книги из ГПНТБ / Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие

Для закрепления режущих инструментов с цилиндрическими хвостовиками применяют сверлильные цанговые патроны (рис. 240, ж). Патрон имеет зажимную цангу 2, в которую вставля­ ется инструмент. При поворачивании колпачка 1 цанга сжимается

иинструмент закрепляется.

Вслучае, когда требуется менять инструменты, не останавли­ вая станка, применяются быстросменные патроны (рис. 240, и). Сменная втулка 2 вместе с закрепленным в ней инструментом

вставляется в отверстие корпуса 1, при этом муфта 3 перемещается вверх и шарики входят в ее лунки. Для удержания втулки муфта 3 опускается вниз и шарики входят в лунки втулки.

Горизонтально-расточные станки и область их применения. Го­ ризонтально-расточные станки относятся к группе сверлильных, хотя на них можно производить работы, выполняемые на токарных и даже фрезерных станках. Эти станки широко применяются при обработке в громоздких деталях отверстий с параллельными и перпендикулярными осями и с достаточно точными расстояниями между осями. Возможность выполнения последнего условия обеспе­ чивается тем, что деталь обрабатывают, не снимая ее со станка.

шпиндельную бабку 8 с расположенными в ней коробкой скоростей, коробкой подач, шпинделем 6 и планшайбой 7 с суппортом план­ шайбы 5, заднюю стойку 2 с люнетом 3 и стол 9.

Главным движением является вращение шпинделя. Движение подачи может ■осуществляться либо деталью, установленной на столе, либо инструментом. В первом случае стол 9 с деталью полу­ чает поперечное s2 или продольное «і перемещение. Во втором слу­ чае шпиндель 6 с инструментом получает осевое s3 перемещение или шпиндельная бабка — вертикальное s4 перемещение по направ­ ляющим передней стойки.

Вертикальное перемещение шпиндельной бабки и горизонталь­ ное перемещение стола являются, кроме того, установочными дви­ жениями, так же как и перемещение люнета 3, поддерживающего и направляющего конец расточной скалки (борштанги).

На горизонтально-расточных станках можно производить различные работы. Некоторые из них приведены ниже.

Растачивание двух отверстий (рис. 241,6) производится резца­ ми, установленными в борштанге 2. Резцы 1 растачивают одно от­ верстие, а резец 3 — второе. Деталь, установленная на столе 4, получает подачу.

Обтачивание наружных поверхностей (рис. 241, в) производит­ ся резцом, закрепленным на суппорте планшайбы. Резец получает вращение от планшайбы, а деталь со столом совершает продоль­ ную подачу.

Нарезание наружной (рис. 241, г) и внутренней (рис. 241,6)

резьбы производится резьбовыми резцами, установленными в осо­ бых державках, закрепленных в борштанге. Борштанга получает вращательное движение и продольную (осевую) подачу от шпииде-

380

ля станка. Один оборот борштанги соответствует ее осевому пере­ мещению на величину шага нарезаемой резьбы.

Агрегатные сверлильные станки. Агрегатными называются спе­ циальные сверлильные станки, состоящие из нормализованных узлов, скомпонованных соответственно характеру обрабатываемой детали (рис. 242). Основными узлами агрегатного станка являются: силовые головки 2, которые сообщают режущему инструменту вра­ щательное движение и часто также движение подачи; шпиндельные коробки 3, которые проектируются применительно к каждой от­

дельной детали; станина 1; промежуточная станина 4 и стойки 5. Сочетанием нескольких силовых головок, шпиндельных коро­ бок, стоек и других узлов можно получить самые разнообразные агрегатные станки, характерной особенностью которых является

автоматизация цикла работы силовых головок.

Основными достоинствами агрегатных станков являются: 1) сокращение сроков проектирования и изготовления станка бла­ годаря применению нормализованных узлов; 2) повышение произ­ водительности, обусловленное применением многоинструменталь­ ной обработки и малым вспомогательным временем; 3) возмож­ ность многократного использования узлов при перекомпоновке. Таким образом, в случае надобности агрегатный станок может быть сравнительно быстро полностью или частично разобран, а входя­

381

щие в него нормализованные элементы использованы в новых сочетаниях для создания другого оборудования.

Координатно-расточные станки. Координатно-расточные стан­ ки применяются для обработки точных отверстий и в тех случаях, когда расстояния между их осями должны быть выдержаны с боль­ шой точностью (допуск 1—5 мк). На этих станках можно произво­ дить разметку и центрование отверстий, сверление, развертывание

Ж

382

и окончательное растачивание, фрезерование бобышек и др. Кроме того, они могут быть использованы как высокоточные измеритель­ ные и разметочные машины.

