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

ном производстве применяют иногда отрезку на при­ водных ножовках для прутков небольших диаметров (?« до 25 мм), так как отрезка таких прутков на дисковых пилах затруднительна вследствие вибрации прутков и возможной поломке зубьев пилы.

Отрезка дисковыми пилами. Отрезные станки с диско­ выми пилами широко применяют для отрезки заготовок различного профиля и сечения.

Производительность отрезки заготовок дисковыми пи­ лами значительно выше, чем на приводных ножовках. К не­ достаткам отрезки дисковыми пилами относятся низкий класс чистоты поверхности реза (V I—V3) и широкий прорез, так как толщина дисковых пил в зависимости от их диаметра составляет 5—8 мм. Последнее обстоятельство ограничивает применение отрезки дисковыми пилами за­ готовок типа колец, дисков и т. д., так как отход металла в стружку только за счет отрезки будет чрезвычайно боль­ шим и может в зависимости от соотношения диаметра к тол­ щине отрезаемой заготовки составить 25—40%.

Разрезку прутков крупных размеров или сложной формы (швеллера, таврового сечения и т. д.) производят обычно по одной штуке, разрезку прутков мелких и сред­ них диаметров с целью повышения производительности производят пакетом из нескольких прутков. Схемы раз­ резки пруткового металла показаны на рис. 30.

80

Отрезка на токарных станках. Использование обычных токарно-винторезных станков для отрезки заготовок сле­ дует считать вообще экономически нецелесообразным. Кроме того, по условиям техники безопасности категори­ чески запрещается отрезать заготовки из пруткового мате­ риала, выступающего из конца шпинделя. Иногда отрезку заготовок на токарных станках можно применять в еди­ ничном производстве при условии предварительной раз­ резки пруткового материала другими способами на куски, не превышающие длину шпинделя токарного станка.

Отрезка на токарно-отрезных станках. Основным до­ стоинством является высокое качество поверхности отре­ заемой заготовки, обеспечение перпендикулярности торца к оси, а при отрезке заготовок из труб и высокая произ­ водительность, так как в последнем случае путь инстру­ мента равен толщине стенки трубы (без учета врезания и перебега).

При отрезке на токарных станках скорость резания является переменной величиной, изменяясь от расчетной до нуля по мере приближения отрезного резца к оси. Для поддержания в какой-то мере постоянной скорости реза­ ния отрезные станки снабжают вариаторами, позволяю­ щими увеличивать частоту вращения при приближении резца к оси заготовки.

Очевидно, при любом увеличении частоты вращения шпинделя скорость резания при приближении резца к оси стремится к нулю, резание прекращается и под давлением резца перемычка, соединяющая пруток с отрезаемой за­ готовкой, ломается, оставаясь на отрезаемой заготовке. В дальнейшем оставшийся выступ необходимо удалить путем подрезки торца.

Отрезка на токарно-револьверных станках. Токарно­ револьверные станки имеют специальное устройство, по­ зволяющее обрабатывать прутковый материал и произ­ водить отрезку. Преимущества и недостатки отрезки на револьверных станках полностью аналогичны отрезке на токарно-отрезных станках. Способ применяется для от­ резки заготовок небольших диаметров («=що 25 мм) от прутков круглого, шестигранного и других профилей.

Отрезка фрикционными пилами (пилы трения). Способ отрезки основан на возникновении тепла за счет трения между вращающимися с большой скоростью (^100 м/с) тонким стальным диском, изготовленным из конструкцион­ ной стали, и заготовкой. Возникающая за счет трения

81

теплота, нагревает металл до высокой температуры (800— 1000° С и выше), происходит размягчение и частичное рас­ плавление металла, легко удаляемого из пропила вра­ щающимся диском.

Диаметр фрикционного диска в зависимости от диа­ метра разрезаемого металла принимается от 500 до 800 мм, а толщина 4—6 мм.

Износ фрикционного диска происходит в основном только в начале отрезки, в дальнейшем по мере разогрева металла диск изнашивается незначительно. Для большей эффективности процесса в некоторых случаях на диаметр диска наносят с помощью накатных роликов прямую на­ сечку с шагом 2—3 мм, а для исключения нагрева диска его охлаждают водой.

Отрезка фрикционным диском является высокопроиз­ водительным и дешевым способом, позволяющим разрезать металл с высокой твердостью, но поверхность реза имеет наплавы и повышенную твердость. Отрезанные заготовки необходимо отжигать, а на механическую обработку надо оставлять большие припуски. Поэтому пилы трения при­ меняют только для отрезки грубых заготовок, идущих под сварку или для раскроя крупногабаритных прутков и слитков.

