книги из ГПНТБ / Шнейдер, Юрий Григорьевич. Холодная бесштамповая обработка точных деталей давлением

Общее количество колец, равное сумме всех выглаживающих, калибрующих и концевых колец, зависит от припуска на обработку. Величина припуска определяется разностью между наибольшим предельным размером окончательно обработанного отверстия и наи­ меньшим предельным размером предварительно обработанного отвер­ стия, плюс величина превышения.

Величина превышения размера выглаживающей прошивки или протяжки, равная разности между ее наибольшим размером и наи­ большим размером обрабатываемого отверстия, должна компенси­

ровать «усадку» отверстия в результате упругого последействия

обрабатываемого металла при его пластическом деформировании.

до 60 мм принимают равной от 0,1 до 0,3 мм, в зависимости от диа­

метра и длины обрабатываемого отверстия, металла обрабатываемой детали и качества предварительной обработки.

Величину подъема на выглаживающих кольцах делают от 0,005

до 0,015 мм: меньшую — при малых припусках на обработку и при отделке маложестких, тонкостенных деталей, большую — при боль­ ших припусках и при отделке конструктивно жестких деталей.

213

отверстия и ориентировочно может быть определен по формуле,

применяемой для расчета шага режущих протяжек:

t = (1,0 4-1,2) VI,

где t — шаг прошивки в мм;

L — длина обрабатываемого отверстия в мм.

Для уменьшения общей длины прошивки и повышения произво­ дительности обработки следует стремиться проектировать прошивки

с мелким шагом. Однако уменьшение шага ограничивается возра­ стающей при этом деформацией металла, нагрузкой на кольцо и нагревом инструмента.

Характерная волнистость поверхности, часто наблюдающаяся

Профиль колец выполняется одинаковым по всей длине выглаживающей прошивки или протяжки.

Наиболее широкое применение до настоящего времени имели

многокольцевые выглаживающие прошивки и протяжки с рабочим

214

однокольцевых прошивок и протяжек могут быть распространены и на многокольцевые.

Усилие, возникающее при прошивании, стойкость колец и каче­ ство обрабатываемой поверхности (так же, как при работе одноколь­ цевыми инструментами)

в значительной степени

зависят от степени твер­ дости и чистоты отделки рабочих частей колец.

Поэтому термическая обработка многокольце­ вых выглаживающих прошивок и протяжек, шлифование и после­ дующая доводка колец долж’ны выполняться

особенно тщательно.

твердость колец должна быть не ниже 63 -н 65/?С; при шлифовании

их работы до приближения величины диаметра обрабатываемого

отверстия к нижнему пределу допуска, как показано на схеме допускаемых отклонений прошивки на износ (фиг. 130).

Стойкость прошивок зависит от следующих основных факторов: свойств обрабатываемого материала, твердости рабочих поверхно­ стей прошивки, величины подъема на кольцо, скорости прошива­ ния, эффективности применяемой охлаждающе-смазывающей жид­ кости. При правильно выбранных конструктивных и технологиче­ ских параметрах стойкость многокольцевых прошивок в случае, например, обработки отверстий диаметром от 3 до 15 мм в стали

марки 2Х13 равна 2000мм общей длины прошивания; при обработке от­ верстий в цветных металлах стойкость инструмента значительно выше.

Восстановление прошивок производится хромированием, что повышает их стойкость в 1,5 -н 2 раза (толщина слоя хрома 0,005 мм).

