Процессы обработки заготовок. Часть 1. Методы механической обработки п

При строгании крупных литых и сварных заготовок особое значение имеет правильность закрепления их на столе станка. Необходимо избегать при закреплении деформации заготовки, так как в противном случае после окончания и освобождения детали от прижимов она примет первоначальную форму, и обработанная поверхность окажется искривленной.

Наличие в заготовках (отливках) внутренних напряжений сильно отражается на точности строгания.

Для повышения точности строгания стальные заготовки, полученные литьем, ковкой, штамповкой, сваркой необходимо (для устранения или уменьшения величины внутренних напряжений) подвергать отжигу. Чугунные отливки необходимо подвергать искусственному или естественному старению.

Строгание и долбление разделяют на черновое, чистовое

итонкое.

4.1.1.Черновое строгание и долбление

Черновое строгание и долбление осуществляют при скоростях резания 15–20 м/мин сглубинойрезания от0,5–1,0 мм и более.

Припуск 2 мм и более.

В результате чернового строгания достигают точность обработки 8–10-го квалитета и шероховатость поверхности

Rz = 20...40 мкм.

Отклонение от плоскостности 0,1–0,2 мм.

4.1.2. Чистовое строгание и долбление

Чистовое строгание и долбление осуществляют при скоростях резания 4–12 м/мин с глубиной резания от 0,1–0,5 мм.

При чистовом строгании применяют широкие резцы с шириной режущей кромки от 15 до 50 мм и большие подачи от 10 до 25 мм на один двойной ход инструмента. Припуск составляет

0,7–1,5 мм.

71

В результате чистового строгания достигают точности обработки 6–7-го квалитета и шероховатости поверхности

Ra = 0,63...2,5 мкм.

Отклонение от плоскостности не превышает 0,05 мм на 1 м длины.

4.1.3. Тонкое строгание

Тонкое строгание осуществляют широкими резцами с доведенной рабочей поверхностью шириной до 50 мм и подачей 0,3–0,5 ширины резца при скоростях резания 4–12 м/мин с глубиной резания 0,05–0,08 мм.

Припуск до 0,5 мм.

Врезультате тонкого строгания достигают точности обработки 5-гоквалитетаишероховатостиповерхностиRa = 0,32...1,25 мкм.

Отклонение от плоскостности (экономическая точность) не превышает 0,02 мм на 1 м длины.

Достижимое отклонение от плоскостности (достижимая точность) 0,005 мм на 1 м длины.

4.2.ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Вкрупносерийном и массовом производствах фрезерование полностью вытеснило строгание.

При фрезеровании плоская поверхность обрабатывается не однолезвийным инструментом – резцом, а многолезвийным вращающимся инструментом – фрезой. Подача осуществляется путем перемещения обрабатываемой детали, закрепленной на столе станка. Фреза получает вращение от шпинделя станка.

Плоские поверхности можно фрезеровать торцовыми и цилиндрическими фрезами. Фрезерование торцовыми фрезами более производительно, чем цилиндрическими фрезами. Это объясняется тем, что при торцовом фрезеровании происходит одновременное резание металла несколькими зубьями фрезы, причем возможно применениефрез большого диаметра сбольшим числом зубьев.

72

Фрезерование цилиндрическими фрезами осуществляется двумя способами (рис. 4.3). Первый способ – встречное фрезерование (рис. 4.3, а), когда вращение фрезы направлено против подачи; второй способ– попутное фрезерование (рис. 4.3, б), когда направлениевращения фрезы совпадает с направлением подачи.

Рис. 4.3. Схемы фрезерования цилиндрическими фрезами: а – встречное; б – попутное

При первом способе фрезерования толщина стружки постепенно увеличивается при резании металла каждым зубом фрезы, достигая величины αmax при выходе режущей кромки зуба фрезы из металла. Перед началом резания происходит небольшое проскальзывание режущей кромки зуба по поверхности металла детали, что вызывает наклеп обработанной поверхности детали и затупляет зубья.

При втором способе фрезерования толщина стружки постепенно уменьшается. Производительность при втором способе фрезерования может быть выше, а качество обработанной поверхности лучше, чем при первом способе, но при втором способе фрезерования зуб фрезы захватывает металл сразу на полную толщину αmax и таким образом резание происходит с ударами. Поэтому второй способ фрезерования можно применять только для работы на станках с большой жесткостью конструкции и устройством для устранения зазоров в механизмах подачи станка. По этой причине первый способ фрезерования применяется чаще, чем второй.

73

Фрезерные станки для обработки плоских поверхностей разделяются на следующие виды: 1 – горизонтально-фрезерные; 2 – вертикально-фрезерные; 3 – универсально-фрезерные; 4 – про- дольно-фрезерные; 5 – карусельно-фрезерные; 6 – барабанно-фре- зерные; 7 – специальные.

