Крутящий момент Мкр, н· м, и осевую силу р0, н, рассчитывают по формулам (18) -(21):

при сверлении

(18)

(19)

при рассверливании и зенкеровании

(20)

D – диаметр сверления

t-глубина сверления

T-cmойкость инструмента

Значения степеней и коэффициенты назначаются по таблицам.

Скорость резания при сверлении и факторы, влияющие на ее величину.

Скорость резания при сверлении, м/мин

, (15)

а при рассверливании, зенкеровании и развёртывании

(16)

Значения коэффициента С_v и показателей степени приведены выбирается по таблицам.

S –подача

t-глубина сверления

T-cmойкость инструмента

Общий поправочный коэффициент на скорость резания

(17)

где:

K_Мv – коэффициент, приведённый выбирается по таблицам; K_Иv – коэффициент, приведённый выбирается по таблицам; K _lv- коэффициент, учитывающий глубину сверления - выбирается по таблицам.

При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент K_Пv, выбирается по таблицам.

По расчётной скорости резания определяют частоту вращения режущего инструмента - формула (4). Затем, по принятой паспортной частоте вращения корректируется фактическая скорость резания, формула (5), которая и участвует в дальнейших расчётах.

Основное время при сверлении, зенкеровании и развертывании.

Основное (технологическое) время при сверлении, рассверливании, зенкеровании и развертывании определяется по формуле

Т = L / n ּ S мин,

где L — расчетная длина обработки в мм; n — число оборотов инструмента в мин; S — осевая подача инструмента в мм/об. Расчетная длина L определяется следующей суммой:

L = l + l₁ + l₂.

Величина врезания l₁ мм при сверлении будет равна D/2 ּ ctg φ, а при рассверливании, зенкеровании и развертывании D – d / 2 ּ ctg φ. Величина выхода сверла l2 = 1 – 2 мм.

Особенности процесса строгания и долбления. Резцы (материал и конструкция).

При строгании и долблении осуществляются два вида движений: поступательное главное движение со скоростью и прерывистое движение подачи в направлении, перпендикулярном к вектору главного движения. При обработке на поперечно-строгальных станках резец совершает возвратно-поступательное движение со скоростью и, а заготовка — движение поперечной подачи в горизонтальной плоскости. На продольно-строгальных станках, наоборот, заготовка совершает возвратно-поступательное движение со скоростью и, а режущий инструмент — движение подачи. Разновидностью строгания является долбление, которое осуществляется на долбежных станках, где резец совершает возвратно-поступательное движение со скоростью в вертикальной плоскости, а заготовка имеет движение подачи. Прерывистость главного движения при строгании и долблении способствует охлаждению инструмента во время обратного хода, однако при обработке возникают динамические нагрузки на режущий инструмент, так как резец при врезании и на выходе испытывает удар. Поэтому строгание и долбление производятся со сравнительно невысокими скоростями резания (не более 50 м/мин) даже при обработке износостойкими резцами, оснащенными твердым сплавом. Строгание на данный момент является столь же востребованным, как и матрасы в СПб. Для обеспечения, например, при строгании стабильной толщины среза строгальные резцы делаются обычно изогнутыми, вершина их находится в одной вертикальной плоскости с опорной поверхностью резцедержателя. При этом вершина резца под воздействием тангенциальной составляющей силы резания, описывая дугу окружности радиусом углубляется в обработанную поверхность, и резец, изгибаясь, не портит ее. Долбежные резцы работают в более жестких условиях, так как сила резания направлена вдоль вектора скорости резания и оси державки резца, а передняя поверхность находится со стороны торца державки. Для оснащения резцов, кроме быстрорежущих сталей, широко применяются сравнительно прочные твердые сплавы марок ВК6М, ВК8В, ВКЮОМ, ВК150М, Т5К12В, ТТ7К12 и др. Используемые в металлообрабатывающей промышленности резцы по виду выполняемых работ, так же как и токарные, подразделяются на проходные, подрезные, отрезные и фасонные. Однако вследствие действия ударных нагрузок площадь поперечного сечения их державок делается в 1,25—1,5 раза больше, чем у токарных резцов. При чистовой обработке длинных плоскостей чугунных направляющих станин станков и приборов широко применяются лопаточные, или широкие чистовые резцы с длинным главным режущим лезвием (до 40 мм). Чистовое строгание чугунных деталейзаменяет трудоемкие операции шабрения и чистового шлифования. При выборе геометрических параметров строгальных и долбежных резцов учитываются особенности прерывистых процессов строгания и долбления. Для уменьшения ударных нагрузок принимают передний угол у на 5—10° меньшим, чем у токарных резцов, а угол наклона лезвия положительным. Скорость резания определяется скоростью прямолинейного движения стола или резца, глубина резания — припуском, срезаемым за один проход, а движение подачи является прерывистым и осуществляется в конце обратного хода заготовки или резца. Ширина и толщина а срезаемого слоя измеряются так же, как и элементы срезаемого слоя при точении: вдоль главного режущего лезвия, в перпендикулярном к нему направлении.

