книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

очевидно, величина пути продольного перемещения ин­ струментального суппорта с инструментами определяется наибольшей длиной обрабатываемой поверхности на одной из позиций.

Одной из основных задач для технолога является раз­ работка такого процесса обработки детали на многошпин­ дельных автоматах, при котором загрузка работой всех шпинделей была бы одинаковой. На рис. 35 показаны два

варианта обработки одной и той же детали: при обработке по первому варианту (рис. 35, а) длина пути перемещения инструментального суппорта равна / + К и резцы на по­ зиции II часть пути перемещаются вхолостую. Кроме того, загрузки шпинделей по времени на III и IV позициях также не равны. Вариант, показанный на рис. 35, б, не­ сколько более рациональный, так как разница в длинах обрабатываемых поверхностей на позициях I и IГ умень­ шена, а IV позиция разгружена путем передачи на III по­ зицию части работ по проточке кольцевой канавки рез­ цом, установленным на поперечном суппорте и перемещаю­ щимся с подачей sn.

Конструкции многошпиндельных автоматов таковы, что все шпиндели вращаются в одну сторону (правое вра­

90

щение) и с одной и той же частотой вращения, поэтому настройка станка производится по одной из позиций, огра­ ничиваемой скоростью резания. Таким образом, скорост­ ные возможности прочих инструментов, участвующих в обработке, полностью не используются, что также при­ водит к неполному использованию станка.

Сверление отверстий на многошпиндельных автоматах может производиться неподвижными сверлами, установ­ ленными в державках на инструментальном суппорте, или сверлами, установленными в дополнительных шпин­ делях, имеющих самостоятельный привод для вращения и подачи.

Резьбу нарезают плашками с помощью дополнительного шпинделя, имеющего то же направление вращения, что и основной шпиндель с заготовкой, но меньшую частоту вращения (нарезание по методу отставания). Разность между частотами вращения шпинделя с заготовкой и шпин­ деля с плашкой и представляет собой частоту вращения, при которой фактически происходит нарезание резьбы.

Обточка фасонных поверхностей деталей чаще всего производится фасонными резцами.

Точность обработки на многошпиндельных автоматах по сравнению с одношпиндельными автоматами несколько ниже, так как имеющиеся зазоры в узлах блока шпинде­ лей вызывают погрешности, ограничивающие точность об­ работки деталей в пределах 4—5-го классов и класс чи­ стоты поверхности в пределах 4—6.

Токарные многошпиндельные полуавтоматы применяют для обработки штучных заготовок: поковок, штамповок, отливок и отрезанных от прутка горячекатаных заго­ товок.

По конструкции все многошпиндельные полуавтоматы подразделяются на горизонтальные и вертикальные.

В производстве деталей измерительных приборов и инструментов наибольшее применение находят полуавто­ маты с горизонтальной осью шпинделей. Полуавтоматы сконструированы на базе четырех- и шестишпиндельных автоматов и отличаются от последних только тем, что одна из позиций предназначается для установки и закрепления в трехкулачковом патроне заготовки. Обработку детали осуществляют последовательно и по окончании цикла, т. е. когда обработанная деталь переместится в позицию загрузки, вращение шпинделя останавливают и готовую деталь снимают. Большое количество инструментов, уча-

91

ствугощих в обработке, позволяет обрабатывать детали сложной формы с точностью 4—5-го классов и классом чистоты поверхности 5—6.

Вертикальные многошпиндельные полуавтоматы после­ довательного действия предназначены для обработки дета­ лей больших размеров и изготавливаются с шестью или восьмью шпинделями, причем полуавтоматы имеют двой­ ную индексацию, т. е. позволяют осуществлять поворот стола со шпинделями через одну позицию. В последнем случае две позиции могут быть использованы для загрузкивыгрузки и можно обрабатывать две разные детали или одну и ту же деталь, но с разных сторон.