Двухстоечный координатно-расточный станок (рис. 243) имеет следующие узлы: станину /; колонны 2; траверсу 3, перемещаемую по высоте; расточную головку 4, могущую перемещаться по травер­ се 3 в горизонтальном направлении; расточный шпиндель 5, имею­ щий вращательное и поступательное движение; основной стол 7; приставной вращающийся стол 6, применяемый при обработке криволинейных пазов. Точность координатных; перемещений обыч­ но обеспечивается специальными устройствами, компенсирующими неточности ходовых винтов (коррекционные устройства), либо оптическими устройствами для точного измерения перемещений.

§ 6. Обработка на фрезерных станках

Сущность процесса фрезерования. Фрезерование заключается в постепенном срезании тонкими слоями всего металла, подлежа­ щего удалению с обрабатываемой поверхности. Это достигается сочетанием двух движений — вращения фрезы вокруг своей оси и поступательного перемещения детали относительно фрезы. Иногда оба движения осуществляются инструментом.

В практике находят применение два метода фрезерования — встречное, когда направление вращения фрезы противоположно направлению движения подачи (рис. 244, а), и попутное, когда направление вращения фрезы совпадает с направлением движения подачи (рис. 244, б ).

Рис. 244. Методы фрезерования и конструкция зубьев фрез

Ш

При встречном фрезеровании зуб фрезы постепенно врезается в металл, причем вследствие округления режущей кромки и упру­ гих деформаций фрезы и детали зуб в момент врезания скользит по наклепанной поверхности резания. Возникает большое трение и износ фрезы по задней поверхности. Фреза стремится оторвать деталь от стола, и требуется надежное крепление детали. Встречное фрезерование следует применять в качестве черновой обработки заготовок при наличии корки и окалины.

При попутном фрезеровании зуб фрезы сразу снимает макси­ мальную толщину срезаемого слоя, которая при выходе зуба умень­ шается до нуля. Таким образом, врезание происходит с ударом, а в дальнейшем процесс резания протекает спокойно и обработан­ ная поверхность получается более чистой по сравнению со встреч­ ным фрезерованием. В этом случае фреза стремится прижать заго­ товку к столу, чем облегчается крепление детали. Попутное фрезе­ рование рекомендуется при чистовой обработке, когда отсутствует корка на заготовке и требуется высокая чистота поверхности, а также при обработке тонких заготовок.

Процесс фрезерования отличается высокой производитель­ ностью, поскольку работа резания выполняется большим количест­ вом зубьев. Это обусловило широкое его распространение в маши­ ностроении.

Типы фрез. Фрезы изготовляют цельными, зубья которых вы­ полнены за одно целое с корпусом, и со вставными зубьями. В зависимости от конструкции зубьев различают фрезы с остроко­ нечными (рис. 244, в) и с затылованными (рис. 244, г) зубьями. Фасонные фрезы выполняются в основном с затылованными зубьями, остальные — с остроконечными.

Обработка задней поверхности затылованного зуба произво­ дится по архимедовой спирали. Особенностью затылованных фрез является то, что их перетачиваібт только по передней поверхности. При таком способе переточки профиль зуба сохраняется, причем обычно передний угол у = 0.

Переточка фрез с остроконечными зубьями производится по задней грани. Достоинствами таких зубьев являются: высокая стойкость, простота изготовления и переточки, чистота обработан­

фрезы для обработки плоскостей, для обработки канавок и пазов

фрезы (рис. 252, п). Зубья в этих фрезах образованы канавками, профрезерованными перпендикулярно виткам фрезы.

Для фрезерования зубьев цилиндрических колес методом копи­ рования, при котором фреза имеет профиль впадины нарезаемого зуба, применяются модульные фрезы. Они подразделяются на дисковые (рис. 245, к), применяемые при работе на горизонтально­ фрезерных станках, и пальцевые (рис. 245, л), применяемые при работе на вертикально-фрезерных станках.

Подачей s (рис. 244, б) называется величина перемещения детали относительно фрезы в единицу времени. Различают подачу

Толщиной среза а называется расстояние между поверхностя­ ми резания, образованными двумя последовательными положения­ ми режущих кромок фрезы в радиальном направлении, нормальном к поверхности резания. j

Шириной среза b называется длина соприкосновения режущей кромки зуба с заготовкой. Для прямозубой фрезы ширина среза равна ширине фрезерования, т. е. Ь = В.