Аноднс-механическая отрезка. Процесс в некоторой степени аналогичен отрезке фрикционной пилой. Отличие заключается в том, что расплавление (разрушение) ме­ талла происходит с помощью электрических дуговых раз­ рядов. Беззубая пила, представляющая собой стальной диск толщиной от 0,5 до 2 мм, соединяется с отрицатель­ ным полюсом источника тока и является катодом. Разре­ заемый металл соединяется с положительным полюсом и является анодом. При приближении пилы к металлу воз­ никает дуговой разряд, расплавляющий металл, который удаляется вращающейся пилой. Непрерывность образо­ вания дуги поддерживается созданием тонкой изолирую­ щей пленки из жидкости, обладающей диэлектрическими свойствами (жидкое стекло).

Жидкость, в виде струи попадая на поверхность отре­ заемого металла, образует изолирующую пленку, более тонкую на выступах, чем во впадинах, следовательно, со­ противление пленки на выступах меньше, и она в этом месте разрушается. Образовавшаяся после вырывания ча­ стицы металла впадина покрывается диэлектрической жидкостью, вследствие чего происходит пробивание пленки

82

в другом месте по выступам и снова вырываются частицы металла. Процесс, повторяясь, продолжается до тех пор, пока не будет отрезана заготовка. Так как беззубая пила предназначена только для удаления оторванных частиц металла, то ее окружная скорость значительно меньше, чем у пил трения, и принимается в пределах 15—20 м/с.

Производительность анодно-механической отрезки в зависимости от режимов работы составляет 2000— 6000 mm'Ymhh, что по сравнению с производительностью отрезки сегментными пилами значительно ниже. Анодно­ механическую отрезку применяют в основном для полу­ чения заготовок из твердых металлов, твердых сплавов и т. д., поскольку твердость металла заготовки практи­ чески не имеет значения и оказывает влияние только на производительность. К достоинствам анодно-механической отрезки следует также отнести тонкий пропил, составляю­ щий примерно 1,5 толщины диска, и высокий класс чи­ стоты поверхности реза (V2—V4).

Отрезка абразивными кругами, ранее применяемая для разрезки только твердых металлов, не поддающихся от­ резке лезвийными инструментами, находит в настоящее время широкое применение. Специальные абразивно-отрез­ ные станки, применяемые для оснащения технологических процессов изготовления инструментов, обладают высокой производительностью.

Отрезка осуществляется абразивным кругом на вулканитовой связке диаметром 350—400 мм и высотой 3— 5 мм. В зависимости от сечения отрезаемой заготовки ве­ личина применяемой ручной подачи находится в пределах 50— 150 мм/мин, при этом обеспечивается 4—6-й класс чистоты поверхности.

При высокой производительности и хорошем качестве поверхности отрезаемой заготовки отрезка абразивными кругами даже при наличии обильного охлаждения может образовать прижоги. Прижоги на заготовках из любой стали и в особенности из высокоуглеродистых и легиро­ ванных сталей затрудняют механическую обработку, тор­ цов и центрование. Включая абразивную отрезку в тех­ нологический процесс изготовления детали, необходимо учесть этот недостаток и путем удаления дефектного слоя резанием твердосплавным инструментом или термической обработкой обеспечить нормальную обработку. Наличие прижогов на заготовках не оказывает влияния на после­ дующую их сварку, поэтому абразивную отрезку загото­

83

вок из легированных сталей под стыковую или сварку трением широко применяют для изготовления гладких

ирезьбовых калибров-пробок.

2.ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАГОТОВОК НА ТОКАРНЫХ АВТОМАТАХ

Впроизводстве измерительных инструментов и дета­ лей приборов широко применяют изготовление заготовок

идеталей на токарных автоматах. Причем при несложной наладке, зависящей от типа автомата и формы изготовляе­ мой детали, обработка на автоматах экономически выгодна не только в крупносерийном, но и в серийном производ­ стве.

По своим технологическим возможностям и особен­

ностям обработки все токарные автоматы можно разде­ лить на три основные группы:

1)автоматы продольного точения (люнетные);

2)токарно-револьверные одношпиндельные автоматы;

3)многошпиндельные токарные автоматы.

Автоматы продольного точения предназначены для из­ готовления точных деталей небольших размеров и слож­ ной формы. Основной особенностью обработки является возможность изготовления деталей с большим соотноше­ нием длины к диаметру, т. е. с жесткостью, недостаточной для обработки обычным способом при консольном поло­ жении прутка по отношению к режущему инструменту. Увеличение жесткости достигается за счет оригинальной схемы обработки (рис. 31), при которой пруток металла с помощью цанги закрепляется в шпинделе станка и при вращении последнего перемещается вместе со шпиндель­ ной бабкой 1 в продольном направлении (движение про­ дольной подачи sQ), при этом обрабатываемый конец прутка опирается на люнетную втулку 3. Резцы в коли­ честве от 3 до 5 (в зависимости от конструкции автомата) устанавливаются в суппортах на люнетной стойке 2 и имеют перемещение только в радиальном направлении. Величина перемещения суппортов с резцами определяется размерами копиров и может быть несколько изменена за счет подбора соотношения плеч рычагов, передающих движение от копиров к суппортам.

