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

центрирующем патроне с подкладкой под один из кулачков. Толщину подкладки определяют по формуле

где е — эксцентриситет; d —■диаметр заготовки. Многоосные валы обрабатывают следующими спосо­

бами:

1)при невысоких требованиям к точности изготовле­ ния детали обработку ее производят с установкой в трех­ кулачковом патроне с подкладкой под один из кулачков;

2)обрабатывают с установкой в центрах (рис. 49, б) (центрование производят в кондукторе или по разметке,

впоследнем случае необходимо обеспечить положение центровых отверстий в одной плоскости);

3)при невозможности зацентровки заготовки (рис.49, в) обработку ведут с применением технологического (лож­ ного) центра А, который после выполнения всех операций

отрезают на фрезерных или шлифовальных станках.

4. о б р а б о т к а о т в е р с т и й

ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Обработка отверстий различной формы (цилиндричес­ ких, конических, ступенчатых и т. п.) занимает в общем объеме механической обработки значительное место.

В зависимости от назначения отверстий в деталях к ним предъявляют следующие требования: а) точность выдер­ живания размеров по диаметру; б) правильность геометри­ ческой формы; в) прямолинейность оси отверстия; г) кон­ центричность диаметров в отверстиях ступенчатой формы и д) перпендикулярность отверстия к торцовым поверх­ ностям детали.

Обеспечение заданной точности и других требований при обработке отверстий является технологической зада­ чей, значительно более трудной, чем обеспечение-таких же требований при обработке наружных поверхностей. Эго объясняется более сложными условиями Обработки, а именно: недостаточной жесткостью режущего инстру­ мента и трудностью его подвода к закрытым поверхно­ стям, невозможностью наблюдения за обрабатываемой поверхностью в процессе резания, затруднениями в от­ воде стружки и подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

110

Обработку отверстий с обеспечением различной точ­ ности и качества поверхности производят сверлением, зенкерованием, развертыванием, растачиванием, протяги­ ванием и т. д.

Сверление отверстий диаметром от 0,25 до 80 мм осу­ ществляют стандартными спиральными сверлами, а от­ верстий диаметром менее 0,25 мм — перовыми сверлами. При сверлении отверстий за счет отрицательных углов резания на перемычке возникают большие осевые усилия. Поэтому сверление отверстий диаметром 30 мм и более производят в два приема, сначала обрабатывают отверстие сверлом меньшего диаметра, а затем рассверливают свер­ лом, диаметр которого соответствует диаметру отверстия. При рассверливании перемычка сверла в работе не уча­ ствует и осевые усилия резко уменьшаются, кроме того, качество обрабатываемого отверстия, т. е. точность и его геометрическая форма будут обеспечиваться лучше, чем при сверлении одним сверлом.

Точность обработки сверлением зависит от качества заточки сверла, выбранного метода сверления и применяе­ мых приспособлений для направления сверла.

Качество заточки сверла, т. е. смещение перемычки относительно оси сверла или неправильные углы заточки, вызывает разные по величине силы резания на каждом лезвии, вследствие чего диаметр обрабатываемого отвер­ стия получается больше диаметра сверла. Такое увеличе­ ние диаметра отверстия носит название «разбивка отвер­ стия». Кроме того, сверло, не обладая высокой жесткостью, смещается с оси, при этом ось отверстия и само отверстие имеют криволинейную форму. Эта погрешность носит название «увод сверла».

Существуют три метода сверления отверстий. Первый метод (рис, 50, а) заключается в том, что неподвижная деталь сверлится вращающимся сверлом. Метод является наименее качественным, но вследствие возможности ис­ пользования простых и дешевых сверлильных станков находит повсеместное применение.

При сверлении по второму методу, т. е. вращающейся детали неподвижным сверлом, имеющим только осевую подачу (рис. 50, в), разбивка отверстия и увод сверла воз­ можны, но значительно меньше, чем при сверлении по первому методу. Это объясняется тем, что сверло в данном случае как бы представляет собой расточной резец недо­ статочной жесткости.

Ш

При сверлении вращающейся детали вращающимся сверлом (рис. 50, в) увод сверла теоретически невозможен. Практически за счет упругой деформации сверла неболь­ шое искривление оси отверстия наблюдается. Разбивка отверстия зависит от качества заточки сверла и соосности шпинделей, несущих деталь и сверло.

При обработке отверстий сверлением достигается 5—7-й класс точности, а при применении кондукторов с направ­ ляющими втулками для сверл или при сверлении по вто-

Рис. 50. Методы сверления отверстий

рому или третьему методу можно получить 4-й класс точ­ ности. Шероховатость поверхности после сверления соот­ ветствует 2—4-му классу чистоты.