Конструкция и геометрия протяжек.

Внутренняя протяжка имеет следующие конструктивные элементы: хвостовик с длиной l₁, служит для закрепления протяжки в патроне протяжного станка и передачи силы резания, шейку длиной l₂, переходный направляющий конус длиной l₃, переднюю направляющую l₄, рабочую часть длиной l₅, которая состоит из участков длиной l₆ с черновыми зубьями, длиной l₇ с чистовыми зубьями и участка l₈ с калибрующими зубьями, заднюю направляющую часть длиной l₉ и задний хвостовик l₁₀.

На рабочей части протяжки (длина l₅) расположены черновые, чистовые и калибрующие зубья. Чистовые зубья имеют меньший подъем зуба, чем режущие. Режущие зубья предназначены для снятия основного припуска с обрабатываемой поверхности заготовки. Подъем на зуб S_z определяется в зависимости от типа протяжки и обрабатываемого материала. Форма режущих зубьев в сечении, проходящем через ось протяжки. Режущие кромки обычно расположены в плоскости, перпендикулярной к оси.

Расстояние между лезвиями режущих зубьев, то есть шаг р, является одним из основных размеров, определяющих конструктивные элементы, конструкцию протяжки и её работоспособность. Между зубьями расположены стружечные канавки. Форму и размеры зуба и стружечной канавки устанавливают исходя из условий возможности резания и образования стружки, размещения стружки в канавке и прочности зуба. Они зависят от шага зубьев р, высоты h_к стружечной канавки, ширины b спинки зуба, переднего γ и заднего α углов; основание канавки делают в форме дуги радиусом r_к. Передний угол γ принимают в зависимости от обрабатываемого материала: для стали γ = 10—20°, для чугуна γ = 5—8°. Задний угол на режущих зубьях α = 3—4°, на чистовых α = 2°, на калибрующих α = 1°. Зубья с прямолинейной спинкой применяют для материалов, дающих стружку надлома, с радиусной спинкой — для вязких материалов, дающих сливную стружку. Канавки удлиненной формы применяют при обработке отверстий, прерывистых по длине, а также при большой длине протягивания.

Работы, выполняемые на протяжных станка и методы протягивания.

Протя́гивание — вид обработки металлов резанием, при котором используется специальный режущий инструмент, так называемые протяжки. Применяется для обработки внутренних, либо наружных поверхностей, металлических и неметаллических материалов.

Протягивание применяется в крупносерийном и массовом производстве металлоизделий. Протяжки различных конструкций — наружные, внутренние и дорны, являются одними из наиболее дорогих инструментов для выполнения металлообработки. Подчас каждая протяжка при своем изготовлении требует наивысшей точности и правильного расчета. Это обусловлено тем, что инструмент при протягивании работает в наиболее тяжёлых и суровых условиях огромных нагрузок (растяжение, сжатие, изгиб, абразивное и адгезионное выкрашивание лезвий протяжки). Протягивание применяют для следующих операций:

• Обработка отверстий нарезного огнестрельного оружия (стволы пистолетов, пулемётов, пушек).

• Обработка посадочных поверхностей лопаток турбин авиадвигателей.

• Нарезание шлицов и шпоночных канавок.

• Обработка сложных наружных профилей.

• Калибрование цилиндрических, многогранных, фигурных отверстий.

В мелкосерийном и единичном производстве (напр. при обработке шлицевых и шпоночных канавок в отверстиях шкивов, втулок, шестерен и др.) как альтернативу протягиванию применяют долбление.

Основные виды протягивания:

• Внутреннее протягивание.

• Наружное протягивание.

• Дорнование. ид обработки заготовок без снятия стружки. Сущность процесса дорнования заключается в перемещении жёсткого рабочего инструмента дорна в отверстии заготовки с натягом. В процессе обработки за счёт натяга обеспечивается упрочнение металла в поверхностном слое, сглаживание исходных шероховатостей, изменение форм и размеров поперечного сечения отверстия и заготовки в целом. Размеры поперечного сечения инструмента больше размеров поперечного сечения отверстия заготовки на величину натяга.

Классификация фрез и геометрия их зубъев.

Элементы конструкции и геометрические параметры фрез

Элементы конструкции, фрезы разных типов — это разновидности двух базовых конструкций: торцовой и цилиндрической. Так, например, дисковая пазовая ,  фрезы представляют собой короткую или узкую цилиндрическую фрезу, дисковая двусторонняя — короткую торцовую дисковая трехсторонняя— короткую торцовую с зубьями на обоих торцах, концевая цилиндрическая — торцовую, но с хвостовиком, фасонная — цилиндрическую с фасонной кромкой. Поэтому схемы работы фрез сводятся к цилиндрическому (рис. 1.39, а) и торцовому (рис. 1.39, б) фрезерованию, а все фрезы имеют сходные элементы конструкции: тело 1, у сборных конструкций ею называют корпусом, зубья 2, стружечные канавки 3 (рис. 1.39, а) и присоединительную часть в виде отверстия со шпоночной канавкой для закрепления на станке и передачи крутящег о момента у насадных фрез или в виде цилиндрического или конического хвостовика у концевых фрез. У торцовых фрез средних размеров крутящий момент передается шпоночным пазом на торце (см. рис. 1.37, в), а у крупных сборных конструкций — другими жесткими элементами. На каждом зубе фрезы различают переднюю поверхность 6, заднюю поверхность 4 и спинку зуба 5 (рис. 1.39, а).

