Тема 4.2 Технология изготовления деталей типа втулок, фланцев.

Черновая обработка цилиндрических поверхностей .

Закрепление заготовки при черновой обработке производится в зависимости от формы, размеров и назначения детали. Закрепление заготовки должно быть прочным, т.к при черновом обтачивании резцы снимают стружку больших сечений и при этом возникают значительные силы резания.

Резцы для чернового обтачивания снимают стружку больших сечений при высокой скорости резания. Поэтому резец должен быть прочным. Форма резца должна быть такой, чтобы отделение стружки происходило с возможно большей лёгкостью.

Проходные упорные резцы применяют при обработке заготовок с уступами небольших размеров. Главный угол в плане этих резцов = 90°, что способствует уменьшению вибраций в процессе работы. Для нежёстких деталей необходимо применять упорные резцы. Проходные резцы , используемые при обработке заготовок из стали и чугуна, изготовляют из быстрорежущей стали, а также из твёрдого сплава. При черновой обработке заготовок из стали по корке с неравномерным припуском и переменной нагрузкой.

Обработку заготовок из стали с небольшой глубиной резания с относительно равномерным припуском производят резцами из сплавов Т14К8, Т15К6, Т15К6Т.

При черновой обработке заготовки из чугуна с неравномерным припуском и переменной нагрузкой применяют резцы из твёрдого сплава ВК2, ВК4.

Величина переднего угла γ у быстрорежущих проходных резцов выбирается в зависимости от обрабатываемого материала, формы передней поверхности резца.

Задний угол α выполняют = 12° при подачах до 0,2 мм\об и 8° - при больших подачах.

Главный угол в плане φ для резцов , предназначенных для обтачивания ступенчатых заготовок большой длины и малого Ø , принимают = 90°. При обработке заготовок малой жёсткости φ=65°…70°, более жёстких заготовок 30°…60°. Радиус вершины резца при подаче до 0,2 мм/об – 0,5…5 мм, а при подаче свыше 0,2 мм/об – 1…3 мм.

Чистовая обработка цилиндрических поверхностей.

Закрепление детали при чистовой обработке должно быть прочным, чтобы не могло быть смещения заготовки во время обработки. При закреплении заготовки в самоцентрирующемся патроне за обработанную поверхность при требовании соосности обработанной и обрабатываемой поверхностей следует учитывать неточность патрона.

Резцы для чистового обтачивания должны давать чистую поверхность. В соответствии с этим требованием и выбирают форму.

Для получения меньшей шероховатости поверхности передний угол резца должен быть больше. Задний угол α резцов для чистовой обработки при обтачивании заготовок из стали = 12°, а при обработке заготовок из серого чугуна = 10°.

Существует два метода точения цилиндрических поверхностей.

Обтачивание методом радиальной подачи применяют при обработке коротких цилиндрических шеек канавочными и широкими резцами.

Обтачивание методом продольной подачи явл-ся наиболее распространённым методом обработки.

Обрабатываемая деталь , закрепляемая в центрах или в патроне, вращается, а резцу сообщается движение подачи.

Цилиндрические поверхности обычно обтачивают в два или несколько рабочих ходов: сначала снимают поочерёдно большую часть припуска ( до 6 мм на Ø), а затем оставшуюся часть ( до 1 мм на Ø).

Для получения необходимых размеров Ø вала пользуются лимбом поперечной подачи и устанавливают резец на заданный размер по методу пробных рабочих ходов. Обработка с применением лимбов обеспечивает точность по 8…9-му квалитетам. У большинства современных

Токарных станков имеется также продольный лимб, применение которого даёт возможность получать продольные размеры с точностью до 0,2 мм.

Поверхность тел вращения , ограничивающие элементы деталей, могут быть цилиндрическими, коническими, фасонными и торцовыми –плоскими и фасонными.

Обработка наружных поверхностей тел вращения производится на токарных револьверных и карусельных станках, на токарных автоматах и п/автоматах, многорезцовых станках, а также на станках для доводки и суперфиниширования.