На практике часто приходится сверлить в одной де­ тали, установленной в кондукторе, несколько отверстий разных диаметров или сверлить их с последующим зенкерованием и развертыванием. Такую задачу можно ре­ шить несколькими способами:

а) сверлят отверстия со сменой режущего инструмента при выполнении каждого перехода, очевидно, в данном случае затраты вспомогательного времени на смену ин­ струмента значительны, а работа утомительна для ра­ бочего;

б) сверлят отверстия с применением быстросменных втулок, позволяющих менять режущий инструмент, не останавливая вращения шпинделя;

в) применяют многошпиндельный станок, в каждом шпинделе которого установлен инструмент, соответствую­ щий переходу. В этом случае кондуктор с деталью после выполнения первого перехода передвигают к следующему

112

шпинделю для выполнения второго перехода и т. д. Основ­ ным недостатком этого способа обработки является недо­ статочное использование оборудования по времени.

При отсутствии многошпиндельных станков устанав­ ливают несколько одношпиндельных сверлильных станков и обработку ведут последовательно как на многошпин­ дельном станке. Так как стоимость небольших сверлиль­ ных станков невысокая, то такой прием работы вполне себя оправдывает и его часто применяют на практике;

г) применяют кондуктор только для наметки центров отверстий (в деталях без высоких требований к точности расположения координат осей отверстий). В этом случае кондуктор имеет направляющие втулки одинакового диа­ метра, через которые на детали производят только на­ метку центров. После зацентровки всей партии деталей производят сверление отверстий и все последующие пере­ ходы без кондуктора;

д) обрабатывают отверстия с применением револьвер­ ной головки, установленной на пиноль шпинделя верти­ кально-сверлильного станка. Применение пятиили ше­ стипозиционных головок позволяет производить после­ довательную обработку отверстия несколькими различ­ ными инструментами или производить сверление в детали отверстий различных диаметров. Для сверления глухих отверстий или других работ, требующих ограничения вер­ тикального перемещения инструментов, в револьверной головке могут быть установлены упоры;

е) применяют многошпиндельные головки для одно­ временного сверления нескольких отверстий. В серийном производстве используют многошпиндельные головки универсального типа с возможностью регулирования в определенных пределах положения шпинделей для уста­ новки на требуемые межцентровые расстояния. Такие универсальные головки обычно устанавливают на нор­ мальных сверлильных станках.

В крупносерийном и массовом производстве применяют многошпиндельные головки с постоянными межцентро­ выми расстояниями с установкой их как на нормальных сверлильных станках, так и на агрегатных или специаль­ ных сверлильных станках.

Кольцевое сверление (трепанирование). Применение спиральных сверл, оснащенных твердым сплавом, огра­ ничивается недостаточной жесткостью станков, исполь­ зуемых для сверления, а также высокой стоимостью

113

сверл и сложностью восстановления их при выкрашивании пластин твердого сплава.

С целью использования твердого сплава и соответ­ ственно повышения производительности, а также экономии металла сверление осуществляют кольцевыми сверлами. Кольцевое сверло представляет собой пустотелый ци­ линдр, на одном из торцов которого имеются зубья (не менее трех), оснащенные твердосплавными пластинами или вставными пластинами из быстрорежущей стали. Кольце-

Рис. 51. Основные виды зенкерования отверстий

вое сверло, вырезая в сплошном металле отверстие, пре­ вращает в стружку лишь кольцеобразную часть металла, а внутренняя часть в виде цилиндра может быть исполь­ зована для изготовления других деталей.

Кольцевое сверление наиболее широко применяют для обработки сквозных отверстий диаметром свыше 80 мм и производят в основном на радиально-сверлильных, го­ ризонтально-расточных и реже на токарно-револьверных станках.

Недостатком кольцевого сверления является затрудне­ ние отвода стружки, которое принуждает периодически прерывать сверление для вывода сверла и удаления стружки.

Зенкерование широко применяют при обработке отвер­ стий на сверлильных, револьверных, токарных, расточ­ ных и других станках.

