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

щается двумя винтами 8, ввинченными в корпус 1 и входящими в про­ дольный паз втулки 5.

Державка, аналогичная ранее описанной, перемещается в напра­ вляющем отверстии втулки 5; накатывающий шарик 4 опирается

на подшипники.

Фиг. 188. Оправка для одновременной обработки точением и обка­ тыванием (а); схема одновременного точения и обкатывания шариком длинной трубы (б).

Установка резца на размер, а также подвод и отвод шарикового упрочнителя и регулировка давления шарика на заготовку 3 осу­

по нониусу; в это время шариковый упрочнитель вместе с втулкой 5 с помощью винта 7 отведен назад от заготовки. После установки резца на размер упрочнитель, упирающийся буртом в спиральную пружину 6, вместе с втулкой 5 винтом 7 подводится к заготовке до касация шарика с проточенной поверхностью заготовки; далее

упрочнитель в зависимости от величины требуемого давления подается

283

к заготовке тем же винтом 7 на расстояние, величина которого опре­

деляется опытным путем.

После настройки резца на размер, а упрочнителя— на требуемое давление включается продольная подача, и шарик, следуя за резцом на расстоянии 1 -н 1,5 мм, сглаживает возникающие после резца шероховатости, упрочняя поверхностный слой металла. Так, напри­ мер, получавшаяся после обтачивания детали из стали 50 проход­ ным резцом с подачей 0,2 мм/об (у = 45 м/мин, t = 0,5 мм) чистота поверхности 5-го класса улучшалась накатыванием шариком до

8-?-9-го классов.

Совмещение получистового или даже обдирочного обтачивания

с накатыванием шариком позволяет за один проход улучшить чистоту исходной поверхности на два-три класса (до 8 н- 9-го) и тем самым резко сократить цикл обработки и повысить производительность. Применение описанного способа особенно эффективно при обработке поверхностей деталей большого диаметра и значительной, длины. Испытана установка для одновременной обработки точением и нака­ тыванием шариком стальных омедненных труб по схеме, показанной на фиг. 188, б. Шариковый упрочнитель 4 типа показанного на фиг. 179, а закреплен в том же суппорте, что и резец 3, и следует за ним. С противоположной стороны труба 1 поддерживается люне­

том 2.

В данном случае особенно заметно сказалось преимущество нака­ тывания шариком. Большое давление при накатывании было недо­

пустимо вследствие малой жесткости трубы (наружный диаметр —

150 мм, длина 3 м, толщина стенки 3 мм). При накатывании шариком диаметром 10 мм для улучшения чистоты поверхности с 4-го до 7-4-8-го класса за один проход потребовалось приложить давление не свыше 10 кг.

Проведенное автором на одном из заводов испытание показало,

что метод одновременной обработки резцом и шариковым упрочни-

телем может быть успешно использован также и при отделке профиль­

ных поверхностей тел вращения. Испытания проводились на токар­ ном станке 1А62 с гидрокопировальным устройством КСТ-1. Обра­ ботке подверглась фасонная рукоятка из стали 45, которая предва­

рительно обрабатывалась по копиру твердосплавным резцом (и = 756 об/мин.; s — 0,45 мм/об). Чистота поверхности после обта­

чивания соответствовала 4-? 5-му классам. Чертежом же предусмат­

ривалось полирование профильной поверхности рукоятки под хро­ мирование (8 ч- 9-й классы). Такая чистота достигалась за счет трудоемкой ручной зачистки абразивными лентами различной зер­ нистости. Таким образом, ручная зачистная операция занимала почти в 3 раза больше времени, чем обтачивание (около 5 минут);

при этом все время, пока производились зачистка и полирование, станок с гидросуппортом простаивал.

При испытании обкатывание осуществлялось как самостоятель­ ная операция (шариковая накатка устанавливалась в гидросуппорте вместо резца), и даже в этом случае оно оказалось значительно более производительным и совершенным процессом (в отношении

284

чистоты и декоративных свойств обрабатываемой поверхности), чем абразивная зачистка и полирование. При скорости вращения заго­ товки п = 550 об/мин., подаче s =0,3 мм/об, давлении на шарик

Р — 30 кг за один проход достигалось улучшение чистоты поверх­ ности с 4 -г- 5-го до 8 =- 9-го классов (диаметр шарика 9 мм). Время обработки не превышало 1,5 мин. Однако особенно эффективно в дан­

ном случае совмещение профильного обтачивания по копиру с обка­ тыванием шариком при использовании суппорта токарного станка для закрепления накатки. Схема такой обработки показана на фиг. 189.