   

Для повышения плавности работы и увеличения стойкости зубья фрез делают винтовыми, желательно с неравномерным шагом.

Форма зубьев фрез разного назначения различна. Все фрезы, за исключением фасонных, делаются с остроконечным зубом трех разновидностей. трапецеидальным, параболическим и усиленным, которые характеризуются параметрами, показанными на рис. 1.40.

   

Зубья трапецеидальной формы (рис. 1.40, а) наиболее простые, но не прочные, для тяжелых работ непригодны, делаются только у фрез с мелким зубом, предназначенных для чистового фрезерования, при торцовом шаге зубьев t<10 мм и отношении диаметра фрезы к числу зубьев D/z<3.  

Параболический зуб (рис. 1.40, в) представляет собой балку равного сопротивления изгибу в любом поперечном сечении и является наиболее рациональным для тяжело нагруженных фрез с t≥10 мм и D/z≥3, применяемых для чернового фрезерования.

Заменив параболу ломаной линией, образуют усиленный зуб (рис. 1.40, б), который по прочности мало уступает параболическому, но получил более широкое распространение, так как его проще изготовить. С усиленным зубом делают фрезы для черновых работ и все фрезы, оснащенные пластинами твердого сплава.

Переточки остроконечных зубьев после затупления выполняют по наиболее изношенной, задней поверхности.

Зубья фасонных фрез в большинстве случаев делают затылован- ными, с криволинейной задней поверхностью, очерченной но гребню А участком АС спирали Архимеда (рис. 1.41). При образовании задней поверхности на токарно-затыловочном станке по схеме рис. 1.41 фреза 1 равномерно вращается по стрелке V, а резец 2 с профилем изделия, обрабатываемого фрезой, равномерно подается кулачком 3 в радиальном направлении S. За один оборот кулачка с рабочим участком φр по спирали Архимеда фреза повернется на угловой шаг ε.    

   

Таким образом, в процессе затылования режущий контур ЕAЕ’ резца постоянно лежит в радиальной плоскости фрезы Поэтому профиль зуба фрезы в любом радиальном сечении одинаковый, соответствует профилю затыловочного резца, чего нельзя достичь при линейчатой форме задней поверхности зуба, выполненной по одной из схем рис. 1.40. В результате появляется возможность упростить переточку зубьев фрезы после затупления и выполнять ее по передней радиальной плоскости, а не по фасонной задней поверхности. Это — единственное преимущество затылованного зуба. Во всех остальных отношениях он хуже: малое число переточек, больше шероховатость обработанной поверхности профиля детали и ниже стойкость фрез из-за неблагоприятной геометрии зуба. Поэтому в случае большого потребления одинаковых фасонных фрез их делают с остроконечным зубом и идут на дополнительные затраты по изготовлению специальных приспособлений для переточки фрез по задней поверхности.

Толщина тела фрезы т (см. рис. 1.39) выбирается минимальной по прочности.

Диаметр посадочного отверстия желательно иметь возможно большим с целью увеличения жесткости оправки, что позволит увеличить производительность фрезерования за счет увеличения подач, не опасаясь при этом вибраций.

Наружный диаметр фрез предпочтительно меньший, так как меньше крутящие моменты и больше производительность обработки за счет сокращения времени врезания. Однако это не всегда возможно, так как выбор диаметра зависит также от конструкции детали и размеров ее обрабатываемых поверхностей, от особенностей конструкции сборных фрез, размеров стружечной канавки, плавности фрезерования и других факторов.

Длина (ширина, толщина) рабочей части фрез определяется размерами обрабатываемых поверхностей. Если длина цилиндрической фрезы недостаточна — на фрезерную оправку насаживают несколько фрез, обеспечив перекрытие режущих кромок на стыке. Такие фрезы называют составными. Составными могут быть дисковые фрезы для фрезерования пазов, фасонные фрезы. Когда в результате переточек зубьев ширина фрезы уменьшается, ее легко восстановить, положив между составными частями прокладку. Подобным образом можно составлять наборы фрез для одновременной обработки нескольких поверхностей (рис. 1.42).

Размеры хвостовика концевых фрез определяются величиной крутящего момента, зависящего от режима резания и других параметров обработки.

 

Элементы конструкции хорошо отработанных и проверенных на производственной практике фрез стандартизованы и назначаются по Стандартам.

Геометрические параметры фрез. Зуб фрезы представляет собой вращающийся резец, закрепленный в теле фрезы. Поэтому назначение и определение геометрических параметров фрез такое же, как и у токарных резцов. Соотношения между углами заточки в разных секущих плоскостях для резца и фрезы тоже одинаковы. Достаточно установить положение координатных плоскостей (основной плоскости и плоскости резания), режущих кромок, передней и задней поверхностей, чтобы показать эти параметры на эскизе и определить необходимые взаимосвязи.

 

Основной плоскостью фрезы, как и других вращающихся инструментов, в статической системе координат является осевая плоскость, проходящая через рассматриваемую точку режущей кромки, а плоскость резания перпендикулярна к основной и касательна к режущей кромке в рассматриваемой точке. За вершину зуба, расположенного на цилиндре фрезы, принимают рассматриваемую точку режущей кромки.

Цилиндрическая фреза имеет только главные режущие кромки, расположенные на наружном цилиндре. Вспомогательных режущих кромок нет.

Задний угол фрезы, как и резца, задается в нормальной секущей плоскости, перпендикулярной к основной и плоскости резания, т.е. в плоскоси и М-М, перпендикулярной к оси фрезы в рассматриваемой точке режущей кромки (рис. 1.43, а; б). Передний угол γ в отличие от резца задается в плоскости N-N, нормальной к направлению зуба (рис. 1.43, б). Поскольку для цилиндрической фрезы с прямым зубом плоскости М-М и N-N совпадают, то оба угла γ и α задаются в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы. Углы в секущей плоскости М-М являются одновременно поперечными углами фрезы, соответствующими продольным углам резца. Взаимосвязь между ними определяется формулами.

 

Угол ω для цилиндрических фрез является одновременно и продольным передним углом.  

Зуб торцовой фрезы в проекции на основную плоскость (рис. 1 43. в) полностью повторяет токарный прямой проходной резец с главным углом в плане φ, вспомогательным углом в плане φ1, углом наклона главной режущей кромки λ, с передними и задними углами в трех плоскостях: главной секущей плоскости N-N, перпендикулярной к проекции главной режущей кромки на основную плоскость, в продольной секущей плоскости О-О, параллельной оси фрезы, и в поперечной секущей плоскости R-R, перпендикулярной к оси фрезы. Поэтому продольные углы фрезы часто называют осевыми, а поперечные — радиальными. Так же называют продольные и поперечные углы других фрез.

В отличие от резца фреза имеет передний γN и задний αN углы зуба на цилиндре, которые обозначены в сечении N’-N’ нормальном к направлению зуба. Кроме того, задний главный угол α фрезы задается в плоскости R-R, перпендикулярной к оси фрезы, а не в главной секущей N-N, как у резца. В плоскости N-N задний угол называют нормальным задним углом αN. Продольный передний угол фрезы γпр равен углу наклона зуба ω. Соотношения между углами в разных секущих плоскостях такие же, как у резца.

Геометрические параметры других разновидностей фрез обозначаются так же, как у цилиндрической или торцовой фрезы. Только у фрез пазовых, отрезных и прорезных, не имеющих зубьев на торцах (см. рис. 1.36, ж, з), с целью уменьшения трения о стенки паза делают поднутрение в сторону посадочного отверстия фрезы. В результате появляется вспомогательный угол в плане φ1 как у токарного отрезного резца.

У фасонных фрез с затылованным зубом нормальные задние углы вдоль кромки не постоянны, что определяется самой схемой образования задней поверхности. Нетрудно представить, что участки кромки, перпендикулярные к оси фрезы, параллельны движению затыло- вочного резца. Поэтому задние поверхности зуба, примыкающие к этим участкам кромки, являются частью торцовой плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, и задние нормальные углы в этом случае равны нулю. Таким образом, наибольший задний угол в точке А будет постепенно уменьшаться вплоть до нуля к точкам Е и Е’ режущей кромки фрезы (см. рис. 1.41). Нормальные передние углы изменяются подобным образом. Чтобы не допустить значений задних углов меньше 3°, прибегают к различным способам их увеличения, в том числе к косому затылованию, т.е. затылованию под углом к оси фрезы, чтобы ни один участок режущей кромки фрезы не совпадал с направлением перемещения затыловочного резца. Подробнее методы увеличения задних углов изложены в п.2.2.3.7.

Силы резания при фрезеровании и факторы, влияющие на их величину.

Окружная, или тангенциальная, сила Р является наиболее важной, так как она производит основную работу резания. По величине силы Р определяют мощность электродвигателя привода станка и рассчитывают на прочность валы, зубчатые колеса и другие звенья привода станка. 2. Радиальная сила Р_р представляет то усилие (противодавление), с которым обрабатываемая заготовка стремится оттолкнуть от себя фрезу; эта сила изгибает фрезерную оправку и давит на опоры шпинделя. 3. Горизонтальная составляющая силы резания Р_г представляет усилие, которое необходимо приложить к столу станка для осуществления рабочей подачи. При этом при фрезеровании против подачи направление горизонтальной составляющей Р_г противоположно направлению движения стола. Поэтому механизм, перемещающий стол (механизм винта и гайки), должен преодолеть силу Р_г. Так как при фрезеровании и при перемещении стола вхолостую приходится преодолевать сопротивление движению, витки винта и гайки остаются все время прижатыми друг к другу. Если между ними имеются зазоры, то они на работе вредно не сказываются, так как сила Р_г выбирает эти зазоры. При фрезеровании по подаче горизонтальная составляющая Р_г направлена в сторону движения стола. При этом методе фрезерования направление вращения фрезы совпадает с направлением подачи стола, но так как фреза вращается быстрее, чем движется стол, то зуб фрезы подтягивает за собой стол с обрабатываемой заготовкой на величину зазора между ходовым винтом и гайкой. Когда зуб фрезы выходит из контакта с обрабатываемой поверхностью заготовки и резание прекращается, прекращается и действие силы Р_г. Стол на короткое время останавливается, пока винт продольной подачи не выберет зазора в гайке и не возобновит перемещение стола. Тогда вступает в работу новый зуб фрезы и снова проявляется действие силы Р_г) которая потянет за собой заготовку вместе со столом станка, и стол переместится рывком на величину зазора между винтом и гайкой. Следовательно, каждый раз будет получаться рывок вперед, остановка стола, новый рывок и т. д., т. е. работа будет протекать неспокойно. Лишь тогда, когда между винтом и гайкой нет зазора, работа может быть спокойной. Как было изложено ранее, для устранения зазора между гайкой и винтом отечественные фрезерные станки, начиная с модели 6Б82, снабжены компенсирующей гайкой на винте продольного перемещения стола. 4. Вертикальная составляющая силы резания Р_в направлена вертикально. При этом: при фрезеровании против подачи (рис. 325) вертикальная составляющая Р_в стремится поднять закрепленную в приспособлении заготовку вместе со столом и консолью станка. Кроме того, сила Рв вызывает вибрации станка, так как меняется от нуля до максимума вследствие переменной толщины стружки. Поэтому сила Р_в ухудшает процесс фрезерования; при фрезеровании по подаче (рис. 326) вертикальная составляющая Р_в прижимает обрабатываемую заготовку к столу; здесь сила Р_в улучшает условия обработки. Таким образом, составляющие результирующей силы R необходимо учитывать при работе на станке. Горизонтальную составляющую Р_г необходимо преодолеть, осуществляя рабочую подачу стола станка. Вертикальная составляющая Р_в при фрезеровании по подаче прижимает обрабатываемую заготовку к столу или зажимному приспособлению и, наоборот, при фрезеровании против подачи отрывает обрабатываемую заготовку от стола или из зажимного приспособления. При работе фрез с винтовыми зубьями к окружной и радиальной силам прибавляется еще осевая, обозначаемая Р_о, В зависимости от направления винтовой линии осевая сила стремится вытащить оправку из шпинделя или, наоборот, вогнать ее в шпиндель (см. табл. 3 и 4). Осевая сила Р_о при работе цилиндрическими или концевыми фрезами с винтовыми зубьями оказывает давление на упорные подшипники шпинделя фрезерного станка, действует на приспособление для закрепления заготовки, нагружает винт поперечной подачи и направляющие станка.

Скорость резания при фрезеровании и факторы, влияющие на ее величину.

Скорость резания v, м/мин, определяется по формуле:

v=v_таблK₁K₂

где v_табл — скорость резания по таблице, м/мин; K₁ — коэффициент, зависящий от марки обрабатываемого чугуна и инструментального материала; K₂ — коэффициент, зависящий от стойкости инструмента T_р.

Основные методы нарезания зубчатых колес и их сравнение.

Зубчатые колеса изготовляют методами обкатывания или копирования.

Метод копирования применяют при фрезеровании, протягивании, строгании, шлифовании зубьев. Профиль режущих кромок инструмента имеет форму впадин нарезаемого зубчатого колеса. Так, при зубофрезеровании в качестве инструмента используют модульные дисковые или пальцевые фрезы. После нарезания одной впадины производят деление на один шаг с помощью делительной головки. Недостатки метода: низкая производительность и точность обработки, необходимость иметь комплекты инструмента в зависимости от модуля и числа зубьев нарезаемых колес.

Для каждого модуля применяют комплект из 8 или 15 фрез. Каждую фрезу используют для определенного интервала чисел зубьев, но ее профиль рассчитывают по наименьшему числу зубьев этого интервала. Метод копирования применяют в единичном производстве. Метод обкатывания состоит в том, что инструмент и заготовка в процессе нарезания зуба копируют своими движениями зубчатое зацепление. Инструменту можно придать форму зубчатого колеса, зубчатой рейки, червяка и т. д. Для нарезания цилиндрических зубчатых колес методом обкатывания используют преимущественно долбяки, червячные фрезы и гребенки.

арезание зубьев методом обкатывания имеет преимущественное применение. При этом одним инструментом данного модуля можно нарезать колёса с любым числом зубьев. В качестве инструмента используют червячные фрезы, а обработку ведут на специальных зубофрезерных станках.

При нарезании зубчатых колёс по методу обкатывания режущий инструмент и заготовка нарезаемого колеса имеют такие движения, какие они имели бы, находясь в действительном зацеплении, при этом происходит резание и образование профиля зубьев. Этот метод обеспечивает более высокую производительность вследствие автоматического цикла работы станка и возможности многостаночного обслуживания. Получаемая точность колеса достигает 8-й степени и выше.

Изготавливают червячные фрезы обычно из специальных быстрорежущих инструментальных сталей, скорость резания при этом достигает до 120 м/мин. Применение червячных фрез из твёрдых сплавов позволяет производить обработку со скоростью 150…200 м/мин и подачами 3…4 мм на оборот заготовки, что увеличивает производительность обработки в 10…15 раз.

Методом обкатки зубчатые колёса нарезают обычно в крупносерийном и массовом производстве.

Для устранения некоторых погрешностей формы и повышения качества поверхности осуществляют отделочную обработку зубьев колёс методами шлифования, хонингования, притирки, приработки и др.

Отделка зубъев зубчатых колес (шевингование, шлифование, притирка. обкатка).

1) Шевингование - процесс обкатки зубьев колес специальным инструментом - шевером. Шевер - стальное закаленное зубчатое колесо с мелкими канавками на поверхности зубьев. Обработка состоит в срезании (соскабливании) с поверх­ности зубьев очень тонких волосообразных стружек, благодаря чему зубчатые колеса становятся более точными.

2) Обкатка - процесс уменьшения шероховатости зубьев и исправления погрешностей формы зуба тремя закаленными образ­цовыми зубчатыми колесами, которые обжимают обрабатываемое колесо и вращаются с ним в зацеплении. Обкатка происходит с периодической сменой направления вращения колеса.

3) Зубошлифование может осуществляться методами копиро­вания и обкатки.

Зубошлифование методом копирования соответствует зубонарезанию дисковой модульной фрезой, т.е. профиль шлифкруга затачивают по форме впадины зуба и обрабатывают последовательно по одному зубу.

Зубошлифование обкаткой может выполняться:

- дисковым кругом, заточенным в форме воображаемой рейки;

- тарельчатыми кругами и др.

4) Зубопритирка осуществляется притирами (образцовыми колесами из серого чугуна). Между зубьями притира и обрабаты­ваемого колеса вводится мелкозернистая абразивная паста, зерна которой внедряются в более мягкую поверхность притира. При скольжении зерна абразива снимают мельчайшие стружки с поверх­ности обрабатываемых зубьев, исправляя погрешности зубьев и уменьшая шероховатость их поверхностей.

Наиболее распространен метод притирки тремя притирами, при этом оси дух притиров скрещиваются с осью колеса, а ось третьего параллельна оси колеса. Обрабатываемое колесо по­лучает реверсируемое вращение, приводя в движение притиры, и возвратно-поступательно перемещается вдоль своей оси.

3. Обработка методами пластического деформирования

Методы обработки пластическим деформированием основаны на использовании пластических свойств металлов. Обработка ме­тодами пластической деформации сопровождается упрочнением по­верхности и отсутствием стружкообразования.

Такими методами обработки являются:

- обкатывание и раскатывание;

- выглаживание и калибрование;

- вибронакатывание;

- накатывание.

1) Обкатывание и раскатывание применяют для отделки и упрочнения цилиндрических, конических, плоских и фасонных наружных и внутренних поверхностей.

Инструментами служат ролики и шарики, которые прижима­ются к обрабатываемой поверхности и перемещаются вдоль оси вращающейся заготовки.

2) Выглаживание выполняется невращающимся подпружиненым инструментом (алмазным или эльборовым выглаживателем), который скользит по поверхности и приминает микронеровности, оставшиеся после предыдущей обработки резанием. Движения за­готовки и инструмента аналогичны движе-ниям при обтачивании.

3) Калибрование применяют для обработки отверстий. При калибровании жесткий инструмент (шарик или дорн) с натягом перемещается в отверстии, при этом размер инструмента в поперечнике несколько выше, чем у отверстия. Перемещаясь инструмент сглаживает микронеровности, исправляет погрешности и упрочняет поверхность.

4) Вибронакатыванием выдавливают еле заметные канавки для удержания смазки на трущихся поверхностях. Инструменту (шарику или алмазной сфере) кроме продольной подачи придают осциллиру­ющие движения для получения волнообразного рисунка.

5) Накатывание используют для получения резьб с мелким шагом, валов с мелкими шлицами, мелкомодульных зубчатых колес.

Накатыванием наносят рифления, маркировочные клейма и знаки.

Характеристика абразивных материалов.

Абразивные материалы классифицируются по твердости (сверхтвёрдые, твёрдые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах или мешах.

Зерном абразива называют отдельный кристалл, сростки кристаллов или их осколки при отношении их наибольшего размера к наименьшему не более 3:1.

Пригодность абразивных материалов зависит от физических и кристаллографических свойств; особенно важное значение имеет их способность при истирании разламываться на остроугольные частицы. У алмаза это свойство максимальное. Выбор абразивного материала зависит от физических свойств обрабатываемого и обрабатывающего материала, а также от стадии обработки (грубая обдирка, шлифовка и полировка), причём твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости обрабатываемого (за исключением алмаза, который обрабатывается алмазом).

Абразивные материалы характеризуются твёрдостью, хрупкостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью.

Твёрдость — способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого материала.

Абразивная способность характеризуется количеством материала, сошлифованного за единицу времени.

Механическая стойкость — способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки, не разрушаясь при резке, шлифовке и полировке. Она характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала, фиксируя нагрузку в момент его разрушения. Предел прочности абразивных материалов при повышении температуры снижается.

Химическая стойкость — способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств, будучи во взаимодействии с растворами щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях.

Абразивные материалы, применяемые для механической шлифовки и полировки полупроводниковых материалов, отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:

• шлифзерно (от № 200 до 15),

• шлифпорошки (от № 12 до 3),

• микропорошки (от М63 до М14) и

• тонкие микропорошки (от М10 до М5).

Классификацию абразивных материалов по номерам зернистости проводят рассеиванием на специальных ситах, номер которого характеризует размер зерна. Номер зернистости абразивных материалов характеризуется фракцией: предельной, крупной, основной, комплексной и мелкой. Процентное содержание основной фракции обозначают индексами В, П, Н и Д.

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причём новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные. Ниже приведены списки известных абразивных материалов.

Характеристика абразивных инструментов (твердость, связка, структура, вид).

К основным характеристикам абразивного инструмента относятся:

• марка материала и зернистость порошка, из которого изготовлен инструмент;

• материал связки, удерживающей зерна;

• твердость инструмента, характеризующая прочность удержания абразивных зерен в связке;

• структура, характеризующая объем, занимаемый абразивным порошком в массе, образующей инструмент.

Для связок абразивных зерен приняты следующие обозначения:

К — керамическая,

Б — бакелитовая,

В — вулканитовая,

Г —глифталевая,

М —металлическая,

С — силикатовая.

Твердость абразивного инструмента — это сопротивляемость связки вырыванию зерен с поверхности инструмента под влиянием внешних сил.

Твердость кругов обозначается буквами:

мягкий — M1, M2, М3;

среднемягкий — СМ1,СМ2;

средний — C1, C2;

среднетвердый — СТ1, СТ2, СТ3;

твердый — T1, T2;

весьма твердый — ВТ1,ВТ2;

чрезвычайно твердый — ЧТ1, ЧТ2.

Пределы твердости абразивного инструмента зависят от марки связки, на которой он изготовлен.

Структура абразивного инструмента обозначается номерами от 0 до 20.

Самая плотная структура с содержанием абразивного зерна 62% имеет номер 0.

Структуры:

• 0—3 называют плотными (закрытыми),

• 4—8 — средними,

• 9—12 — открытыми,

• 13—20 — очень открытыми.

С увеличением структуры на один номер объем зерна в круге уменьшается на 2%. В структуре 20 объемное содержание зерен составляет только 22%.

Сила резания и мощность при шлифовании.

При срезании стружек на абразивные зерна шлифовального круга действуют силы сопротивления металла заготовки разрушению. Силой резания Р называют равнодействующую всех действующих на инструмент сил в процессе шлифования.

Для практических целей удобно разложить силу Р на три составляющие: Р_z, Р_y  и Р_x. Составляющая силы резания Р_z, совпадающая по направлению с направлением скорости главного движения (при шлифовании — это окружная скорость инструмента), называется главной, или касательной, составляющей силы резания. Составляющая силы резания при шлифовании Р_y, направленная по радиусу шлифовального круга, называется радиальной составляющей (она же — сила нормального давления в зоне контакта круга с заготовкой). Составляющая силы резания Р_x, направленная параллельно оси шлифовального круга, называется осевой составляющей.

Между составляющими силы резания P_z и Р_y (при шлифовании большинства материалов различными кругами) существует зависимость f  = P_z/P_y ≈ 0,3...0,45, где f — коэффициент абразивного резания.

Эффективную мощность шлифования детали, кВт, можно определить по формуле

N_эф=P_zv/10³,

P_z — главная составляющая силы резания, Н; v — скорость круга, м/с.

Сущность процесса и область применения притирки и суперфиниша.

Притирка служит для окончательной отделки отшлифованных поверхностей. Притирка цилиндрических поверхностей выполняется притиром, из чугуна, бронзы или меди, который предварительно шаржируется абразивным микропорошком с маслом или спец. пастой. Пасты состоят из абразивных порошков и химически активных веществ (пасты ГОИ с керосином и т.д.). Пасты ускоряют процесс притирки, т. к. окисляют обрабатываемую поверхность и образующаяся мягкая пленка удаляется абразивными зернами. В единичном производстве на наружных цилиндрических поверхностях, притирку производят на обычном токарном станке разрезными втулками-притирами.

В крупносерийном и массовом производстве притирка ведется на специальных притирочных станках, которые применяются для притирки коротких цилиндрических деталей, например поршневых пальцев. В этом случае притирка осуществляется между двумя чугунными или абразивными дисками, расположенными эксцентрично друг к другу, что создает при вращении обоих дисков или только нижнего движения качения и скольжения, благодаря чему притирка происходит по кривой.

Суперфиниш - метод особо чистой доводки поверхностей, головкой с абразивными колеблющимися брус* ками. Осуществляются три, а иногда н более движений; вращение детали и продольного колебательными движениями брусков. Для охлаждение применяется керосин с маслом. Одна из задач суперфиниша-уничто-жнть, риски, оставшиеся от механической обработки. Шероховатость Ra 0.01.

Сущность процесса, область применения и режимы хонингования.

Хонингова́ние — вид абразивной обработки материалов с применением хонинговальных головок (хонов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических поверхностей путём совмещения вращательного и возвратно-поступательного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Один из видов чистовых и отделочных обработок резанием. Позволяет получить отверстие с отклонением от цилиндричности до 0,01мм и шероховатостью поверхности Ra=0,63÷0,04.

Хонингование наружных поверхностей осуществляется на специализированных станках (горизонтально-хонинговальных) или модернизированных (шлифовальных, горизонтально-расточных), производительность при этом по сравнению с суперфинишированием в 2—4 раза выше вследствие бо́льшего количества брусков и бо́льших давлений.

Режимы хонингования начинаются с выбора скорости возвратно-поступательного движения головки. Большинство моделей станков допускают хонингование со скоростью продольной подачи Ущ, 12 - н 20 м / мин. Для уменьшения инерциальных нагрузок при хонинговании коротких деталей применяют меньшие скорости поступательного перемещения. Для выбора числа двойных ходов головки в минуту можно принимать следующие скорости поступательного движения в зависимости от требуемой длины хода: 18 - 20 м / мин при длине хода больше 150 мм; 12 - 16 м / мин при длине 100 - 150 мм; 8 - 12 м / мин при длине 50 - 100 мм; 5 - 8 м / мин при длине меньше 50 мм.

Сущность методов обработки поверхностей деталей пластическим деформированием.

При этих способах устранения дефектов деталей используют свойство металла под действием внешних сил необратимо изменять свою форму без нарушения целостности детали. Такое свойство называют пластичностью. Сущность способов состоит в том, что металл детали в холодном или горячем состоянии с ее нерабочих участков перемещают под давлением к изношенному месту. Таким образом, восстанавливают форму и размеры перераспределением металла самой детали. Кроме того, пластическим деформированием можно восстанавливать механические свойства детали (упрочнение поверхности).

Основные методы обработки ППД:

• выглаживание;

• галтовка;

• дорнование;

• накатывание;

• обработка дробью;

• обработка механической щеткой;

• чеканка.

Причины погрешностей и точность механической обработки.

Под точностью изготовления детали понимается степень соот­ветствия ее параметров параметрам, заданным конструктором в ра­бочем чертеже детали.

Причины, вызывающие погрешности механической обработки, за висят от многих факторов. Важнейшие из них следующие:

1) неточность станков вследствие погрешностей в размерах и формах деталей станков, деформации их элементов под действием сил резания и нагрева трущихся частей станка, погрешностей в работе автоматических устройств, управляющих работой станков;

2) неточность форм и размеров рабочих инструментов и приспособлений, их износ, неточность их расположения на станках, деформация под действием сил резания и нагрева в процессе обработки заготовок;

3) неточность установки заготовок на станках, деформации этих заготовок под действием сил резания, нагрев при обработке и вследствие перераспределения в них внутренних напряжений, происходящих при обработке, несовпадение измерительных баз с установочными;

4) погрешности в процессе измерения, вызываемые неточностью измерительных инструментов и устройств, их износом, а также влиянием субъективных погрешностей в оценке рабочих показаний измерительных инструментов и устройств.

Элементы структуры технологического процесса (операция, переход, рабочий ход).

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте и охватывающую все действия рабочего и оборудования, производимые с одной или несколькими одновременно обрабатываемыми деталями. Обработку другой детали или другой поверхности в партии одинаковых деталей считают новой операцией. Например, шлифование одной плиты на одном плоскошлифовальном станке с двух сторон выполняют за одну операцию. Если же шлифуют по одной плите партию плит сначала с одной стороны, а затем с другой, то при этом выполняются две операции.

Установом называют часть технологической операции, выполняемой при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или группы одновременно обрабатываемых заготовок. Съем детали со станка с последующим закреплением считается новым установом.

Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования, для выполнения определенной части операции.

Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, характеризующуюся постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой. Следовательно, переход от обработки одной поверхности заготовки к другой поверхности является следующим переходом.

Рабочий ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости или свойств заготовки.

Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и оборудования или одного оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей, но необходимы для выполнения технологического перехода (пуск станка, останов станка, включение подачи и т. д.).

Вспомогательным ходом называют законченную часть технологического перехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Основные типы производства.