Таблица 23

Конструктивные элементы выглаживающих колец прошивок и протяжек

216

Однако если учесть сложность и трудоемкость изготовления цельных выглаживающих прошивок и сравнительно быстрый их выход из строя, что обусловлено малыми допусками на износ (особенно при обработке точных отверстий) и сильным истирающим действием, которому они подвергаются при работе, а также затраты, связанные с восста­ новлением хромирования, то надо признать, что в ряде случаев такой

инструмент оказывается мало эконо-

мичным. Более экономичны в этом отношении наборные прошивки с кольцами, набираемыми на оправку. Особенностью наборной про­ шивки, показанной на фиг. 131, являются наборные кольца, изготов­

27,07 —0.014мм (этот размер установлен опытно-экспериментальным пу­ тем). Прошивка (фиг. 131) состоит из стержня 5, на который надеваются два твердосплавных кольца 2; между кольцами прокладывается шайба /. Сверху на кольца надевается втулка 4. Гайкой 5 стягивают кольца, шайбу и втулку. Гладкой цилиндрической частью большого

216

диаметра втулки 4 прошивка закрепляется в ползуне пресса. Чертеж твердосплавного кольца показан на фиг. 132.

Весьма существенным для создания нормальных условий проши­ вания и предохранения твердосплавных колец от растрескивания является правильный выбор посадки колец на стержень. Наличие между посадочной частью стержня и отверстием кольца зазора,

превышающего 0,03 мм, так же, как излишне большой натяг между

ними, создают изгибающие и растягивающие напряжения в твердом сплаве, что приводит к растрескиванию колец.

Наилучшей оказывается глухая посадка 2-го класса точности

(диаметр посадочного отверстия колец 14А). Твердосплавные кольца изготовляются с припуском 0,02 -г- 0,05 мм на наружный и вну­ тренний диаметры под окончательную доводку, которая произво­

дится пастой из карбида бора. Поскольку оба кольца прошивки имеют одинаковый размер, основную ра-

боту выглаживания выполняет первое

Фиг. 132. Выглаживающее твердосплавное кольцо набор­ ной прошивки.

кольцо, которое изнашивается значительно быстрее второго. Назна­ чение второго кольца — калибрование отверстия. После выхода из строя первого кольца (в результате потери размера) оно может

быть заменено вторым.

Высокая твердость колец из сплава ВК8 (RA = 86 ч- 90) и хоро­ шая сопротивляемость истиранию обеспечивают чрезвычайно высо­ кую стойкость. На одном из заводов одной парой колец было обрабо­

тано 500 000 деталей (кольца вышли из строя вследствие случайной поломки). При обработке тех же деталей выглаживающими про­ шивками, изготовленными из легированной стали, стойкость послед­ них не превышала 2000 деталей.

Может быть применен и блок колец, представляющий собой втулку с несколькими кольцами, шаг которых должен превышать V3 длины обрабатываемого отверстия. Таким четырехкольцевым блоком на

одном из заводов обрабатываются отверстия гидроцилиндров экска­

ватора «малютка» вместо применявшегося ранее для этой цели хонин­ гования [52]. Отверстия цилиндров диаметром 120А3, длиной до 1490 мм калибруются блоками с выглаживающими кольцами по схеме протягивания. Наборные прошивки и протяжки не только более стойки и экономичны, но и более универсальны, чем цельные про­

217

шивки и протяжки, так как позволяют в каждом случае подобрать размер колец в соответствии с размером и требуемой точностью обрабатываемых отверстий.

Протягивание отверстий выглаживающими протяжками

Протяжки являются более совершенным и производительным

инструментом, чем прошивки. Не подвергаясь, в отличие от про­ шивок, продольному изгибу (работая в основном на растяжение) протяжки могут изготовляться в 2 н-З раза большей длины, чем прошивки того же сечения. Соответственно возрастает и величина

Фиг. 133. Схема протягивания выглаживающими протяжками: а — цель­ ной; б — наборной.

возможного пластического деформирования, производимого одной протяжкой, по сравнению с прошивкой при прочих равных усло­ виях обработки.

Некоторые трудности изготовления протяжек с большим соотно­ шением длины к диаметру, связанные с их термической обработкой, легко преодолимы даже в условиях неспециализированных инстру­ ментальных заводов.

Аналогично прошивкам, выглаживающие протяжки различаются трех видов: комбинированные с режущими и выглаживающими коль­ цами, цельные (фиг. 133. а) и наборные (фиг. 133, б).