Назначение операции «зенкерование» чрезвычайно разнообразно. Ее можно применять для:

а) черновой обработки отверстий в отливках или штам­ повках (рис. 51, а). В данном случае применение операции

114

«рассверливание» взамен зенкерования недопустимо, так как отверстия в литых и горячештампованных заготовках могут иметь неправильную форму и при рассверливании не исключена поломка сверла, или в лучшем случае полу­

(рис. 51, б). Зенкерование отверстия перед развертыванием производят с целью уменьшения величины припуска на развертывание и исправления искривления оси отвер­

с точностью За—4-го классов и получения 5—6-го классов чистоты;

г) образования конических отверстий (рис. 51, г) в различных деталях (конусные калибры-втулки, отвер­ стия под конические штифты и т. д.);

д) зенкерования отверстий под головки болтов и гаек

(рис. 51, (3);

е) обработки торцовых поверхностей деталей под го­ ловки болтов и гаек (рис. 51, е)\ такую работу выполняют зенкерами с направлением или специальными зенкерами в виде оправок с пластинами (на заводах по старой, ранее установившейся терминологии, такие инструменты назы­ вают цековками, а операцию «цекованием»);

ж) обработки ступенчатых и фасонных поверхностей отверстий (рис. 51, ж);

з) снятия фасок и притупления острых кромок в отвер­ стиях, которые выполняют зенковками, а операцию или переход называют «зенкование фасок» (рис. 51, з).

Растачивание отверстий на любом станке является менее производительной операцией по сравнению с зенкерованием или развертыванием и, кроме того, требует высокой квалификации исполнителя. Поэтому растачи­ вание рекомендуется применять:

а) при обработке отверстий больших размеров или от­ верстий ступенчатой формы с большим перепадом размеров; б) при обработке отверстий, размер которых не входят в нормальный ряд диаметров, т. е. в тех случаях, когда

нельзя использовать стандартный инструмент, а изготов­ ление специального для небольшой партии деталей не­ выгодно;

в) при необходимости обеспечения перпендикуляр­ ности торца к оси детали. Для выполнения этого требова­

115

ния производят подрезание торца и растачивание отвер­ стия с одного установи;-

г) для обработки в отверстиях выточек или канавок. Растачивание деталей типа втулок с обеспечением точ­ ной концентричности отверстия относительно наружного диаметра требует точной выверки положения детали при установке ее в патроне, даже с применением «сырых» кулачков. В серийном производстве более удобной яв­ ляется обработка детали от базового отверстия. При этом сначала точно обрабатывают отверстие, затем деталь устанавливают на конусную или разжимную оправку и в центрах производят обтачивание наружного диаметра. Растачивание отверстий в крупных корпусных дета­ лях производят на горизонтально-расточных станках, а при особо высокой точности расположения осей отвер­

стий — на координатно-расточных станках.

На координатно-расточных станках отверстия можно сверлить, зенкеровать, развертывать и растачивать рез­ цами. Сверление отверстий необходимо производить только в крайнем случае и только небольших диаметров; во всех остальных случаях сверление необходимо производить на более грубых по точности и более производительных станках. В мелкосерийном производстве координатно­ расточные станки могут быть применены для нанесения точных сеток, шкал, рисок, а также для разметки плоских деталей в системе полярных координат.

Развертывание применяют для калибрования, т. е. по­ лучения точных размеров, высокого класса чистоты поверх­ ности и правильной геометрической формы отверстий. Раз­ вертывание, как правило, не исправляет искривление оси отверстия, полученное после предыдущих операций, так как угол ср у разверток в зависимости от обрабатывае­ мого материала принимают в пределах 5—15°. Попытка исправления оси отверстия вызывает большую нагрузку (заклинивание) развертки и приводит к искажению поверх­ ности отверстия и к поломке развертки.

Развертывание с целью получения точности отверстий является сравнительно простой операцией, выполняемой на сверлильных, токарных, револьверных и других станках. В части обеспечения высокого класса чистоты поверхности развертывание является одной из самых сложных и малоизученных операций. Качество поверх­ ности, получаемое после развертывания, зависит от мно­ гих факторов, главными из которых являются: качество

116

обрабатываемого материала, конструкция и качество изготовления развертки и правильный выбор смазочно­ охлаждающей жидкости.

Известно, что высокий класс чистоты поверхности при развертывании вязких сталей достигнуть трудно. Оче­ видно, для получения высоких классов чистоты поверх­ ности (V8—V10) необходимо либо подбирать (если это разрешено чертежом) марку стали, обладающей мень­ шей вязкостью, либо обеспечить хорошую ее обрабаты­ ваемость. Повышения обрабатываемости стали, т.е. умень­ шение ее вязкости и соответственно уменьшение налипа­ ния стружки на режущие кромки развертки, достигают термической обработкой (улучшением или нормализа­ цией).

Выбор конструкции и качество заточки развертки также оказывают большое влияние на шероховатость поверх­ ности обрабатываемого отверстия. Для обеспечения высо­ кого класса чистоты поверхности применяют развертки со спиральным зубом с левой или правой спиралью, отрицательные углы резания (выглаживающие развертки) и т. д.