Изгибающий момент, возникающий при точении, за­ висит от величины радиальной силы резания Ру и плеча /, т. е. от расстояния режущей кромки резца до торца лю-

84

нетной втулки 3. Практически величину I устанавливают в пределах от 0,25 до 0,5 мм и, очевидно, изгиб прутка на таком расстоянии можно принять равным нулю, т. е. считать, что радиальная сила резания полностью воспри­ нимается люнетной втулкой.

Несмотря на обильную подачу смазочно-охлаждающей жидкости, люнетные втулки, в которых вращается пру­ ток, быстро изнашиваются, поэтому применяют несколько конструкций втулок: для работ с высокой точностью при­ меняют регулируемые втулки из стали, чугуна или арми­ рованные твердым сплавом, такие конструкции позволяют

Рис. 31. Схема обработки на автомате продольного то­ чения

выбирать зазор между втулкой и прутком по мере их износа; для работ, не требующих высокой точности, при­ меняют втулки, вращающиеся на шарикоподшипниках.

Одним из основных условий получения точных и пра­ вильной геометрической формы деталей на автоматах про­ дольного точения являются размеры и правильная гео­ метрическая форма исходного материала. Последнее объ­ ясняется тем, что погрешность формы прутка при обра­ ботке влияет на форму обрабатываемой детали. Поэтому для обработки деталей на автоматах продольного точения применяют прутки из калиброванной (холоднотянутой) стали 3 и 4-го классов точности или шлифованной стали (серебрянки) 3 и 4-го классов точности. Сочетание особен­ ностей автоматов продольного точения обеспечивает точ­ ность обработки в пределах классов 2а—4 и шероховатость поверхности V6—V8.

Технологические возможности автоматов продольного точения позволяют производить обработку фасонных по­ верхностей, нарезание резьбы, сверление отверстий, фре­

85

зерование шлицев в головках винтов и подрезание торцов под углом (с поднутрением).

Фасонные поверхности могут обтачиваться фасонными резцами или проходными резцами при комбинированном движении, т. е. продольном перемещении прутка и одно­

ниях к шероховатости поверхности. Редкое применение фасонных резцов объясняется тем, что даже небольшие зазоры между отверстием в люнетной втулке и прут­ ком вызывают огранку на поверхности обрабатываемой детали. Наиболее распространенной является обработка при сочетании двух движений — прутка в продольном на­ правлении на заданную длину и резца в поперечном на­ правлении. На рис. 32 показана схема обточки конуса. Резец за время перемещения прутка на

длину L перемещается

впоперечном направ­

лении на величину

тельном шпинделе станка. Вследствие того, что шпиндель, несущий пруток, не реверсирует и постоянно вращается, имея «левое направление», нарезание резьб осуществляется по методу обгона, т. е. резьбонарезной шпиндель вра­ щается в ту же сторону, что и шпиндель, несущий обто­ ченную под нарезание резьбы заготовку, но с большей частотой вращения пр, ш> п3 (рис. 33). Разницу в частоте вращения подсчитывают в соответствии с нормативами на скорость резания при нарезании резьбы плашками. Про­

86

дольная подача s0 резьбонарезного шпинделя необходима только в начале нарезания (для закусывания), в дальней­ шем за счет обгона плашка, ввинчиваясь, нарезает резьбу. Свинчивание плашки производится за счет торможения и останова резьбонарезного шпинделя.

Для сверления отверстий взамен резьбонарезного шпин­ деля может быть установлено сверлильное приспособле­ ние. Сверление осуществляется также по методу обгона, т. е. частота вращения сверла должна быть больше частоты вращения шпинделя с прутком. При необходимости обра­ ботки несколькими инструментами применяют трехшпин­ дельное приспособление. Установ инструментов в различ­ ные положения производят с помощью копиров.

Обработка на токарно-револьверных автоматах в прин­ ципе аналогична обработке на токарно-револьверных стан­ ках, отличие заключается только в том, что все вспомога­ тельные приемы: подача материала, зажим, подвод и от­ вод инструментов — автоматизированы. Токарно-револь­ верные автоматы предназначены для изготовления из прутков сравнительно сложных по форме деталей с неболь­ шим соотношением длины к диаметру (^ 5 : 1), так как пруток после подачи его на определенную длину до упора закрепляется в цанге консольно.