3. ОБРАБОТКА НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Токарную обработку валов и других деталей, имею­ щих форму тел вращения, производят на токарных, то­ карно-винторезных, токарно-карусельных, токарно-ре­ вольверных и многорезцовых станках.

Обработка на токарных станках. Установка и закрепле­ ние на токарных станках деталей типа втулок, колец, дисков и т.. п. производится в двухили трехкулачковых самоцентрирующих патронах, в четырехкулачковых па­ тронах с независимым перемещением кулачков, на уголь­ никах, планшайбах или на различных оправках.

Наиболее распространенными приспособлениями яв­ ляются трехкулачковые самоцентрирующие патроны, осна­ щенные сменными кулачками для закрепления деталей как по наружному, так и по внутреннему диаметрам. При обработке на детали нескольких поверхностей со сменой баз точное взаимное расположение поверхностей (концен­ тричность диаметров) достигается с помощью специальных «сырых» кулачков, которые растачивают или обтачивают по размерам закрепляемой детали. Для выборки всех зазоров перед расточкой необходимо в кулачки закрепить пробку 1 (рис. 36, а), а при обточке — кольцо 2 (рис. 36, б). Таким же образом производят шлифование кулачков на круглоили внутришлифовальных станках.

Двухкулачковые патроны применяют в тех случаях, когда конфигурация детали такова, что установка и за­ крепление ее в трехкулачковом патроне потребуют боль­ ших затрат времени или вообще невозможны. Четырех­ кулачковые патроны применяют для установки деталей

92

сложной формы, а также для обработки эксцентрично рас­ положенных поверхностей.

Планшайбы, навинчиваемые на шпиндель станка, при­ меняют как для непосредственной установки и закрепле­ ния на них деталей сложной формы или крупных размеров, так и для установки различных приспособлений (патроны, угольники и т. д.).

Установку деталей на различных по конструкции оп­ равках применяют в основном при обработке наружных поверхностей или торцов дета­ лей типа колец, втулок, дис­ ков и т. д. В данном случае, принимая поверхность отвер­ стия детали в качестве базовой, можно при обработке обеспе­ чить концентричность диамет­ ров с точностью, особо высокой при применении разжимных оправок.

Токарную обработку валов и других деталей рационально разбивать на две операции: чер­ новую и чистовую. При черно­ вой обработке с применением большой глубины резания и

подачи снимается большая часть припуска. Введение oneрации «черновая обточка» является, как правило, обяза­ тельной для всех видов производства, в особенности при наличии заготовок с большими припусками на обработку.

Преимуществами введения операций «черновая обра­ ботка» являются: а) повышение срока службы выделен­ ного для точных работ оборудования, так как при исполь­ зовании его для выполнения обдирочных работ и_ в осо­ бенности обработки заготовок с окалиной происходит быстрый износ частей станков и интенсивная потеря точ­ ности; б) возможность применения более мощного обору­ дования с пониженными требованиями к нормам точности (такое оборудование обычно выделяют из изношенных или не обеспечивающих требуемую точность станков); в) более правильное использование станков по мощности и повы­ шение cos ср; г ) возможность использования на черновой обработке рабочих более низкой квалификации.

При черновом обтачивании валов в центрах центровые отверстия, являющиеся базой для дальнейшей обработки,

93

испортятся и точную обработку от таких баз произвести невозможно. Поэтому необходимо всю черновую обра­

даст возможность работать с более жесткими режимами резания, чем при установке в центрах.

Наиболее широко распространенной группой являются детали типа валов: калибры-пробки, конусные калибры, различные ступенчатые и шлицевые валы и т. п.

В большинстве случаев чистовое точение валов про­ изводят с установкой детали в центрах, при этом вращение ее осуществляется хомутиком, связывающим деталь со шпинделем. При установке пустотелых деталей могут применяться рифленые центры, преимущество которых заключается в том, что отпадает необходимость приме­ нения хомутика, однако, нанесенные рифлением по­ вреждения необходимо удалить при дальнейшей обра­

ботке.

