Вопросы для самопроверки

1. Какие общие правила разработки технологических процессов опреде­лены ГОСТ 14.3С1—83?

2. Какие основные этапы можно выделить при разработке технологического процесса?

3. Каким образом составляют технологический маршрут обработки?

4. Какие принципы используют при построении операций ТП?

5. Какие схемы построения операций применяют при разработке техноло- гических процессов?

6. Чем руководствуются при выборе средств тех г логического оснащения?

7. Каким образом устанавливают режимы резания?

8. В чем заключается сущность разработки типовых и групповых техно­логических процессов?

9. Каковы общие правила организации автоматизированного технологи­ческого проектирования установлены ГОСТ 14.416—83?

10. Какие задачи решает САПР технологических процессов?

11. Каким образом производят экономическую оценку вариантов техноло­гических процессов обработки заготовок?

Р А 3 Д Е Л 3

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ТИПОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Глава 12. Методы обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей

12.1. Классификация деталей

Наружные и внутренние цилиндрические поверхности и прилегающие к ним торцы образуют детали типа тел вращения.

Согласно технологическому классификатору деталей ма­шиностроения и приборостроения № 1 85 142 [23] к таким дета­лям относят детали классов 71 и 72 «Детали типа тел вращения» -й класса 75 »Д«тал% тата тел вращения « не тел врата,ежй». В, гъ'ж, очередь, детали — тела вращения делят на три типа в зависимости от соотношения длины детали по оси вращения L к наибольшему наружному диаметру D: при L/D > 2 это валы оси, шпиндели, штоки, шестерни, гильзы, стержни и т. п.; при 2 <; L/D > 0,5 включительно — втулки, стаканы, пальцы, барабаны и др.; при L/D <; 0,5 включительно — диски, кольца, фланйы, шкивы и т. п.

Большинство деталей типа тел вращения (валы, пальцы, стержни, втулки и т. д.) изготовляют из круглого проката. В про­изводстве с большим объемом выпуска продукции, а также при изготовлении деталей сложной конфигурации со значительно различающимися по диаметру ступенями как наружных, так и внутренних поверхностей заготовки целесообразно получать методами пластического деформирования (ковка, штамповка, пе­риодическая прокатка, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка и т. п.). Кроме того, отдельные детали вышеуказанных классов изготовляют из литых заготовок из стали, чугуна и цветных сплавов. В каждом конкретном случае, выбирая заготовку, нужно стремиться к уменьшению ее металло­емкости, которая характеризуется коэффициентом использования материала у = т/М, где т — масса готовой детали, кг; М — масса заготовки, кг.

12.2. Методы обработки наружных цилиндрических поверхностей

Классификация методов обработки наружных цилин­дрических поверхностей показана на рис. 12.1. По этому рисунку можно определить предельные значения квалитетов и параметров шероховатости Ra в зависимости от вида и способа обработки заготовок, имеющих наружные цилиндрические поверхности. Квалитеты указаны для деталей из конструкционных и легиро­ванных сталей. Для деталей из чугуна или цветных сплавов до­пуски на размер можно принимать на один квалитет точнее 121].

Детали, имеющие поверхности вращения (цилиндрические, наружные, фасонные, цилиндрические внутренние и др.) обраба­тывают на различных станках: токарной группы (токарно-винто-резные, токарно-карусельные, токарно-револьверные, одношпцн-дельные и многощпиндельные полуавтоматы и автоматы, станки для тонкого точения и др.); шлифовальной группы (круглошлифо-вальные, бесцентрово-шлифовальные, притирочные, полиро­вальные и т. п.). Станки этих групп применяют как обычные, так и с числовым программным управлением (ЧПУ).

Точение

Обработка на токарных станках. Для обра­ботки наружных поверхностей применяют как центровые, так и бесцентровые станки. Широкое применение нашли универсаль-

ные токарные патронно-центровые станки горизонтальной ком­поновки, станки с ЧПУ.

Наиболее распространенным методом обработки цилиндриче­ских наружных поверхностей является точение резцом (резцами).

При установке и обработке данных заготовок валов, осей, стержней и т. п. в качестве дополнительной опоры, повышающей жесткость технологической системы, применяют люнеты (подвиж­ные и неподвижные).

Для точения цилиндрических поверхностей и поверхностей, прилегающих к ним и ограничивающих их длину (торцы, уступы, канавки, радиусы и т. п.), применяют проходные, подрезные (прямые и отогнутые), отрезные, канавочные и другие резцы с напайными пластинами из быстрорежущей стали или твердых сплавов и композиционных материалов (рис. 12.2).