Конструктивно выглаживающие протяжки, так же, как и режу­ щие, отличаются от прошивок наличием хвостовой части, служащей для закрепления протяжки в патроне ползуна протяжного станка.

Конструктивные элементы выглаживающих колец протяжек, применяемых в промышленности, те же, что и у прошивок (фиг. 128).

Цельные многокольцевые выглаживающие протяжки — еще более дорогой и трудоемкий инструмент, чем прошивки. Стойкость протя­ жек (так же, как и прошивок) относительно низкая, особенно при

обработке точных отверстий малого и среднего диаметров (фиг. 130).

Кроме того, возможность применения каждой цельной протяжки только для обработки отверстий определенного диаметра, посадки, класса точности и длины вызывает необходимость в изготовлении

большого числа протяжек разных размеров.

Более совершенными и экономичными являются наборные про­ тяжки, рабочий размер которых может регулироваться подбором сменных выглаживающих колец как по количеству, так и по раз' меру.

218

Таблица 24

Конструкция наборной протяжки

в мм

В качестве примера в табл. 24 приведен чертеж конструкции наборной выглаживающей протяжки диаметром 12 мм. Такие про­

тяжки предложенной автором конструкции применяются для обра­ ботки отверстий диаметром от 6 мм. Протяжка состоит из оправки 1 и наборных колец 2, надеваемых на оправку в порядке возрастания

их размеров (через 0,01 мм). Последние три-четыре кольца, которые являются калибрующими, имеют одинаковый размер; закрепление колец на оправке производится с помощью гайки <3 и контргайки 4. Протяжка данного номинального диаметра состоит из набора колец в 25 -4- 30 штук.

Набирая на оправку различное число колец (до 20 одновременно),

можно производить обработку отверстий для различных посадок в системе вала и в системе отверстия с различной степенью точности,

увеличивая размер отверстия за один проход в пределах от 0,01

до 0,1 мм.

Одна и та же наборная протяжка может быть использована для обработки отверстий, различных по длине. Устанавливая между кольцами втулки меньшего диаметра, чем у кольца, можно регули­

ровать шаг и число одновременно работающих колец.

Наборные выглаживающие протяжки можно применять после однократного развертывания или растачивания, обеспечивая высо-

219

кую точность обработки (2 и 1-й классы) и чистоту поверхности

(9 и 10-й классы).

Основное достоинство наборных протяжек по сравнению с цель­ ными •— возможность регулирования размера обрабатываемого отвер­ стия для компенсации как износа колец, так и уменьшения размера отверстия («усадки») в результате упругого последействия металла.

Калибрование выглаживающими инструментами оказывается

весьма эффективным и при получистовой обработке относительно грубых отверстий; это подтверждается опытом ряда заводов, где

в течение многих лет вместо чистового зенкерования и развертыва­ ния применяется выглаживание глубоких отверстий невысокого класса точности по 5 -н 6-му классам чистоты [51; 53]. При этом

Фиг. 134. Схема калибрования отверстий втулок протягиванием состав­ ной протяжкой.

практикуется обработка с необычно большими для калибрования

припусками (до 0,5 мм на диаметр), что позволяет осуществлять

выглаживание непосредственно после сверления или зенкерования. Так, например, втулка звена гусеницы трактора С-80 (размеры приведены на фиг. 134), изготовляемая из стали марки 20Т, обра­

батывается предварительно зенкером на размер 44,5+°’3'4 и калиб­ руется за один проход одним выглаживающим кольцом до размера 45+о,з4 п0 Схеме, показанной на фиг. 134. Кольцо 2 надевается на оправку 1 и закрепляется гайкой 3. Обработка осуществляется на протяжном станке; усилие протягивания в данном случае соста­ вляет 9,3 т. При этом достигается улучшение чистоты поверхности с 3-го класса (после зенкерования) до 6-го класса; глубина наклепа