Методы обработки наружных поверхностей тел вращения выбирается в зависимости от конструкций и жёсткости деталей и требований к точности и чистоте обработки.

Для достижения 5-7-го классов точности применяется однократное обтачивание , если позволяет величина припуска. При необходимости обеспечить точность 4-го класса и чистоту 5-6-го класса после чистовой обработки производят чистовое обтачивание с небольшой глубиной резания и подачей. Точность 3-го класса с чистотой 7-8-го класса обеспечивается шлифованием за одну операцию, а точность 2-го класса с чистотой 8-9-го класса – черновым и чистовым шлифованием или однократным шлифованием повышенной точности.

При обработке деталей из цветных металлов точности 2-го класса можно достигнуть тонким обтачиванием. Особо точные детали, с допусками 1-го класса и точнее и чистотой до 12-го класса, обрабатываются путём тонкого шлифования с малыми припусками, а также притиркой и суперфинишированием.

На токарных станках может производиться обтачивание наружных цилиндрических , конических, торцовых и фасонных поверхностей, растачивание , сверление, рассверливание, зенкерование и развёртывание отверстий, нарезание наружных и внутренних резьб, отрезка.

Длинные детали обрабатываются в центрах, короткие в патроне, на центровой, консольной оправках или в центрах, если они являются базой для дальнейшей обработки.

Для установки детали в центры токарного станка в торцах детали должны быть сделаны центровые отверстия . Центровые отверстия выполняются по ОСТу 3725 с углом 60° . У простых деталей центровые отверстия без защитной фаски, у крупных и сложных деталей с длительным циклом – с защитной фаской под углом 120° или с предохранительной выточкой и резьбой в цилиндрическом отверстии.

Центрование производится комбинированными центровыми свёрлами или спиральными свёрлами и коническими зенковками.

На токарных станках целесообразно выполнять операции получистовые с точностью 4-5-го классов, а чистовую обработку производить на шлифовальных станках.

При обработке деталей типа поршней двигателей производят тонкое обтачивание при небольшой глубине резания и малой подаче, обеспечивающее 2-й класс точности и чистоту обработки 7-8-го класса. Для этого применяют стали с жёсткими шпинделями, смонтированными на точных подшипниках и хорошо пригнанными по направляющим суппорта.

Обработку ступенчатых и фасонных деталей целесообразно производить на токарных станках, используя копировальные устройства.

Технология производства цилиндров.

Цилиндры , например, гидросистем, изготовляют с внутренним Ø 50…280 мм при отношении длины к диаметру 4…12. Заготовками для цилиндров служат горячекатаные стальные трубы. Наиболее распространены цилиндры с внутренним Ø 80…140 мм. Зеркало большинства цилиндров обрабатывают с точностью , соответствующему 8-му квалитету при шероховатости Rа= 0,63…0,16 мкм.

Трубы разрезают на заданную длину на фрезерно- отрезных станках, обтачивают на многорезцовых токарных п/автоматах. Поверхности отверстий обрабатывают в три перехода: черновое растачивание, чистовое растачивание и раскатывание отверстия.

Растачивают отверстия на специальных расточных станках инструментом с двухрезцовыми пластинами из твёрдого сплава Т15К6. Припуск под чистовое растачивание оставляют 0,5…0,8 мм., под раскатывание 0,02…0,04 мм.

Раскатывание выполняют многороликовой раскаткой. При раскатывании отверстий больших Ø самоподача инструмента из-за его значительной массы затрудняется , приходится применять подачу от механизма станка.

Обтачивание фасонных поверхностей тел вращения на токарных, револьверных и карусельных станках, на автоматах и п/автоматах производится тремя основными способами:

1. Вершиной резца, который перемещаясь по заданной кривой относительно оси вращения и на заданном от неё расстоянии, определяет форму и размеры поверхности;

2. Лезвием фасонного резца, который перемещаясь перпендикулярно или под углом к оси вращения , врезается в деталь и придаёт ей соответствующую форму и размеры;

3. Методом обкатки при качении дискового инструмента по образующей.