Заготовка рукоятки 5 за­ крепляется в патроне и под­ жимается центром. Обтачивание производится резцом 1, закреп­ ленным в гидросуппорте 4, дви­ жение которого определяется перемещением щупа 3 копиро­ вального устройства по копи­ ру-эталону 2. Шариковая на­

профиля заготовки (величина сжатия пружины накатки будет

колебаться в пределах разности наибольшего и наименьшего радиу­

сов детали) практического значения не имеет и не сказывается на чистоте обработки. Некоторая неравномерность степени наклепа в данном случае вполне допустима.

Плоские поверхности могут так же успешно обра­

батываться обкатыванием шариками, как и роликами. Плоские тор­ цовые поверхности обрабатываются на токарных станках теми же

одношариковыми накатками, что и наружные цилиндрические. На револьверных станках целесообразно для этой цели применять одношариковые малогабаритные накатки с опорой на один шарико­ подшипник, типа показанной на фиг. 179, б. Колпачок, удерживаю­ щий шарик, одновременно предохраняет опорный шарикоподшипник от попадания в него стружки и металлической пыли; это целесооб­ разно предусматривать во всех конструкциях шариковых накаток (за счет утапливания опорных подшипников в корпусе или создания щитков, полностью закрывающих подшипники).

285

Накатка, показанная на фиг. 179, б, применяется на одном из заводов для обкатывания торцовой поверхности стальной детали

(сталь 45) после протачивания на револьверном станке; накатка закрепляется в одном из гнезд револьверной головки. За один проход шарика диаметром 6 мм при давлении 40 кг и ручной подаче дости­ гается улучшение чистоты поверхности с 5 до 8-го класса.

Характерно, что при обработке торцовых поверхностей пласти­ ческим деформированием, в отличие от резцовой обработки, изме­ нение скорости обкатывания в значительных пределах (вследствие изменения диаметра) практически не сказывается на однородности микрогеометрии.

Обработка плоских поверхностей путем обкатывания шариками может производиться и на строгальных станках, подобно обработке роликами по схеме, показанной на фиг. 167, б.

Проведенные нами испытания обкатывания взамен шабрения

направляющих чугунной станины (обрабатывались горизонтальные и наклонные поверхности направляющих) показали, что этот способ, хотя и менее производителен, чем обработка роликами, однако

позволяет вести обкатывание при значительно меньших давлениях,

не вызывая деформации или разрушения малопрочных станин и дру­ гих деталей. Обкатывание производилось на продольно-строгальном станке (непосредственно после строгания) шариковой накаткой, показанной на фиг. 179, а; перемещение оправки с шариками отно­

Обкатыванием может быть достигнута и более высокая чистота по­

верхности,1 однако это в данном случае не требуется, так как чрез­ мерное сглаживание шероховатости на рабочих поверхностях на­ правляющих приводит к худшему удержанию на них слоя смазки.

Эксплуатация в течение года токарного станка с направляющими

станины, обработанными обкатыванием шариком, выявила их хоро­ шие эксплуатационные свойства в отношении износостойкости.

Обработка профильных ив частности сфериче­ ских поверхностей обкатыванием шариками может произ­ водиться по схеме, показанной на фиг. 173, а — одношариковыми

Весьма эффективно обкатывание шариками с целью упрочнения

галтелей, беговых дорожек и других поверхностей, которые по усло­ виям эксплуатации должны быть износостойкими и прочными. Здесь также проявляется преимущество обработки шариками, при­

1 В настоящее время освоено получение обкатыванием шариком поверхностей зеркального вида (13-г-14-го классов).

286

Нессе обкатывания и т. п., можно достигнуть значительного упроч­

нения.

Характерны результаты сравнительного исследования по упроч­

нению галтелей малого диаметра обкатыванием роликами, шари­

Фиг. 190. Шариковая накатка для обработки галтелей малого диаметра.