Налайные пластины на резцах применяют в единичном произ­водстве чаще, чем многогранные пластины с механическим креп­лением, которые широко распространены в серийном и массовом производстве при обработке заготовок на станках с ЧПУ (рис. 12.2, г).

Проходные резцы для чистовой обработки выполняют с боль­шим радиусом закругления при вершине резца и более тщательно доводят режущие грани. При достаточной жесткости станка применяют чистовые широкие резцы из твердого сплава (ГОСТ 18881—73) (рис. 12.2, е), чем достигается высокое качество поверхности.

На черновых операциях повышения производительности обра­ботки добиваются увеличением глубины резания (уменьшение числа рабочих ходов), а также подачи.

На чистовых операциях подача ограничивается заданной шеро­ховатостью поверхности, поэтому сокращение основного времени возможно за счет увеличения скорости резания.

Чистовое точение, как правило, осуществляется путем скоро­стного резания с использованием твердосплавного инструмента.

Для повышения производительности применяют силовое реза­ние — обработку с большими подачами твердосплавными рез­цами, имеющими вспомогательный угол в плане ц>_х = 0. Силовое резание позволяет получать поверхность с Ra = 3,2 ... 1,6 мкм при подаче S„ = 3 ... 4 мм/об и скорости резания v = 60 ... 150 м/мин.

Обработка на токарно-карусельных стан­ках. На универсальных токарно-карусельных станках обраба­тывают заготовки деталей типа тел вращения разнообразной формы с D < 10 ООО мм при L/D < 1. Основными типами токарно-карусельных станков, выпускаемых станкостроительной промыш­ленностью, являются: одностоечные с одним вертикальным суп­портом с пятипозиционной револьверной головкой и боковым суппортом с четырехрезцовым поворотным резцедержателем; двух-стоечные с двумя вертикальными и одним боковым суппортами.

Схемы точения цилиндрических поверхностей приведены на рис. 12.3.

Токарно-карусельные станки с ЧПУ позволяют автоматизиро­вать обработку и в 2—2,5 раза повысить производительность труда.

Обработка на токарно-револьверных станках и полуавтоматах. На токарных станках общего назначения переходы сложной операции выполняют после­довательно один за другим.

При обработке на токарно-револьверных станках в серийном производстве производительность труда повышают путем совме­щения переходов операции и применения многоинструментных наладок. На токарно-револьверных станках обрабатывают разно­образные заготовки деталей типа тел вращения из пруткового материала или из штучных заготовок. Характерной особенностью токарно-револьверных станков является наличие револьверной головки, в которой размещается режущий инструмент. Подвод инструмента в рабочую зону осуществляется поворотом револь­верной головки.

Различают токарно-револьверные станки с вертикальной осью вращения револьверной головки и с горизонтальной осью вра­щения. Револьверные головки имеют возвратно-поступательное движение, а с горизонтальной осью — еще и поперечное пере­мещение. Совмещение переходов обработки в операции типично для револьверных станков.

Токарно-револьверные станки при обработке наружных по­верхностей обеспечивают точность по 12—9-му квалитету и пара­метр шероховатости поверхности Ra = 12,5 ... 6,3 мкм.

Обработка на токарных многорезцовых станках и копировальных полуавтоматах. Токарно-многорезцовые станки рассчитаны (так же как и ре­вольверные станки) на повышение производительности труда путем совмещения переходов операций и автоматического полу­чения операционных размеров. Эти станки предназначены для обработки (в патроне или в центрах) заготовок деталей типа сту­пенчатых валов, блоков шестерен, валов-шестерен, фланцев, шкивов и т. п. в условиях среднесерийного и крупносерийного производства.

Токарные многорезцовые станки и копировальные полуав­томаты имеют два суппорта, работают в полуавтоматическом цикле. Они, как правило, одношпиндельные с горизонтальной и вертикальной компоновками. Обычно на многорезцовых станках обрабатывают заготовки диаметром до 500 мм, длиной до 1500 мм.

Основным режущим инструментом при обработке на много­резцовых станках является резец. Схемы наладок для обработки ступенчатых валов приведены на рис. 12.4.

Настройка резцов (рис. 12.4, а) производится так, чтобы обработка всех участков вала заканчивалась одновременно.

Основное время рассчитывают для резца, который обтачивает наиболее длинную поверхность (или в совокупности по двум и более поверхностям^ образующим общую длину обработки).