Рис. 246. Силы резания при работе цилиндрической фрезой

Силы резания, крутящий момент и мощность при фрезеровании. Основное время. На каждый из зубьев прямозубой фрезы, находя­ щихся в работе, действуют силы резания Rь /?2; %з‘, Rm (рис. 246, а), которые могут быть разложены на силы, действующие по радиусам фрезы РУй РѴ2 , Руз; •••; Рут, и силы, действующие по

силу Ру и тангенциальную Рг. Равнодействующая Р сил Ру и Рг может быть разложена на горизонтальную и вертикальную состав­ ляющие Ps и Ру. По радиальной силе Ру производится расчет фре­ зерной оправки на изгиб. По тангенциальной силе Р2 рассчитывает­ ся крутящий момент на шпинделе станка:

где / ) ф — диаметр фрезы, мм. По крутящему моменту определяется мощность, расходуемая на фрезерование:

М кп ^ * ~ 974000 К в т’

По усилию подачи производится расчет механизма подач. При работе фрез с винтовыми зубьями возникают дополнитель­

ные осевые усилия, которые в зависимости от расположения винто­ вой линии и направления вращения фрезы стремятся либо вытянуть

386

фрезерную оправку из отверстия шпинделя, либо прижать ее к не­ му. При установке сдвоенных фрез с разными направлениями вин­ товой линии эти силы взаимно уничтожаются.

Силы резания определяются по эмпирическим формулам. Основное технологическое время определяется по формуле

7, и /2 — величина врезания и величина перебега фрезы. Фрезерные станки. Разнообразие операций, производимых фре­

зами, обусловило наличие большого количества фрезерных станков различных типов.

Горизонтально-фрезерные станки характеризуются горизон­ тальным расположением оси шпинделя и перемещением стола с де­ талью в продольном, поперечном и вертикальном направлениях. Они разделяются на простые и универсальные. Универсальные станки отличаются от простых тем, что стол у них поворачивается в пределах до 45°.

Универсальный горизонтально-фрезерный станок (рис. 247, а) предназначен для фрезерования плоскостей, пазов, фасонных по­ верхностей, зубьев зубчатых колес, винтовых канавок и др.

На станине 5 расположены все узлы станка. Хобот 3 может перемещаться по верхним направляющим станины, во время рабо­ ты он фиксируется в определенном положении и служит для под­ держания при помощи подвесок 6 оправки с фрезой. Консоль И перемещается по вертикальным направляющим станины. Попереч­ ные салазки 10 перемещаются по направляющим консоли, а стол 7 — по направляющим салазок. Поворотные, верхние салазки 9 обеспечивают поворот стола. Привод шпинделя 4 состоит из элек­ тродвигателя 1 и коробки скоростей 2, расположенной в станине. Привод подачи состоит из электродвигателя 12 и коробки подач 13, расположенной в консоли. Поддержки 8 служат для повышения жесткости станка.

Рассмотрим кинематическую схему универсального горизон­ тально-фрезерного станка мод. 6М82 (рис. 247,6). Реверсивный электродвигатель Мх через зубчатую пару колес сообщает валу II одну скорость. На валу II установлен передвижной тройной блок, который обеспечивает три переключения между валами II и III. Вал III получает три скорости. На валу IV установлены два Пере­ движных блока. Тройной блок обеспечивает три переключения между валами III и IV, а двойной блок — два переключения меж­ ду валом IV и шпинделем V. Таким образом, шпиндель получает 3X 3x2= 18 скоростей.

13

Рис. 247. Универсальный горизонтально-фрезерный станок:

а — общий вид; б — кинематическая схема

Реверсивный электродвигатель М2 через зубчатые передачи передает валу VIII одну скорость. На валу VIII посажен передвиж­ ной тройной блок, который обеспечивает три переключения между валами VIII и IX. Вал IX получает три скорости. На валу X поса­ жен тройной передвижной блок, который позволяет получить на этом валу 3X3 = 9 скоростей.

(колесо 40 подключено к муфте Е), либо через перебор (Ts 7Ö15

Ускоренное перемещение во всех трех направлениях получает­ ся, когда муфта А замыкается вправо.

У вертикально-фрезерных станков шпиндель расположен вер­ тикально. Он монтируется в шпиндельной бабке, корпус которой отлит как одно целое со станиной или отлит отдельно и привернут к станине болтами. В некоторых случаях шпиндельная бабка соеди­ няется со станком поворотным кругом, что позволяет обрабатывать поверхности, расположенные под разными углами.

Вертикально-фрезерный станок с поворотной шпиндельной бабкой (рис. 248) имеет следующие узлы: фундаментную плиту I; станину б; шпиндельную бабку 5; шпиндель 4; консоль 2, в которой расположена коробка подач; стол 3, который может перемещаться по направляющим в продольном и поперечном направлениях. Стол расположен на консоли так, что он может получать также верти­ кальное перемещение.

У продольно-фрезерного станка (рис. 249) на станине 1 смон­ тированы две стойки 2, по направляющим которых перемещается траверса 3. На траверсе установлены две шпиндельные головки 4 и еще две шпиндельные головки размещены на стойках. Каждая шпиндельная головка представляет собой самостоятельный агрегат с индивидуальным приводом, который сообщает шпинделю враща­ тельное (Движение.

Стол 5 с установленной на нем деталью получает возвратно­ поступательное движение по направляющим станины 1.

Эти станки применяются для фрезерования плоскостей на крупных деталях.

389