Обработка поверхности по копиру производится на токарных станках , оснащённых копировальными приспособлениями, при помощи гидрокопировальных или электрокопировальных устройств, а также на станках с программным управлением, у которых требуемая траектория движения резца обеспечивается заданными программой скоростями поперечной и продольной подач.

При использовании копировальных устройств автоматизируется процесс обработки фасонных поверхностей; функции рабочего заключаются в замене обрабатываемых деталей и настройке станка.

При обработке конических поверхностей , кроме указанных способов обработки фасонных поверхностей, могут быть использованы:

1. Обтачивание фасонными резцами;

2. Обтачивание при повороте верхних салазок суппорта на угол α, равный половине угла при вершине конуса детали;

3. Обработка при смещении заднего центра; при этом ось вращения детали располагается под углом к направлению движения суппорта. Величина смещения h определяется в зависимости от угла α конуса и длины l детали : h=l·tgα. Этим способом обрабатывают пологие конические поверхности;

4. Обработка при помощи копирной линейки, которая явл-ся нормальной принадлежностью к некоторым станкам.

Для обтачивания выпуклых и вогнутых сферических поверхностей применяют приспособления, обеспечивающие движение острия резца по окружности.

Обработка наружных поверхностей тел вращения абразивными инструментами.

Шлифованием можно легко выдержать допуски по 1-2 му классу точности. При правильном подборе абразивного инструмента и режимов работы обеспечивается чистота поверхности 8-9 го класса, а при тонком шлифовании 10-го класса.

Шлифование наружных поверхностей тел вращения производится на круглошлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках.

На круглошлифовальных станках обработка деталей ведётся в центрах или центровых оправках. Обработка в патроне и консольных оправках производится редко, т.к. при обработке детали, закреплённой на вращающемся шпинделе, его биение, овальность шеек, неточности и зазоры в подшипниках влияют на точность изделия.

Деталь при шлифовании устанавливается в неподвижные центры станка и при помощи хомутика приводится во вращение. Стол станка, на котором установлена передняя и задняя бабки, перемещается по направляющим станины. Поперечная подача осуществляется путём перемещения бабки шлифовального круга в направлении , перпендикулярно к линии центров. На круглошлифовальных станках шлифование производится тремя методами:

1. Шлифованием с продольной подачей; так шлифуют обычно длинные детали; поперечная подача шлифовального круга при предварительной обработке составляет 0,02-0,1 мм; при окончательной 0,005-0,01 мм на двойной ход; продольная подача при предварительной обработке составляет 0,3-0,8 ширины круга на оборот детали, при окончательной обработке 0,2-0,3 ширины круга;

2. Однократным шлифованием установленным кругом; применяется при обработке коротких деталей; в этом случае почти весь припуск снимается за один проход при небольшой подаче, равной 1-5 мм на оборот детали;

3. Шлифование врезанием или методом поперечной подачи; такое шлифование явл-ся наиболее производительным методом шлифования точных изделий; этим методом шлифуют поверхности, ширина которых не больше ширины круга: шейки валов, кольцевые выступы и т.д. Поперечная подача в начале шлифования составляет 0,02-0,08 мм на оборот изделия, при приближении к окончательному размеру уменьшается до 0,005-0,01 мм и затем прекращается.

Для шлифования врезанием шлифовальный круг должен быть хорошо выправлен алмазом или другим инструментом для правки.

В процессе шлифования в результате правки шлифовального круга и его износа размер детали при постоянной настройке станка изменяется. Вследствие этого возникает необходимость в остановке

станка для измерения детали, что связано со значительной затратой времени.