На шероховатость поверхности при развертывании оказывает значительное влияние и правильный выбор смазочно-охлаждающей жидкости. Наиболее распростра­ ненной для обработки стали является широко применяе­ мое осерненное масло.

Развертывание в зависимости от технологического процесса, требуемой точности и шероховатости поверх­ ности можно выполнять непосредственно после сверления, зенкерования или растачивания, причем для получения отверстий с высоким качеством производят черновое и чи­ стовое развертывание. 70—80% общего припуска отвер­ стия расходуют на черновое и 20—30% на чистовое раз­ вертывание.

Получить поверхности 9—10-го классов чистоты и 1-го класса точности можно за счет обеспечения обрабатывае­ мости стали, выбора конструкции развертки, качества заточки ее зубьев и подбора смазочно-охлаждающей жидкости.

При развертывании отверстий в детали, закрепленной на столе станка или в патроне, развертку необходимо кре­ пить в качающейся (плавающей) державке. Качающуюся державку применяют для исключения влияния несовпа­ дения оси отверстия с осью развертки, которое может

117

привести к «разбивке» отверстия, т. е. к увеличению его диаметра. При использовании качающейся державки развертка самоустанавливается по оси отверстия.

Обработка глубоких отверстий. При сверлении отвер­ стий обычными спиральными сверлами с отношением

-^- = 8-ь 10 увод сверла получается значительным, по­

этому схема обработки усложняется введением допол­ нительных переходов (рассверливание, зенкерование). Введение зенкерования позволяет несколько исправить ось отверстия, но не обеспечивает у деталей типа втулок правильной концентричности отверстия относительно наружного диаметра. Для обеспечения концентричности диаметров после сверления отверстия в заготовке ее уста­ навливают в центры и обтачивают по наружному диа­ метру. При обточке с установкой заготовки по отверстию устраняют увод сверла, оставшееся искривление оси отверстия удаляют при последующей обработке зенкером и разверткой. При высоких требованиях к концентрич­ ности окончательную обработку наружного диаметра производят на оправке.

Сверление глубоких отверстий при L >> 12d производят удлиненными спиральными сверлами, такое сверление, выполняемое на сверлильных станках, не исключает увода сверла и нарушения концентричности, поэтому может быть применено только с последующей обработкой по наружному диаметру (для деталей типа втулок) или при сверлении неответственных отверстий.

Достаточно хорошее качество отверстия получается при сверлении с вращением детали и сверла (обработка на токарных многошпиндельных автоматах и специальных станках), при этом для исключения заедания сверла и облегчения подачи охлаждающей жидкости желательно производить ступенчатое сверление, т. е. несколькими сверлами с перепадом по диаметрам на 0,3—0,5 мм. Более точное сверление глубоких отверстий с получением пря­ молинейной оси производят ружейными или пушечными сверлами, а при обработке больших диаметров отверстий — расточными блоками.

Протягивание отверстий. Протягивание применяют для обработки цилиндрических и фасонных внутренних по­ верхностей деталей в серийном, а при наличии стандарт­ ных протяжек и в мелкосерийном производстве. Кроме высокой производительности, достигаемой за счет одно­

118

временной работы нескольких лезвий, протягивание обе­ спечивает точность 2—3-го классов и 6—8-й класс чистоты поверхности.

При соответствующем подборе обрабатываемого мате­ риала или обеспечении хорошей его обрабатываемости путем термической обработки (улучшение), а также с при­ менением специальной геометрии зуба протяжки и охла­ ждающей жидкости можно добиться 1-го класса точности и 9— 10-го классов чистоты.

5. о б р а б о т к а п л о с к и х и ф а с о н н ы х

ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Обработку плоских и фасонных поверхностей режущим инструментом с металлическим лезвием производят стро­ ганием, фрезерованием или протягиванием.

Строгание плоскостей деталей небольших размеров (до 600 мм) производят на поперечно-строгальных, а более крупных деталей — на продольно-строгальных станках.

Рис. 52. Схемы строгания на станках:

п — на п о п е р е ч н о - с т р о г а л ь н о м ; б — н а п р о д о л ь н о - с т р о г а л ь н о м

При строгании на поперечно-строгальных станках резец совершает возвратно-поступательное движение со ско­ ростью резания vp, а движение подачи осуществляется перемещением стола с закрепленной на нем деталью (рис. 52, а). Установку на глубину резания st осущест­ вляют перемещением суппорта с резцом. На продольно­ строгальных станках (рис. 52, б) возвратно-поступатель­ ное движение совершает стол вместе с закрепленной на нем деталью (скорость уд), движение подачи происходит за счет перемещения суппорта с резцом вдоль траверсы.

119