Фрезерные станки первых трех видов являются станками общего назначения и применяются во всех видах производства; остальные станки относятся к высокопроизводительным и применяются преимущественно в крупносерийном и массовом производстве.

Рис. 4.4. Фрезерование деталей, установленных рядами: 1 – обрабатываемая деталь(и); 2 – набор фрез;

3 – стол станка; 4 – приспособление

На горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках можно устанавливать на столе станка 3 в приспособлении 4 как одну деталь 1, так и несколько деталей рядами, обрабатывая их параллельно или последовательно фрезами 2 (рис. 4.4).

Универсально-фрезерные станки в отличие от горизонталь- но-фрезерных и вертикально-фрезерных имеют поворотный стол, которому можно придать положение к горизонтальной плоскости под углом к оси шпинделя (фрезы). Это дает возможность при использовании универсальной делительной головки фрезеровать винтовые поверхности (например, у спиральных сверл) и зубчатые колеса с винтовыми зубьями.

74

Продольно-фрезерные станки изготавливают с одним или несколькими вертикальными и горизонтальными шпинделями; в последнем случае заготовку можно обрабатывать одновременно с нескольких сторон. В настоящее время в производстве используют продольно-фрезерные станки с 12 (двенадцатью) шпинделями. На рис. 4.5 показан общий вид четырехшпиндельного про- дольно-фрезерного станка.

Рис. 4.5. Внешний вид четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка

По направляющим станины 1 может перемещаться стол 2, на котором закрепляют заготовку (и). Обработку выполняют фрезами, установленными в шпинделях, находящихся в шпиндельных бабках 3, 5, 6 и 7. Так как стол станка не может подниматься и перемещаться в поперечном направлении, то, чтобы

75

получить требуемые размеры при обработке, инструменты устанавливают выдвижением шпинделей вдоль их оси и перемещением шпиндельных бабок 5 и 6 по направляющим поперечины 4 перпендикулярно осям шпинделей этих бабок.

Барабанно-фрезерные станки относятся к группе непрерывно действующих станков (рис. 4.6). Они имеют преимущественное распространение в крупно-

го установлены приспособления 6 для закрепления детали. Вал вместе с барабаном 3 вращается от отдельного привода 4. Скорость вращения барабана может регулироваться коробкой подач, помещенной в корпусе станины.

На двух вертикальных стойках 1 размещены фрезерные головки 2, которые представляют собой самостоятельные узлы с индивидуальными приводами. Фрезерные головки могут перемещаться на стойках 1 и закрепляться в любом положении согласно настройке станка. Для регулирования глубины фрезерования шпиндели кроме вращательного движения имеют поступательное движение по направлению к оси вращения.

Производительность станка зависит от количества одновременно обрабатываемых заготовок и скорости вращения барабана.

76

Карусельно-фрезерные столы имеют круглые вращающиеся столы большого диаметра и один или два вертикально расположенных шпинделя.

На этих станках плоские поверхности обрабатываются торцовыми фрезами. Детали устанавливают для обработки и снимают их по окончании обработки во время вращения стола; таким образом, детали обрабатываются непрерывно.

Если на станке два шпинделя, то одним шпинделем производится черновая обработка, а другим – чистовая.

Из приведенного выше видно, что при обработке плоских поверхностей фрезерованием можно обеспечить значительно большую производительность, чем при строгании, так как посредством многолезвийного инструмента можно обрабатывать в единицу времени значительно большую поверхность, чем при обработке однолезвийным инструментом – резцом. Повышение производительности при фрезеровании достигается также увеличением количества одновременно обрабатываемых заготовок, количества одновременно работающих фрез, сокращением продолжительности рабочих и холостых ходов.

Основными способами фрезерования, обеспечивающими повышение производительности обработки, являются:

–параллельное, то есть одновременное, фрезерование нескольких заготовок;

–последовательное фрезерование нескольких, установленных в ряд на столе станка, заготовок;

–параллельно-последовательное фрезерование, при котором одновременную обработку нескольких заготовок, установленных в один или несколько рядов на столе станка, комбинируют с последовательной обработкой;

–фрезерование на поворотных столах и приспособлениях уменьшает трудоемкость обработки вследствие совмещения большей части вспомогательного временис машиннымвременем;

–фрезерование с подачей в обе стороны (маятниковая подача), являющееся разновидностью предыдущего способа, применяют для длинных заготовок, когда применение поворотных устройств затруднено;

77

– непрерывное фрезерование заключается в том, что обрабатываемые заготовки устанавливают на круглом непрерывно вращающемся столе или барабанном устройстве и фрезеруют торцовыми фрезами (при этом штучное время приближается к машинному времени).