Для контроля деталей в процессе шлифования применяются индикаторные трёхконтактные скобы . По показаниям индикатора судят о размере детали. Кроме индикаторных скоб , применяются электроконтактные, индукционные , пневматические и др. приборы, которые при достижении определённого размера детали включают световой сигнал или механизм отвода шлифовального круга.

При шлифовании длинных нежёстких валов используют люнеты обычно с двумя кулачками ( поддерживающим и упорным). Кулачки делают из твёрдых пород дерева, текстолита или пластмасс.

Обработка на бесцентрово- шлифовальных станках при вращении детали, поддерживаемой линейкой ( ножом) между двумя абразивными кругами: шлифующим и ведущим. Шлифующий круг вращается с числом оборотов , обеспечивающим нормальную скорость резания ( 25-35 м/ сек), ведущий круг с числом оборотов, обеспечивающим окружную скорость вращения детали ( 20-40 м/ мин).

Шлифовальный круг имеет цилиндрическую форму; ведущий круг при шлифовании методом поперечной подачи – цилиндрическую форму, при шлифовании на проход – форму гиперболоида вращения, у которого линия линия соприкосновения с деталью прямая.

Напроход шлифуют цилиндрические детали; врезанием –цилиндрические, конические и фасонные диски, длина которых меньше ширины круга. При шлифовании ступенчатых и фасонных деталей методом врезания шлифовальный круг заправляется по контуру, соответствующему контуру детали.

Бесцентрово- шлифовальные станки обеспечивают высокую производительность , стабильность размеров и чистоты поверхности обрабатываемой детали.

Притирка поверхностей применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую точность размеров и чистоту поверхности детали. Притирка производится чугунными или медными притирами с притирочными пастами, состоящими из мелкозернистого абразивного порошка, смешанного с парафином, маслом, керосином, олеиновой кислотой и др. жидкостями.

Механическая притирка коротких деталей ( например, поршневые пальцы, толкатели, детали топливной аппаратуры) производится на притирочных станках. Они снабжены двумя вращающимися чугунными дисками ( один диск может быть неподвижен), закреплёнными в шпинделях. Между дисками расположен сепаратор; в него устанавливают детали в таком положении, при котором их оси скрещиваются с радиусом диска под углом 5-15°. Это обеспечивает некоторое скольжение деталей при качении по дискам и интенсифицирует процесс притирки.

Припуски на притирку невелики (0,005-0,02мм). При нормальных припусках и соответствующей подготовке детали притирка осуществляется быстро, обеспечивается очень высокая чистота поверхности ( до 14-го класса) и высокая точность.

Суперфиниширование применяется для отделочной обработки шлифовальных поверхностей, придания им чистоты 12-14-го классов. Суперфиниширование производится на токарных станках, оснащённых специальными приспособлениями или на специальных станках абразивными брусками зернистостью 400-600.

Бруски , прижатые к поверхности вращающейся детали, совершают короткие возвратно- поступательные движения и снимают шероховатости. Продукты износа брусков частицы металла смываются струёй керосина , которая подаётся в зону обработки и одновременно охлаждает деталь. При суперфинишировании совершенно не устраняются погрешности формы детали, поэтому они до

этой операции должны быть очень точно обработаны. Припуск на суперфиниширование составляет 0,003-0,015 мм.

Полирование поверхностей применяется для придания им высокой чистоты при невысоких требованиях к точности детали. Полирование производится эластичными кругами, на которые нанесена абразивная паста. Круги, вращаясь с высокой окружной скоростью ( до 40 м/ сек) , прижимаются к обрабатываемой поверхности. Полировальные круги изготовляют из войлока, фетра, бязи , парусины и кожи.

К втулкам относят детали, образованные наружными и внутренними пов-ми вращения, имеющими одну общую прямолинейную ось при отношении длины цилиндрической части к наибольшему наружному диаметру более 0,5 и менее или равное 2.

Технологические задачи при обработке втулок заключаются в достижении концентричности наружных и внутренних пов-тей и перпендикулярности торцев к оси отверстия. При изготовлении тонкостенных втулок возникает дополнительная задача закрепления заготовки и её обработки без деформаций.

