2 Анализ реализуемых на станке кинематических схем обработки. Определение исполнительных движений и их настраиваемых параметров

Станок прототип является многооперационным вертикально – сверлильно – фрезерно – расточным, поэтому необходимо рассмотреть все представленные кинематические схемы обработки.

Фрезерование — один из высокопроизводительных и распространенных методов обработки поверхностей заготовок многолезвийным режущим инструментом — фрезой. Технологический метод формообразования поверхностей фрезерованием характеризуется главным вращательным движением инструмента и обычно поступательным движением подачи. Подачей может быть и вращательное движение заготовки вокруг оси вращающегося стола

На многооперационных станках обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенность процесса фрезерования — прерывистость резания каждым зубом фрезы. Зуб фрезы находится в контакте о заготовкой и выполняет работу резания только на некоторой части оборота, а затем продолжает движение, не касаясь заготовки, до следующего врезания.

На рис. 2.1 показана схема фрезерования торцовой фрезой. При торцовом фрезеровании плоскостей в работе участвуют зубья, расположенные на цилиндрической и торцовой поверхностях фрезы.

Рис. 2.1 Схемы фрезерования торцовой фрезой

Торцовое фрезерование в зависимости от направления вращения фрезы и направления подачи заготовки можно осуществлять двумя способами: 1) против подачи (встречное фрезерование), когда направление подачи противоположно направлению вращения фрезы, 2) по подаче (попутное фрезерование), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают.

При фрезеровании против подачи нагрузка на зуб фрезы возрастает от нуля до максимума, при этом сила, действующая на заготовку, стремится оторвать ее от стола, что приводит к вибрациям и увеличению шероховатости обработанной поверхности. Преимуществом фрезерования против подачи является работа зубьев фрезы «из-под корки», т. е. фреза подходит к твердому поверхностному слою снизу и отрывает стружку при подходе к точке В. Недостатком является наличие начального скольжения зуба по наклепанной поверхности, образованной предыдущим зубом, что вызывает повышенный износ фрезы. При фрезеровании по подаче зуб фрезы сразу начинает срезать слой максимальной толщины и подвергается максимальной нагрузке. Это исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ.

Главным является вращательное движение шпинделя. Заготовка, установленная на столе, может получать подачу в трех направле­ниях: продольном, поперечном и вертикальном. На рис. 6 показаны схемы фрезерования поверхностей на горизонтально - и вертикально-фрезерных станках. Движения, участвующие в формообразовании поверхностей в процессе резания, на схемах указаны стрелками.

Горизонтальные плоскости фрезеруют торцовыми фрезами (рис. 2.2, б). Цилиндрическими фрезами целесообразно обрабатывать горизонтальные плоскости шириной до 120 мм. В большинстве случаев плоскости удобнее обрабатывать торцовыми фрезами вследствие большей жесткости их крепления в шпинделе и более плавной работы, так как число одновременно работающих зубьев торцовой фрезы больше числа зубьев цилиндрической фрезы.

Вертикальные плоскости фрезеруют концевыми фрезами (рис. 2.2, г).

Наклонные плоскости и скосы фрезеруют торцовыми (рис. 2.2, д) и концевыми фрезами, у которых фрезерная головка со шпинделем поворачивается в вертикальной плоскости.

Рисунок 2.2 Схемы фрезерования поверхностей на многооперационных станках.

На рис. 2.3 показаны два варианта фрезерования заготовки торцовой фрезой. Обычный способ закрепления по одной заготовке в тисках изображен на рис. 2.3, а более производительный метод фрезерования в многоместном приспособлении на 10 заготовок изображен на рис.2.3, б.

Рисунок 2.3 Два варианта обработки заготовки на многооперационном станке:

а - обработка по одной заготовке в тисках; б - обработка в многоместном приспособлении.

При обработке заготовок на вертикальных – многооперационных станках используют два метода образования производящих линий: метод копирования и касания.