Обработка плоскостей торцовыми фрезами в крупносерийном и массовом производстве вытесняет фрезерование цилиндрическими фрезами, так как этот способ более производителен, а также позволяет осуществлять обработку заготовок значительной ширины при жестком креплении инструмента и получать меньшую шероховатость поверхности.

Фрезы могут быть изготовлены цельными или с вставными ножами, в том числе оснащенными пластинами твердых сплавов.

Фрезерование всех видов подразделяют на черновое, чистовое и тонкое.

4.2.1. Черновое фрезерование

Черновое фрезерование используют для съема основного припуска материала.

В качестве СОЖ обычно применяют эмульсии. При выборе режимов резания исходят из наиболее рациональной стойкости фрез, соответствующей нормальному износу.

Припуск под черновое фрезерование 1–2 мм и более. Обработку фрезами из быстрорежущей стали осуществля-

ют при скорости резания от 25 до 150 м/мин, подаче от 0,18 до 0,35 мм/зуб и глубине резания от 3 до 10 мм.

Обработку фрезами с пластинами из твердого сплава ведут при скорости резания от 150 до 400 м/мин, подаче от 0,18 до 0,35 мм/зуб и глубине резания от 5 до 15 мм.

При черновом фрезеровании цилиндрическими торцовыми фрезами достигают точность обработки 8–11-го квалитета и шероховатость поверхности Rz = 20...40 мкм.

78

4.2.2. Чистовое фрезерование

При выборе режимов резания исходят из наиболее рациональной стойкости фрез, соответствующей нормальному износу.

В качестве СОЖ обычно применяют эмульсии.

Припуск под чистовое фрезерование составляет 0,7–1,5 мм. Обработку фрезами из быстрорежущей стали осуществляют при скорости резания от 25 до 150 м/мин, подаче от 0,10 до

0,18 мм/зуб и глубине резания от 1 до 3 мм.

Обработку фрезами с пластинами из твердого сплава осуществляют при скорости резания от 150 до 400 м/мин, подаче от 0,13 до 0,18 мм/зуб и глубине резания от 2 до 5 мм.

Чистовое фрезерование обеспечивает точность обработки 6–8-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 1,25...5,0 мкм при фрезеровании цилиндрическими и Ra = 0,63...2,5 мкм торцовыми фрезами.

4.2.3. Тонкое фрезерование

При выборе режимов резания исходят из наиболее рациональной стойкости фрез, соответствующей нормальному износу.

В качестве СОЖ обычно применяют эмульсии.

Припуск подтонкое фрезерование составляет порядка 0,5 мм. Обработку фрезами из быстрорежущей стали осуществляют при скорости резания от 25 до 150 м/мин, подаче от 0,05 до

0,10 мм/зуб и глубине резания от 0,5 до 1 мм.

Обработку фрезами с пластинами из твердого сплава осуществляют при скорости резания от 150 до 400 м/мин, подаче от 0,07 до 0,13 мм/зуб и глубине резания от 0,5 до 2 мм.

Тонкое фрезерование обеспечивает точность обработки 5-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 0,63...2,5 мкм при фрезеровании цилиндрическими и Ra = 0,63...1,25 мкм торцовыми фрезами.

79

4.3. ПРОТЯГИВАНИЕ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Протягивание наружных поверхностей является более производительным методом, чем строгание и фрезерование и обеспечивает более высокую точность и меньшую шероховатость поверхности.

Точность и качество обработанной поверхности обусловливаются малой толщиной стружки и низкими скоростями резания.

При выборе этого вида обработки следует учитывать, что себестоимость протяжных работ в значительной степени зависит от величины затрат на изготовление и заточку протяжек, а также на приобретение протяжного оборудования.

Протягивание наружных (плоских и фасонных) поверхностей благодаря высокой производительности и низкой себестоимости обработки широко применяется в крупносерийном и массовом производстве. Этот вид обработки экономически выгоден, несмотря на высокую себестоимость инструмента.

Многие операции в массовом производстве вместо фрезерования выполняют протягиванием. К числу таких операций относятся протягивание пазов, канавок, плоскостей блока двигателей, зубьев шестерен и т.д.

При обработке протягиванием наружных черных (предварительно не обработанных) поверхностей за один проход протяжки достигается высокая точность и низкая шероховатость поверхности.

В процессе обработки каждый режущий зуб снимает слой металла, составляющий часть припуска, а калибрующие зубья зачищают поверхность, при этом они весьма долго не теряют своей режущей способности и формы.

Плоские протяжки работают по двум схемам резания: обычной и прогрессивной (рис. 4.7).

У обычных протяжек каждый зуб снимает стружку по всей ширине обрабатываемой поверхности. Поэтому при обработке поверхностей по этой схеме резания первые зубья протяжки быстро тупятся или выкрашиваются (рис. 4.7, а).

80