Для выполнения высокоточных работ (нарезание точ­ ных резьб и т. п.) применяется установка детали на не­ подвижные центры, а для работ, выполняемых со средней экономической точностью, применяются вращающиеся центры. Применение вращающихся центров с шарикопод­ шипниковыми опорами центрового валика, позволяет про­ изводить обработку с большой частотой вращения, т. е. осуществлять скоростное точение.

Ц е н т р о в а н и е . Центровые отверстия в различ­ ных деталях являются технологической базой как для токарной обработки, так и для всех последующих опера­ ций: шлифования, нарезания или шлифования резьб и т. д. Кроме того, центровые отверстия являются базами для выполнения контрольных операций, а также базами при выполнении ремонтных работ.

Особое значение центровые отверстия имеют при изго­ товлении измерительных инструментов: гладких, резьбо­ вых и других калибров, изготовление которых произво­ дится с высокой точностью. ГОСТ 14034—68 предусмотрено восемь форм центровых отверстий, из которых в произ­ водстве измерительных инструментов и приборов наиболь­ шее применение находят формы А, В и Т. Форма А, от­ верстия, показанная на рис. 37, а, предназначена для из­ готовления неответственных деталей с точностью при­ мерно четвертого и грубее классов.

94

Форма В отверстия, показанная на рис. 37, б, выпол­ няется с предохранительным конусом под углом 120°, который предназначен для защиты основного конусного от­ верстия под углом 60° от забоин и повреждений.

Отверстие формы Т, показанной на рис. 37, в, имеет вместо фаски под углом 120° выточку. Такая форма при­ меняется в тех случаях, когда необходимо защитить цен­ тровое отверстие от повреждений и обеспечить удобство шлифования торца детали, установленной в центры.

Основные требования, предъявляемые к центровым от­ верстиям: 1) конусные отверстия с углом при вершине 60Q

должны иметь правильную геометрическую форму, откло­ нения геометрической формы центровогоютверстия прежде всего влияют на геометрическую форму обрабатываемого изделия. Деталь с неправильной формой центрового от­ верстия не может иметь устройчивого положения в центрах станка и под действием сил резания погрешности формы центрового отверстия будут копироваться на форму обра­ батываемой детали; 2) оси центровых отверстий должны совпадать с осью заготовки, несовпадение оси заготовки с осями центровых отверстий вызывает изменение глу­ бины резания на протяжении одного оборота заготовки, а следовательно, и соответствующие изменения радиаль­ ной составляющей силы резания и как следствие искаже­ ние геометрической формы обрабатываемой детали; 3) оси центровых отверстий должны быть соосны; 4) соблюде­ ние размеров центровых отверстий и угла конуса.

На рис. 38 показано положение заготовки, установлен­ ной в центры станка и имеющей несоосные центровые от­ верстия. Как следует из рисунка, заготовка опирается на каждый центр станка только в двух точках а я б, рас­ положенных на расстоянии /, износ и смятие металла в этих точках при вращении заготовки происходят интенсивно,

95

иво время обработки появится зазор между отверстием

ицентром, что вызовет погрешность обработки.

Так как обеспечить.идеальную соосность практически невозможно, то уменьшение влияния несоосности центро­ вых отверстий может быть достигнуто при сближении то­ чек а и б. Наименьшая погрешность при обработке, оче­ видно, может быть получена при расположении точек а и б в одной плоскости. Это расположение в некоторых случаях используют при обработке деталей высокой точ­ ности путем установки заготовки в шаровые центры. При­ менение шаровых центров, обеспечивающих наиболее пра-

/

Рис. 38. Положение заготовки при несоосности центро­ вых отверстий

вильную установку заготовок, практически себя не оправ­ дывает главным образом из-за быстрого их износа.

Для выполнения особо точных работ ГОСТ 14034—68 предусмотрена форма центровых отверстий R, в которой образующая центрового конуса имеет выпуклую радиус­ ную форму. Установка детали, имеющей центровые от­ верстия формы R, принципиально аналогична установке ее в шаровые центры, но в этом случае упрощается восста­ новление изношенного заднего центра.

