые;

ЧТ - чрезвычайно твердые.

Цифры 1,2 и 3 характеризуют возрастание твердости абразивного инструмента внутри степени.

Твердость абразивных инструментов для кругов на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках определяют по ГОСТ18118-79, ГОСТ 21323-75.

Области применения инструментов различной твердости приведены ниже.

Мягкие и среднемягкие круги М2-СМ2 - для плоского шлифования торцом круга (на бакелитовой связке), периферией круга (на керамической связке), для шлифования заготовок и заточки инструментов из твердых сплавов, минералокерамики и закаленных углеродистых и легированных сталей, для шлифования цветных металлов и

сплавов.

Среднемягкие и средние круги СМ2-С2 - для чистового (круглого, бесцентрового, внутреннего плоского периферией круга) шлифования заготовок из закаленных сталей; для шлифования резьб с крупным шагом.

Средние и среднетвердые круги С2-СТ2 - для шлифования (круглого бесцентрового, профильного, резьбошлифования) заготовок из незакаленных углеродистых и легированных сталей и сплавов, чугуна и других вязких металлов и материалов; для плоского шлифования сегментами, хонингования брусками.

Среднетвердые и твердые круги СТ2-Т2 - для обдирочного и предварительного шлифования, для шлифования профильных и прерывистых поверхностей, заготовок малого диаметра; для снятия заусенцев бесцентрового шлифования, хонингования закаленных сталей.

Весьма твердые и чрезвычайно твердые круги ВТ-ЧТ для правки шлифовальных кругов методом обкатки и шлифования, шлифования деталей приборов с малым съемом материала (часовые механизмы), шлифования шариков для подшипников.

Структура абразивного инструмента

Соотношение объемов шлифовального материала, связки и пор в абразивном инструменте определяет структуру инструмента. Принято обозначать структуру номерами.

Для обдирочного шлифования при съеме значительного припуска (при предварительной обработке материалов с небольшим сопротивлением разрыву) рекомендуется использовать инструменты высоких номеров структур.

Для чистовой обработки, для обработки твердых и хрупких материалов, при повышенных удельных нагрузках в зоне шлифования применяют круги с меньшими номерами структур.

Круги высоких номеров структур изготовляют высокопористыми: поры и капилляры в них сообщаются между собой за счет использования выгорающих порообразователей или газообразующих веществ.

В характеристике высокопористых кругов дополнительно указываются данные о марке порообразователя, его зернистости и объемном содержании, %.

Например, в маркировке круга 24А 16 М2 8К5/ПСС 40 15 указано, что порообразователем является полистирол общего назначения марки ПСС зернистостью 40, объемное содержание которого в абразивной массе при прессования составляет 15%; круг электрокорундовый марки 24А зернистостью 16, твердостью М2, номер структуры 8, связка керамическая К5.

Для инструментов из сверхтвердых материалов (алмаза и эльбора) объемное содержание шлифовального материала назначают в пределах 38÷12,5%, что соответствует очень открытым структурам, если не учитывать наполнители. Условно принято фактическое объемное содержание шлифовального материала при маркировке увеличивать в 4 раза и обозначать в виде условной концентрации, %; 150, 125, 100, 75, 50.

Классы точности абразивных инструментов.

В зависимости от величин, характеризующих абразивный инструмент в нормативно-технической документации по предельным отклонениям размеров формы и расположения, устанавливают классы точности абразивного инструмента.

Шлифовальные круги изготавливают трех классов точности: АА; А; Б.

Для кругов класса точности Б используют шлифовальные материалы со всеми индексами, характеризующими содержание основной фракции: В, П, Н и Д; для кругов класса точности А - только с индексами В, П, Н; для кругов класса точности АА -только с индексами В, П, т.е. с высоким и повышенным ( до 55% при зернистости 200÷4 ) содержанием основной фракции.

Величины предельных отклонений зависят от номинальных размеров инструментов по наружному диаметру D высоте Н, диаметру посадочного отверстия d.

Абразивные инструменты на гибкой основе.

Абразивный инструмент на гибкой основе с нанесенным на нее слоем (слоями) шлифовального материала, закрепленного связкой, называют шлифовальной шкуркой.

Шлифовальную шкурку выпускают в виде рулонов, листов, лент, дисков, трубочек, колец, конусов. Размеры рулонов, листов и лент зависят от материала гибкой основы. Различают бумажную, тканевую, комбинированную, фибровую и другие основы.

В зависимости от свойств связки и основы различают водостойкую, неводостойкую, термостойкую и другие шкурки.

Шкурка бывает однослойной или двухслойной в зависимости от числа слоев шлифовального материала на одной из сторон гибкой основы. Если рабочие слои шлифовального материала расположены на обеих сторонах гибкой основы, то такую шкурку называют двухсторонней.

Классификация и обозначение форм шлифовальных кругов.