составляет 0,10 -ь 0,12 мм. Трехлетний опыт показал целесообраз­ ность работы выглаживающими кольцами сферической формы, так как применение кольца с цилиндрическим пояском и с заборным и обратным конусами при работе с большими натягами обычно вызывает налипание металла и значительное увеличение тягового усилия. Диаметр сферы кольца берется равным диаметру обраба­ тываемого отверстия плюс 0,1 мм. Предотвращению налипания металла и уменьшению трения при калибровании способствуют

тщательная отделка рабочей поверхности кольца (\yi1) после

хромирования и обильная смазка эмульсией, представляющей собой

10-процентный графито-масляный раствор. При указанных условиях обработки стойкость колец измеряется 3 н-4 тыс, деталей. Еще

220

более эффективна обработка по той же схеме (фиг. 134) отверстия диаметром22 + 0,2 мм, длиной 650 ммъ кулачковом валике из стали марки 12ХНЗА. В данном случае протягивание однокольцевой выгла­ живающей протяжкой заменило развертывание. Предварительная

получающегося отверстия коль­ цо постепенно сошлифовывается до требуемого размера. Необхо-

вых прессах или вертикально-прошивочных станках, а при обра­ ботке отверстий малого диаметра (до 3 мм) — на ручных прес­ сах.

221

Протягивание осуществляется на горизонтально-протяжных или на

приспособленных для этой цели токарных, фрезерных и других станках.

Скоростьпрошн вания и протягивания мало влияет на стойкость прошивок и протяжек и определяется в первую очередь свойствами обрабатываемого материала. В табл. 25 приве­ дены значения рекомендуемых скоростей прошивания и протягива­

ния при обработке различных металлов прошивками и протяж­

ками [52].

Смазка. Обработка выглаживающими прошивками и про­ тяжками должна производиться при обильной смазке различными

составами (обычно применяемыми в машиностроении) в зависимости от свойств обрабатываемого металла.

При обработке сталей в качестве смазывающих веществ приме­

няется отфильтрсванное машинное или веретенное масло. Хорошие

результаты в отношении чистоты обрабатываемой поверхности полу­ чаются при смазке касторовым или осерненным маслом. Прошива­ ние и протягивание отверстий в чугуне производятся при смазке

керосином, в дуралюмине — при смазке мыльной водой.

Влияние смазки на основные показатели процессов холодной

обработки давлением еще мало исследовано.

Раскатывание гладких сквозных и глухих отверстий цилиндри­ ческой формы, а также более сложного очертания (конических, сту­ пенчатых и т. п.) с целью калибрования находит применение как в индивидуальном, так и в крупносерийном и массовом производстве

иотносится к методам отделочной обработки металлов давлением.

Вточном машиностроении и приборостроении раскатывание может быть применено для окончательной обработки сквозных и глухих отверстий по 2 и 1-му классам точности под шариковые подшипники,

точных отверстий под оси в зубчатых колесах, втулках и т. п.

Хорошие результаты может дать раскатывание в корпусах и крон­ штейнах из алюминиевых сплавов точных отверстий, предварительно расточенных на координатно-расточных, и агрегатных станках.

Раскатывание осуществляется преимущественно после чистового растачивания пластинчатыми, роликовыми и шариковыми раскат-

никами.

Пластинчатые раскатки, называемые иногда раз­ вальцовками, применяются как наиболее дешевый и простой в изго­ товлении инструмент главным образом в индивидуальном и мелко­ серийном производстве, а также при выполнении ремонтных работ. Этими раскатками могут обрабатываться цилиндрические сквозные и глухие отверстия диаметром от 8 мм, в деталях из мягких цветных металлов (алюминиевые сплавы, латунь), бронзы и нержавеющей стали различных марок.

Раскатывание отверстий осуществляется на токарных, револьвер­ ных, расточных и сверлильных станках. Инструмент (раскатка)

222