Основные схемы базирования.

Технологические маршруты обработки втулок в зависимости от их точности и конфигурации строятся по одному из трёх вариантов.

1.Обработка наружных пов-тей, отверстий и торцев за один установ.

Применяется для изготовления мелких втулок, не обработанных термически, из прутка или трубы на токарно- револьверных автоматах, одношпиндельных или многошпиндельных токарных автоматах. Технологическая база – наружная пов-ть и торец прутка.

2.Обработка всех пов-тей за два установа или за две операции с базированием при окончательной обработке наружной пов-ти по отверстию ( обработка от центра к периферии). Применяется в тех случаях, когда точность внутреннего отверстия задана чертежом выше, чем наружной пов-ти. В этом случае порядок черновых переходов строго не регламентируется. При чистовой обработке сначала обрабатывается отверстие. Обработанное отверстие принимается за технологическую базу ( при помощи оправки) и окончательно обрабатывается наружная пов-ть.

3. Обработка всех пов-тей за два установа или за две операции с базированием при окончательной обработке по наружной пов-ти ( обработка от периферии к центру). Применяется в тех случаях, когда точность наружных пов-тей по чертежу выше, чем у внутреннего отверстия. Порядок черновых переходов – любой. При чистовой обработке сначала обрабатывается наружная пов-ть. Эта пов-ть принимается за технологическую базу ( в патроне) и обрабатывается внутреннее отверстие.

При выборе схемы базирования следует отдавать предпочтение базированию по отверстию ( обработка от центра к периферии).

Основные операции механической обработки.

Обработка за один установ.

Токарная.

Подрезка торца у прутка, подача прутка до упора, зацентровка торца под сверление, сверление отверстия, точение черновое наружной пов-ти со снятием фасок на свободном торце, точение канавок, предварительное развёртывание, окончательное развёртывание, отрезка. При обработке втулки из трубы вместо сверления производят зенкерование или растачивание отверстия. Выполняется на токарно- револьверном , одношпиндельном или многошпиндельном токарном автомате.

Сверлильная.

Снятие фасок с противоположного торца втулки на вертикально- сверлильном или токарном станке.

Сверлильная.

Сверление отверстий , нарезка резьбы на вертикально – или радиально- сверлильном станке. В зависимости от заданной точности могут быть отдельными операциями.

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия.

Обработка от центра к периферии.

Заготовительная.

Резка заготовки из проката, трубы или штамповка.

Токарная.

В зависимости от типа производства выполняется за одну операцию и два установа ( единичное) или за две операции ( серийное и массовое).

Первый установ ( базирование по наружной пов-ти и торцу в патроне)- подрезка свободного торца, сверление и зенкерование или растачивание отверстия ( с припуском под шлифование), растачивание канавок и фасок.

Второй установ ( базирование по отверстию и торцу на оправке) – подрезка второго торца , точение наружных пов-тей ( с припуском под шлифование), точение канавок и фасок.

В зависимости от типа производства операции выполняются :

-в единичном – на токарно- винторезных станках;

-в серийном – на токарно-револьверных станках и станках с ЧПУ;

-в массовом – на токарно- револьверных , одношпиндельных или многошпиндельных токарных полуавтоматах.

Сверлильная.

Сверление, зенкерование, нарезка резьбы. Производится на вертикально-сверлильных, радиально- сверлильных станках, сверлильных станках с ЧПУ, агрегатных станках.

Термическая.

Закалка согласно чертежу.

Внутришлифовальная.

Шлифование отверстия на внутришлифовальном станке.

Деталь базируется по наружному диаметру и торцу в патроне.

Круглошлифовальная.

Шлифование наружных пов-тей и торцев на круглошлифовальном или торцекруглошлифовальном станках.

Технологическая база – отверстие ( на оправке).

Моечная.

Контрольная.

Нанесение антикоррозионного покрытия.