Метод копирования основан на том, что режущая кромка инструмента по форме совпадает с производящей линией. На (рис. 2.4) показан пример обработки зубьев цилиндрического колеса. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроизводит образующую линию.

Направляющая линия получается прямолинейным движением заготовки вдоль своей оси. Здесь необходимы два формообразующих движения: вращение фрезы и прямолинейное перемещение заготовки. Кроме этого, для обработки последующих впадин заготовка должна периодически поворачиваться на угол, соответствующий шагу зацепления. Такое движение называют делительным.

Метод касания заключается в том, что форма производящей линии возникает в виде огибающей мест касания множества режущих точек вращающегося инструмента в результате относительных движений оси вращения инструмента (шпинделя) и заготовки. Этот метод характерен при образовании производящих линий с участием таких инструментов, как фрезы и шлифовальные круги, имеющих множество режущих точек, а следовательно, точек касания, формирующих траекторию образуемой производящей линии. Для получения производящей линии методом касания требуется два, реже три формообразующих движения не связанных функционально между собой. (рис. 2.4).

Рисунок 2.4 - Методы образования поверхностей: метод копирования в сочетании с методом касания

Вертикальный многооперационный станок предназначен для выполнения разнообразных фрезерных, сверлильных, расточных работ цилиндрическими, угловыми, торцевыми, фасонными фрезами, сверлами, резцами, метчиками и так далее. На станках обрабатывают горизонтальные и вертикальные плоскости, пазы, рамки, углы, зубчатые колеса, модели штампов, пресс-форм и другие детали из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и пластмасс.

Мощность приводов и высокая жесткость станков позволяют применять твердосплавный инструмент.

Так же на многооперационных станках возможны следующие типы обработки:

• сверление сквозных и глухих отверстий (рис. 2.5, а), при этом обеспечивается возможность получения параметра шероховатости поверхности не ниже 12—13 квалитета и Ra = 6,3...15 мкм; • рассверливание отверстий — увеличение диаметра спиральным сверлом (рис. 2.5, б); • зенкерование, позволяющее получить более высокий квалитет и меньшее значение параметра шероховатости поверхности отверстий по сравнению со сверлением (рис. 2.5, в) — точность 11...13 квалитет, Ra= 10...15 мкм; • растачивание отверстий, осуществляемое резцом на многооперационном станке (рис. 2.5, г); • зенкерование, выполняемое для получения у отверстий цилиндрических и конических углублений и фасок под головки болтов и винтов (рис. 2.5, д); • развертывание отверстий, применяемое для получения необходимых параметров точности (7...11 квалитет) и шероховатости (Ro= 1,25...5 мкм) (рис. 2.5, е); • выглаживание, производимое специальными роликовыми оправками, или развальцовывание, имеющее назначение уплотнения — сглаживания гребешков на поверхности отверстия после развертывания деталей из дюралюминия, электрона и др. (рис. 2.5, ж);

• нарезание внутренней резьбы метчиком (рис. 2.5, з); при использовании комбинированного инструмента получают сложные поверхности; • цекование — подрезание торцов наружных и внутренних приливов и бобышек (рис. 2.5, и).

Рисунок 2.5 Работы, выполняемые на многооперационных станках: а — сверление отверстий; б — рассверливание; в — зенкерование; г — растачивание; д — зенкование; е — развертывание; ж — выглаживание; з — нарезание внутренней резьбы; и —цекование

Исполнительные движения:

Главное движение В1. Скорость вращения шпинделя настраивается с помощью коробки скоростей, направление движения задается электродвигателем с помощью системы управления.

Вертикальная подача П2. Настройка скорости вертикального перемещения шпиндельной бабки, а также направление движения задается электродвигателем с помощью системы управления.

Поперечная подача П3. Настройка скорости поперечного перемещения стола, а также направление движения задается электродвигателем с помощью системы управления.

Продольная подача П4. Настройка скорости продольного перемещения стола, а также направление движения задается электродвигателем с помощью системы управления.