На рис. 12.4, б показана обработка заготовки детали по копиру.

Точность обработки на многорезцовых станках обеспечивается в пределах 13—14-го квалитета. Для получения более высокой точности (12—11-го квалитета) при обработке заготовок ступенча­тых деталей необходимо применять широкие фасонные резцы и предусматривать последовательную работу инструментов про­дольного и поперечного суппортов.

Обработка на одношпиндельных и много­шпиндельных токарных автоматах и полу­автоматах. В крупносерийном и массовом производстве наружные цилиндрические поверхности заготовок деталей типа тел вращения в основном обрабатывают на автоматах и полу­автоматах.

Автоматы и полуавтоматы, в зависимости от кимпоновок, делятся на горизонтальные и вертикальные, а по числу шпин­делей — на одношпиндельные и многошпиндельные. Горизон­тальные одношпиндельные автоматы подразделяют на автоматы продольного точения и токарно-револьверные. На автоматах продольного точения изготовляют детали из прутка диаметром до 30 мм и длиной до 100 мм, при этом обеспечивается точность по 7—6-му квалитету и Ra = 0,63 ... 0,16 мкм. Такие автоматы чаще всего применяют в часовой, радио- и приборостроительной промышленности.

На токарно-револьверных автоматах изготовляют детали слож­ной формы из прутков диаметром 10—63 мм, точность обработки соответствует 10—8-му квалитету, Ra = 2,5 ... 0,63 мкм.

Многошпиндельные горизонтальные автоматы и полуавтоматы подразделяют на горизонтальные прутковые автоматы и патрон­ные полуавтоматы. Токарные многошпиндельные прутковые ав­томаты (четырех-, шести- и восьмишпиндельные) применяются для обработки заготовок из прутков диаметром 12—100 мм и дли­ной до 160 мм. Точность обработки обеспечивается в пределах 7—10-го квалитетов, a Ra = 2,5 ... 0,63 мкм.

На токарных многошпиндельных патронных полуавтоматах обрабатывают, как правило, штучные заготовки длиной до 200 мм и диаметром до 200 мм в зависимости от модели станка. По точ­ности они не уступают прутковым автоматам. При обработке заготовок на автоматах и полуавтоматах применяют различные схемы построения операций (параллельная, последовательная и параллельно-последовательная).

Обработка на многошпиндельных вертикальных полуавтома­тах. В массовом и крупносерийном производстве для обработки наружных цилиндрических поверхностей заготовок деталей типа тел вращения широкое применение нашли многошпиндельные токарные вертикальные полуавтоматы последовательного и не­прерывного (параллельного) действия.

Полуавтоматы последовательного и непрерывного действия применяют для обработки заготовок различных деталей диа­метром до 630 мм. Они имеют шесть—восемь шпинделей. Заготовки устанавливают в патронах, центрах или специальных приспо­соблениях.

Многошпиндельные полуавтоматы последовательного дей­ствия предназначены для обработки заготовок в патронах и могут работать как по последовательной, так и по параллельно-последо­вательной схемам. Принципиальные схемы работы полуавтоматов приведены на рис. 12.5 (с одной загрузочной позицией — на рис. 12.5, а, с двумя загрузочными позициями — рис. 12.5, б).

Шпиндель, имеющий одну загрузочную позицию (первую), после­довательно перемещается с позиции на позицию (/—VI). На каж­дой позиции производится обработка одной или нескольких поверхностей заготовки в соответствии с циклом обработки. На этих станках можно производить предварительное и окончатель­ное точение различных поверхностей с точностью по 9—8-му ква-литету. Установку и снятие заготовки выполняют при остановлен­ном шпинделе (позиция /). На схеме рис. 12.5, б показано пере­мещение шпинделей по параллельно-последовательной схеме: позиции 1—3—5—7—1 и 2—4—6—8—2.

Полуавтоматы непрерывного действия предназначены для об­работки заготовки в центрах и патронах. Они служат для обра­ботки поковок и /отливок сравнительно несложной формы. Точ­ность обеспечивается по 11—10-му квалитету. Принципиальная схема работы шестишпиндельного полуавтомата непрерывного действия приведена на рис. 12.5, в.

За один полный оборот карусели на каждом шпинделе, про­ходящем загрузочную зону, заканчивается обработка заготовки. После этого шпиндель останавливается, суппорт отводится. Обра­ботанную заготовку снимают со станка и устанавливают для обработки очередную. Закрепление заготовки, возобновление вращения шпинделя и подвод суппорта осуществляется автома­тически.