Как было показано на рис. 37, центровые отверстия имеют цилиндрическую часть малого диаметра d, длина этой части должна быть такой, чтобы вершина центра, установленного в станке, не упиралась бы в дно отвер­ стия. Допуск на угол конуса 60° должен приниматься со знаком минус, что обеспечит большую устойчивость за­ готовки (рис. 39), при этом уменьшается износ как цен­ трового отверстия, так и самого центра.

Кроме выполнения указанных требований, необхо­ димо помнить, что размеры центровых отверстий назна­ чаются в зависимости от диаметров готовой детали, а не от размеров заготовки. В отдельных случаях, вызванных

96

особенностями формы и размеров детали, допускаются на одной заготовке разные по размерам центровые’отверстия.

Качество обработки центровых отверстий зависит от выполнения наметки центра и засверливания центрового отверстия.

Вследствие небольших диаметров сверл для центрова­ ния и соответственно их небольшой жесткости, сверло может быть смещено с центра, в особенности при наличии «бобышки» на торце заготовки после ее отрезки отрезными резцами, поэтому необходимо «наметить» центр для на­ правления сверла. Наметку обычно выполняют короткими

Рис. 39. Базирование заготовки в зависимо­ сти от допуска па угол конуса центрового отверстия

сверлами большого диаметра, специальными зенкерами или в некоторых случаях резцом.

Центрование заготовок может производиться:

а) несколькими инструментами, обрабатывающими от­ верстие в следующей последовательности: наметка центра, сверление, зенкование конуса 60° и для центровых отвер­ стий с защитной фаской, зенкование фаски под углом 120°;

б) специальными комбинированными сверлами. Комбинированные сверла ввиду их большей стоимости

по сравнению с обычными сверлами и сложности пере­ точки, требующей специальных заточных станков, приме­ няют только в крупносерийном и массовом производстве.

В зависимости от вида производства центрование мо­ жно производить на различном оборудовании, например.

1) на токарных станках (применяется только в еди­

сустановкой заготовки в самоцентрирующих призмцх:

4)на фрезерно-центрова'льных станках (рис. 40) (применяется в крупносерийном и массовом производстве

деталей типа валов). Обработка заготовки, установленной

Рис. 40. Схема обработки на фрезерно-центровальном станке

Центровые отверстия после термообработки деталей могут быть деформированы, иметь окалину, пригары солей и другие дефекты, поэтому для изготовления точных дета­ лей они не могут быть приняты за базу. Восстановление центровых отверстий производят путем зачистки поверх­ ности конуса 60° специальным твердосплавным зен­ кером, установленным в шпинделе вертикально-сверлиль­ ного станка.

Для изготовления калибров или деталей с особо высо­ кой точностью центровые отверстия подвергают шлифова­ нию на центрошлифовальных станках. Шлифование про­ изводят шлифовальным кругом, запрофилированным ал­

Предварительная обработка ступенчатых валов может быть выполнена по схемам, "показанным на рис. 41. По схеме, показанной на рис. 41, а, обработка осуществляется

98

но длина пути перемещения инструмента изменяется. Очевидно, применение указанных или других схем обра-

в ы п о л н е н и я п е р е х о д о в

ботки зависит от величины припусков и соотношения раз­ меров ступеней по диаметру и длине. Наивыгоднейшей схемой обработки является та, при которой время на об­ работку минимальное.

При обработке на токарных станках длин­ ных валов с недоста­ точной жесткостью (при

ивоспринимает радиальную силу резания. Обтачивание

сприменением неподвижного люнета (рис. 42) обеспечи­ вает большую точность обработки и поэтому находит наибольшее применение. Перед установкой неподвижного люнета на заготовке предварительно протачивают цилин­ дрическую проточку (шейку) под кулачки люнета. Непод­ вижный люнет применяют также и при точной расточке

99