Использование цангового зажима вызывает необходи­ мость применять в качестве исходного материала калибро­ ванные прутки соответствующего профиля: круглого, ше­ стигранного, квадратного и т. д.

Современные токарно-револьверные автоматы имеют три суппорта — передний, задний и верхний, а также ше­ стипозиционную револьверную головку. Передний и зад­ ний суппорты предназначаются для установки фасонных резцов, резцов для проточки канавок, крепления державки для накатывания рифлений и т. д., верхний суппорт ис­ пользуется для установки отрезного резца. Револьверная головка позволяет установить упор и пять инструментов, а используя различные комбинированные державки (двух­ резцовые, для одновременной обточки и наметки центра или сверления и т. д.), можно применить большее коли­ чество инструментов и изготовить детали сложной формы. Используя комбинированные державки, необходимо по возможности отделять черновые работы от чистовых, так как под действием силы резания имеющиеся зазоры в со­ единениях деталей револьверной головки оказывают влия­ ние на точность обработки. При работе с нормальными

87

режимами резания и правильно составленной технологи­ ческой последовательности обработки средняя экономи­ ческая точность изготовления деталей на токарно-револь­ верных автоматах соответствует За—4-му классу, а шеро­ ховатость поверхности— V5—V6. В отличие от автома­ тов продольного точения для обработки сложных контуров деталей широко применяют дисковые фасонные резцы и иногда тангенциальные.

Резьбу нарезают плашками, которые устанавливают при помощи специальных державок в револьверной го­ ловке. Свинчивание плашки после нарезания резьбы про-

окончании нарезания резьбы переключением с «правого» направления вращения на «левое».

Сверление может осуществляться как при «правом» направлении вращения шпинделя, так и при «левом», в последнем случае применяют сверла с левой спиралью. Для правильного сверления отверстия и уменьшения воз­ можности искривления его оси («увода» сверла) необхо­ димо обязательно вводить переход «наметка центра». На­ метку центра обычно производят коротким жестким свер­

ление с засверливанием следующей детали (рис. 34, а) и использование этого засверливания для направления сверла категорически воспрещается. Последнее объяс­ няется тем, что при подаче прутка до упора после отрезка (рис. 34, б) намеченное отверстие сместится за счет неко­ торой кривизны прутка и биения цанги. При обработке каждой последующей детали искривление оси отверстия (увод сверла) увеличивается и приводит к браку детали и поломке сверла.

88

Многошпиндельные прутковые автоматы (четырех- и

шестишпиндельные) применяют для изготовления раз­ личных деталей из прутков. Экономическая целесообраз­ ность применения многошпиндельных автоматов опре­ деляется их высокой производительностью, экономией про­ изводственной площади, широкими технологическими воз­ можностями. Производительность многошпиндельных ав­ томатов выше, чем одношпиндельных, но не пропорцио­ нальна числу шпинделей. Из опытных данных известно, что производительность четырехшпиндельных автоматов примерно в 2,5—3 выше производительности одношпин­ дельных автоматов, а производительность . шестишпин­ дельных автоматов выше в 3,5—4,5 раза. Такое несоответ­ ствие объясняется несколькими причинами, вызванными особенностями конструкций и настройки автоматов.

Любой многошпиндельный автомат состоит из блока, в котором по окружности размещены четыре или шесть шпинделей, инструментального суппорта, несущего дер­ жавки с режущим инструментом и имеющего только дви­ жение подачи и обратного хода, и в зависимости от типа автомата нескольких поперечных суппортов.

Обработка выполняется последовательно, т. е. все виды работ по изготовлению детали распределены по позициям. После обработки на первой позиции происходит поворот блока вместе со шпинделями и осуществляется обработка на следующей позиции и т. д., на последней позиции про­ исходит отрезка обработанной детали и подача прутка до упора для обработки следующей детали. Так как обра­ ботка происходит на всех позициях одновременно, то для получения наибольшей производительности необходимо равномерное распределение работы по всем позициям, т. е. загрузка каждой позиции по времени должна быть одинакова или потребные количества оборотов шпинделя, необходимые для выполнения работы на каждой позиции, должны быть равны.

Потребное количество оборотов шпинделя для обра­ ботки на каждой позиции, равно отношению длины пути перемещения инструмента к подаче. Так как инструмен­ тальный суппорт перемещает в продольном направлении одновременно все инструменты, то величина подачи s для всех инструментов будет одинакова и принимается по од­ ной из позиций, допускающей по условиям обработки ми­ нимальное ее значение. Размеры обрабатываемых поверх­ ностей детали по длине могут быть весьма различны, и,

89