Шлифовальные круги общего применения выпускают на керамической (К), бакелитовой Б) и вулканитовой (В) связках. Марки связок и марки шлифовальных материалов для кругов приведены в нормативно-технической документации.

Полная характеристика круга:

ПП.24А.40Н.С2.5.К1.А1кл-35м/с

500×50×305

ПП – форма круга – плоский прямоугольного профиля

24А – марка абразивного инструмента (электрокорунд белый)

40Н – размер зерна с указанием фракции

С2 – твердость круга (средняя)

5 – номер структуры

К1 – связка керамическая

А – класс точности круга

1кл – класс уравновешенности

35 м/с – максимальная скорость вращения круга

500 – наружный диаметр круга

305 – диаметр посадочного отверстия

50 – ширина круга

Круги прямого профиля ПП - универсальное применение. Наиболее распространенные случаи применения в зависимости от диаметра круга, мм:

до 150 - внутреннее шлифование; 150÷500 - заточка инструментов; 250÷1100 круглое наружное шлифование; 250÷600 – бесцентровое шлифование; 200÷450 плоское шлифование периферией круга; 150÷600 - ручное обдирочное шлифование; 100÷500 - резьбошлифование.

Круги с выточками ПВ (плоский с одинарной выточкой), ПВК, ПВД (плоский с двойной выточкой), ПВДК - универсальное применение. Назначение выточек: лучший доступ круга при подходе его к обрабатываемой детали; возможность одновременно шлифовать цилиндрические и торцовые поверхности ("в упор"); уменьшение площади соприкосновения торцовой поверхности при обработке буртов, фланцев (формы ПВК, ПВДК).

Круги с коническим профилем 2П, ЗП - для резьбошлифования, шлицешлифования, зубошлифования, заточки некоторых видов многолезвийного инструмента и пил.

Специальные круги - для обдирочного плоского шлифования.

Рифленая поверхность кругов ПР снижает нагрев обрабатываемой детали. Иногда применяют для чистового шлифования на специальных станках.

Диски Д - для шлифования глубоких узких пазов, отрезных и прорезных работ, шлифования профильных поверхностей на профильно-шлифовальных станках.

Кольцевые круга К - для плоского шлифования торцом круга. Крепление кругов на планшайбе при помощи цементирующих веществ.

Чашечные цилиндрические круги ЧЦ- для заточки и доводки режущего инструмента, внутреннего и плоского шлифования (например, шлифования направляющих станин и корпусных деталей).

Чашечные конические круги ЧК - для заточки и доводки инструментов, плоского шлифования в случае, когда затруднена обработка кругами других форм.

Тарельчатые круги Т - для заточки и доводки многолезвийного режущего инструмента, зубошлифования и шлифования.

Алмазные и эльборовые шлифовальные круги классифицируются по ГОСТ 24747-90. В зависимости от форм корпуса, формы и расположения алмазоносного и эльборосодержащего слоя, а также от модификации корпуса устанавливаются определенные обозначения форм кругов. Первые две или одна цифры (с 1 до 15) в коде относятся к обозначению формы сечения корпуса Следующие две или одна буквы (А, АН, В,…D, DD, Е, ЕЕ, F, FF,...V, V, Y) относятся к обозначению формы сечения алмазоносного или эльборосодержащего слоя. Последующие два или один цифровой и буквенный индексы (1, 1Р, 1R, IV, IX, 2…10) означают расположение абразивосодержащего слоя

на корпусе а индексы В, С, Н, Т, М - модификацию корпуса.

Пример обозначения формы алмазного или эльборового круга 6А2С:

6 - форма корпуса круга;

А - форма слоя;

2 - расположение слоя;

С - модификация корпуса.

Высокопористые шлифовальные круги

Высокопористый абразивный инструмент – это инструмент, имеющий специально образованные макропоры.

В условном обозначении высокопористого круга содержатся, по сравнению с обычными кругами, дополнительные сведения о марке порообразующего наполнителя, размере его фракции и объемном содержании в круге; пример такой маркировки ПП:

450х25х203 24А10ВМ210 К5 ПСС 40-15.

Рабочая поверхность высокопористых кругов характеризуется более благоприятными с точки зрения резания металла параметрами. Так, относительная опорная длина профиля tр у высокопористых кругов значительно меньше, а средний шаг между выступами Sр больше, чем у обычных кругов. Это уменьшает поверхность трения и

улучшает размещение снимаемой стружки.

Высокопористые круги прошли широкие промышленные испытания и могут успешно использоваться на ряде операций шлифования, в особенности там, где шлифование сопряжено с опасностью возникновения на поверхности детали прижогов и трещин. Производительность обработки при этом возрастает на 15…70%.

Высокопористые круги являются наиболее пригодным инструментом для операций глубинного плоского и профильного шлифования.

НОВЫЕ ВИДЫ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ.