Рис. 16.44. Схема установки дисковой фрезы при нарезании цилиндрических

Червяков

Нарезание червяков дисковыми фрезами в основном применяется для черновой обработки витков и червяков не выше 9-й

степени точности. Для упрощения процесса обработки червяков Т\ и 2Ы можно использовать фрезы с прямолинейным профилем, если получаемая погрешность профиля червяка будет меньше припуска на чистовую обработку.

В серийном и массовом производстве, как и при нарезании резьб (см. рис. 15.23), широкое применение нашло вихревое нарезание нетермообработанных или улучшенных заготовок червяков, которое производится двумя способами:

1. с внутренним касанием;

2. с внешним касанием.

Обработка с внутренним касанием допускает повышенные круговые подачи и обеспечивает меньшую огранку обрабатываемых поверхностей. Однако более широко применяется обработка с внешним касанием. Приспособления для этого способа более просты в изготовлении и наладке, значительно проще установка, выверка и закрепление резцов в головке, удаление стружки, установка заготовки и снятие детали. Обработку с внутренним касанием применяют в основном для маложестких одно- и двухвит- ковых червяков небольших размеров (т < 3 мм). Для червяков, подвергаемых термической обработке, вихревое нарезание является предварительной операцией, выполняемой с припуском под шлифование.

Накатывание витков червяка — наиболее производительный и наименее материалоемкий способ обработки. Накатывание производят на роликовых накатных станках (станах). Червяки о т < 3 мм накатывают в холодном состоянии на двухроликовых станках, а при тМ '$ мм:на трехроликовых станках, нагревая заготовку обычно с помощью токов высокой частоты (ТВЧ).

Холодным накатыванием можно получить червяки 8-й степени точности* а по отдельным параметрам — 7-й степени точности. Горячее накатывание обеспечивает мшшро точность, в основном используется для экономии металла как предварительная обработка с припуском под окончательную обработку.

Шлифование цилиндрических червяков ТА производят тремя способами [7]:

1. дисковым кругом с одной или двумя заправленными на конус сторонами и установкой оси шлифовального круга к оси червяка под углом, равным углу подъема витка червяка (рис. 16,45* Дисковым кругом с прямолинейной образующей конусной части можно производить шлифование только червяков 8, 9-й степени точности ввиду значительных искажений профиля. Для поирщдая точного профиля витка шлифуемого чер-

вяка правка шлифовального круга должна производиться по различным для каждого червяка кривым;

2. чашечным конусным кругом с прямолинейной образующей конуса (рис. 16.45, б). Формируется профиль витка ближе к архимедовой спирали, чем при шлифовании дисковым кругом, в пределах 8, 9-й степени точности. Для получения точного профиля шлифуемого червяка правку шлифовального круга необходимо осуществлять по кривой;

3. пальцевым кругом с прямолинейным профилем (рис. 16.45, в) для шлифования червяков с приближенным профилем 8, 9-й степени точности и с криволинейным профилем для получения более точного профиля витка червяка. Этот способ используют только для шлифования крупномодульных червяков.

Шлифование червяков 21 производят четырьмя способами:

1) дисковым кругом с прямолинейным профилем одной стороны (рис. 16.46, а). Образующая шлифовального круга должна совпадать с образующей червяка;

Рис. 16.46. Схемы шлифования червяков 21: а г- дисковым кругом; б — чашечным конусным кругом

2. чашечным конусным кругом одной стороны витка червяка (рис. 16.46, б);

3. дисковым кругом с одной или двумя заправленными на конус сторонами и установкой оси шлифовального круга под углом X к оси червяка в вертикальной плоскости (рис. 16.47) (угол Х = у — углу подъема витка червяка). Для получения точного профиля шлифовальный круг должен иметь криволинейную образующую. Для упрощения приспособления для правки допускается заправка круга по радиусу, который дает хорошее приближение профиля витка червяка к эвольвентному; ,

4. дисковым кругом плоской стороной щ поворотом шлифовального круга в двух плоскостях (рис. 16.47).

Для шлифования винтовых поверхностей червяков применяют резьбо- и червячно-шлифовальные станки, оснащенные универсальным механизмом правки с объемным поворотным копиром, позволяющим получать шлифовальный круг как с прямо-

л

Горизонтальная ось поворота

Вертикальная ось поворота

Рис. 16.47. Схема поворота шлифовального круга в двух плоскостях для шлифования дисковым кругом плоской или конусными сторонами

инейным, так и с криволинейным осевым профилем, близким по форме к дуге окружности.

Припуски под шлифование боковых поверхностей витков червяков назначаются в зависимости от модуля, диаметра выступов уу, жесткости червяков и других факторов. Средние величины припусков ((а) на шлифование боковых поверхностей витков червяков на сторону составляют: при с1_а[ < 22 мм #=0,1...0,2 мм; при */_й,=22...36 мм а-0,15...0,3 мм; при */_д1и37...71 мм # = 0,18...0,4 мм;!’ при */_й, = 71... 110 мм а = 0,28...0,48 мм; при й_аХ > 110 мм а = 0,32...0,6 мм.

17. ОСОБЕННОСТИ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. Общие положения и требования

Быстрое развитие техники и частая смена объектов производства привела к тому, что в машиностроении все большую долю стало занимать серийное и мелкосерийное производство, автоматизация которого базируется на станках с ЧПУ, многооперационных станках (обрабатывающих центрах), гибких производственных системах (ГПС). Они позволяют в короткие сроки организовать выпуск новых изделий широкой номенклатуры в условиях автоматизированного производства, т. е. при минимальном числе работающих. Однако стоимость такого технологического оборудования во много раз больше стоимости станков-автоматов и автоматических линий, предназначенных для изготовления изделий одного вида. Это обусловливает увеличение себестоимости изготавливаемой продукции, если использовать такие же инструменты, инструментальную оснастку, технологические процессы и режимы резания, как и для узкоспециализированных автоматических линий и станков-автоматов.

К инструментам, инструментальной оснастке, их проектированию и применению в автоматизированном производстве предъявляются особые требования, которые должны обеспечить:

1. высокую размерную стойкость инструментов, уменьшающую частоту их смены;

2. высокую производительность обработки заготовок широкой номенклатуры;

3. сокращение времени на установку, смену и настройку инструмента;

4. концентрацию технологических операций и переходов для сокращения вспомогательного времени и повышения точности обработки;

5. снижение затрат на проектирование и изготовление инструмента и оснастки.

Для выполнения перечисленных требований необходимо:

• применение более совершенных, износостойких и прочных инструментальных материалов, сменных многогранных пластин (СМП), нанесение покрытий;

• использование комбинированных инструментов;

• назначение оптимальных режимов резания с учетом размерной стойкости, затрат времени на смену инструмента и. себестоимости обработки;

• применение подсистем вспомогательных инструментов, обеспечивающих автоматическую смену инструментов, точное и жесткое их крепление на станке; *. *

• настройка инструмента на размер вне станка или автоматическая поднастройка на станке;

• применение агрегатно-модульного метода проектирования

сборных инструментов. • ‘ г \ ’

В конструкциях режущих инструментов для автоматизированного производства широко используются СМП (в резцах, сверлах, фрезах, комбинированных инструментах и др.). Для обработки отверстий применяют перовые сверла, а также твердосплавные сверла с внутренним подводом СОЖ, оснащенные СМП.

Сокращение числа переходов и времени обработки достигается за счет применения комбинированных инструментов: ступенчатых сверл, зенкеров-разверток, сверл-метчиков (рис. 17.1, а) [10], оправок сложной конструкции, оснащенных большим числом СМП или резцовыми вставками для обработки определенных поверхностей заготовки (рис. 17.1, б, в).

Для одновременной обработки нескольких поверхностей заготовки на горизонтально-фрезерных станках применяют наборы фрез, установленных на одной оправке (рис. 17.2, а).

Сверление с последующим фрезерованием отверстий на станках с ЧПУ ведут комбинированным Шшрраднтом — свер- *®м-фрезой (рис. 17.2, б). Сверление осуществляется режущими лезвиями на торце с осевой подачей, а фрезерование — режущими лезвиями на цилиндрической части с подачей по контуру.

Д

а

Рис. 17.1. Комбинированные инструменты: а — сверло-метчик; б. — сверло-зенкер; в — расточная оправка, оснащенная твердосплавными СМП

ля обработки фасонных поверхностей широко используют концевые фрезы со сферической или радиусной формой режущих кромок (рис. 17.2, в), а также фасонные фрезы.

Режущие. инструменты в процессе работы изнашиваются и периодически заменяются, поэтому важной задачей является сокращение времени на замену инструмента и его подналадку. Для снижения простоев оборудования при замене инструментов применяют быстросменные конструкции, настраиваемые на размер вне станка и не требующие дополнительной регулировки. Время установки инструмента на станок значительно сокращается при

26- 1924

Рис. 17.2. Фрезерные инструменты:

а — набор фрез; б — сверло-фреза; в — фасонные фрезы для обработки сложных поверхностей; I — сверление; II — фрезерование

использовании инструментальных блоков, которые закрепляются с помощью быстродействующих устройств, специальных головок для одновременной многоинструментальной обработки, комбинированных инструментов. При затуплении инструментов меняется весь блок и устанавливается на станок без подналадки. В инструментах для быстросменной бесподналадочной замены эффективно применение СМП точного исполнения и методов

их крепления на корпусе инструмента, обеспечивающих установку пластин с требуемой точностью.

Н

Рис. 17.3. Устройства для бесподналадочной замены: а, 9 **уюивв»> в, г — осевых инструментов; 5Г“ резец; 2 — клин; 3 — стержень; 4 — регулировочный винт; 5 — упор; 6 **» 1нрЁр- Л

астройка режущих инструментов на размер вне станка осуществляется с помощью специальных приспособлений, для чего инструменты снабжаются регулирующими элементами. У резцов такими элементами являются винты со сферической головкой, ввинчивающиеся в торец державки (рис. 17.3, а).

Для быстрой замены резцов применяются различные конструкции устройств, одно из Которых показано на рис. 17.3, й Крепление резца 1, настроенного на определенный размер, осуществляется подпружиненным клином 2. Чтобы раскрепить 1 снять резец, необходимо подпружиненный стержень 3 с клином 2 сдвинуть влево.

Настройка вне станка и бесподналадочная замена осевых инструментов (сверл, зенкеров, разверток и др.) осуществляется с помощью регулировочных винтов или гаек (рис. 17.3, в, г), позволяющих изменять вылет инструмента Ь.

Автоматизированное оборудование отличается высокой концентрацией технологических переходов обработки и автоматиче- 26*

ской сменой инструментов, к качеству которых предъявляются высокие требования по точности и стабильности режущих свойств.

Одним из распространенных и сложных видов технологических переходов является обработка отверстий. Для сверления отверстий целесообразно применять короткие сверла, обладающие большей жесткостью и стойкостью, чем сверла нормальной длины, а также сверла с усиленными хвостовиками. На станках с ЧПУ сверление ведут с автоматическим изменением режимов резания (например, на участках с литейной коркой, поверхностной закалкой, с наплавкой, на выходе сверла из отверстия и др.). При невысоких требованиях к точности обработки одинаковых отверстий несколькими инструментами на многооперационных станках сначала обрабатывают все отверстия одним инструментом, затем вторым, третьим и т. д. Если требования к точности формы, размеров и относительного положения отверстий высокие, то сначала полностью обрабатывают первое отверстие, меняя ин- стурменты, затем второе, третье и т. д. При этом точность обработки повышается за счет устранения погрешности позиционирования заготовки. Для обработки группы отверстий в корпусных деталях эффективно применение многошпиндельных головок, а также плансуппортных головок, которые одновременно с вращением обеспечивают автоматическое радиальное перемещение резца с державкой и позволяют последовательно производить черновую и чистовую обработку без смены инструмента.

На расточных и многоцелевых станках с ЧПУ, оснащенных контурной системой управления, отверстия больших диаметров обрабатываются контурным фрезерованием концевыми и дисковыми фрезами. Фреза вращается вокруг своей оси (главное движение Щ и одновременно вращается вокруг оси обрабатываемого отверстия (движение круговой подачи /)_Лр).

При чистовой обработке основным показателем работоспособности режущего инструмента является его размерная стойкость, влияющая на точность обработки, состояние поверхностного слоя и производительность. Для компенсации размерного износа применяют устройства автоматической поднастройки инструмента на размер в процессе обработки. Эти устройства имеют различную конструкцию, одна из которых приведена на рис. 17.4 [10]. Измерительное устройство станка (на рисунке не показано) контролирует размер отверстия и при его приближении к границам допуска дает команду на поднастройку, в ходе которой тяга 1 с конической частью перемещается вдоль оси и

Рис. 17.4. Расточная оправка с автоматической поднастройкой на размер:

I— тяга; Ш"* стержень; ;§— резцовая головка

через стержни 2 разжимает упругие элементы резцовой головки 3, увеличивая диаметр расточки В.

2. Вспомогательные инструменты и инструментальные системы

Соединение режущих инструментов со шпинделями станков, суппортами, револьверными головками -осуществляется с помощью вспомогательных инструментов (оправок, втулок, патронов и др.). Осевой инструмент (сверла, зенкеры, развертки) с цилиндрическим хвостовиком закрепляется в цанговых патронах, разрезных втулках или удлинителях. Для компенсации несоосности предварительно обработанного отверстия и инструмента применяются плавающие патроны, в которых ось инструмента может перемещаться относительно оси шпинделя. Машинные метчики закрепляются в самоцентрирующих патронах (кулачковых и цанговых), концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком — в цанговых патронах. Дисковые насадные фрезы устанавливаются на цилиндрической части оправки с продольной шпонкой и закрепляются винтом. Торцовые фрезы также устанавливаются

на цилиндрической части оправки, но передача крутящего момента осуществляется с помощью торцовых шпонок. Инструменты с коническим хвостовиком устанавливаются в оправки с коническим посадочным отверстием или в переходные втулки.

На многих станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах автоматическая смена режущих инструментов производится с помощью манипуляторов. Для этого инструменты должны иметь специальные конструктивные элементы для захвата, а инструментальная оснастка станков — развитую подсистему вспомогательных инструментов (резцедержателей, патронов, оправок, удлинителей, переходников, специальных бщсов и др.).

На рис. 17.5 приведены типовые шпиндельные оправки для закрепления режущего инструмента или установки переходных оправок на многооперационных станках. Они вставляются в ко- «адаияр. отверстие шпинделя и закрепляются в нем винтом или с помощью тяги и тарельчатых пружин. Крутящий момент передается через пазы на фланце оправки, в которые входят торцовые шпонки шпинделя станка. Манипулятор подает вспомогательный инструмент с режущим инструментом из магазина в шпиндель станка и обратно, заменяя отработавший инструмент другим в порядке выполнения переходов технологической операции.

„ Для обработки заготовок небольшим числом инструментов (5—10) используют револьверные головки двух типов. Головки первого типа (рис., 17.6) предназначены для невращающихся инструментов, второго -г- для установки инструментов при обработке отверстий, оси котоорых не совпадают с осью вращения заготовки, а также для выполнения фрезерных и других работ. В гнездах таких головок устанавливаются вращающиеся шпиндельные узлы с индивидуальным приводом, в которых закрепляются режущие инструменты. Револьверные головки имеют относительно простую конструкцию и обеспечивают быструю смену инструмента. Их недостатками являются ограниченность перемещений определенными координатами и пониженная жесткость шпиндельного узла. На многооперационных станках в основном используются инструментальные магазины различной конструкции и емкости: дисковые, барабанные и цепные.

Наибольшее распространение получили дисковые и барабанные магазины емшжщ'адо до 30 инструментов. Смена режущего инструмента производится автоматически с помощью автооператора, для захватов которого на фланце шпиндельной оправки выполняются кольцевые канавки. Режущий инструмент закреп-

л

Рис. 17.5. Шпиндельные оправки: 1 — шпиндель; шпиндельные оправки; 3 — переходные оправки; 4 — режущий инструмент; 5 — патрон

Рис. 17 Д Револьверная головка первого типа

яется непосредственно щ шпиндельной оправке или на переходной оправке, которая позволяет регулировать вылет закрепляемого на ней инструмента.

В целях сокращения количества типоразмеров оправок (для станков с ЧПУ) используют систему унифицированных вспомогательных инструментов, которые устанавливают их номенклатуру и основные размеры. На рис. 17.7 приведена система вспомогательных инструментов для станков сверлильно-расточной и фрезерной групп [11] с типичными конструкциями шпиндельных, переходных оправок и закрепляемые в них инструменты.

Рис. 17.7. Система унифицированных вспомогательных инстрементов

(начало)