8 = 21,3%, НВ = 179). Эти валы имеют сильно напряженные участкигалтели переходов шеек в щеку, которые из-за ограниченности габа­ ритов имеют малые радиусы (0,8 мм) и, следовательно, высокие

коэффициенты концентрации напряжений. Обкатывание роликом производилось при давлении 200 кг, числе оборотов заготовки 30

в мин., числе проходов 5; диаметр ролика 18 мм, радиус контура ролика 0,8 мм. Обкатывание шариком производилось накаткой ори­ гинальной конструкции (фиг. 190), позволяющей работать с шари­ ками малого диаметра (в данном случае— 1,6 мм). Шарик 5 опи-

287

рается на опорный ролик 6, вращающийся на игольчатом подшип­ нике 3. Ось ролика 7 установлена в вилке 4, шарнирно закрепленной в штоке 9. Шарик удерживается в рабочем положении с помощью двух щек 1 со вставленными в них фиксаторами 2. Давление регули­ руется тарированной пружиной 8. Режим обкатывания шариком:

давление 40 кг, число оборотов заготовки 12 в мин., число проходов 5. Сравнительное исследование трех способов упрочнения галтелей

коленчатого вала позволило сделать следующие выводы:

Фиг. 191. Универсальное приспособление для обкатывания шариком сферических поверхностей.

1) в результате обкатывания роликом при давлении 200 кг уста­ лостная прочность повышается с 11,5 до 26,5 кг/мм2, т. е. на 130%, а при обкатывании шариком с давлением 40 кг — до 18,5 кг!мм2,

т. е. на 60,8%;

2)учитывая, что коленчатые валы компрессоров являются ответ­

ственными деталями, где не допускается наличие трещин (которые могут возникнуть при обкатывании с большим давлением), галтели следует обкатывать шариками;

3)с целью предотвращения поломок коленчатых валов на ком­

прессорах, находящихся в эксплуатации, целесообразно во время капи­

тальногоремонта производить обкатываниегалтелей коленчатыхвалов. Для обкатывания шариком выпуклых сферических поверхно­

стей может быть применено универсальное приспособление к токар­ ному станку (фиг. 191). Приспособление состоит из основания 4,

закрепляемого в суппорте токарного станка, в которое вставлена втулка 3, фиксируемая стопорным винтом 5. Во втулке 3 с помощью червяка, сидящего на рукоятке 9, и червячного колеса 6 вращается

штырь 8 с планкой 1, несущий на себе стойку 15. В отверстие стойки вставлена оправка 12 с опорными подшипниками 11, на которые опирается накатной шарик 2. Давление шарика при обкатывании регулируется пружиной 13, сжимаемой гайкой 14. Нижняя часть приспособления закрыта кожухом 7. Перемещая стойку по напра­

вляющему пазу, сделанному в планке 1, до касания шарика устано­ вочным сменным штифтом (радиус штыря равен радиусу обкатываемой сферы), вставляемым в отверстие штыря 8, устанавливают шарик в требуемое положение. После установки на требуемый радиус обкатывания стойка 15 фиксируется клином 10 с помощью двух винтов. Обкатывание производится поворотом рукоятки 9. С помо­ щью данного приспособления обрабатывались с одной установки три поверхности узких колец из алюминиевого сплава: внутрен­ няя и наружная цилиндрические и торцовая сферическая.

22. Раскатывание отверстий роликами и шариками

Раскатывание отверстий роликами и шариками с целью отделки отличается от калибрования применением раскаток не «жесткого»,

а упругого действия, значительно меньшими давлениями раска­ тывания, соответственно меньшими деформациями и обжатиями. Лишь в тех случаях, когда одновременно с отделкой ставится задача упрочнения поверхностного слоя металла, давления достигают

значительной величины.

Раскатывание отверстий роликами не полу­ чило широкого применения. Это можно объяснить главным образом

необходимостью приложения к роликам больших усилий, так как

даже в случае применения роликов относительно небольших разме­ ров площадь их контакта с поверхностью обрабатываемого отвер­ стия столь велика, что удельные давления и соответственно обжатия получаются незначительные. В результате исключалась возмож­ ность раскатывания отверстий в маложестких деталях, в частности во втулках, кольцах и трубах с малой толщиной стенок. Кроме того, роликовые раскатки, в большинстве случаев выполняемые с большим числом роликов, получаются громоздкими, вследствие чего этот метод может быть применен лишь для обработки отверстий большого диаметра (начиная с 200 -н 300 мм).

Примером конструктивного оформления и применения много­ роликовых раскаток может служить раскатка Ново-Краматорского завода (фиг. 192), предназначенная для обработки отверстий диа­ метром от 370 до 500 мм.

На фиг. 193 показано раскатывание отверстия большого диа­ метра многороликовой раскаткой на токарном станке.

Более совершенным способом отделки и упрочнения поверх­

ностей отверстий является раскатывание их пружиня­

щими шариками. Такие достоинства этого способа, как

сжата гайками 7 между шайбами 8. Натяг пружины регулируется гайками 7. При работе раскатки пружина давит на шариковые колодки 11, отталкивая их от центра к стенкам обрабатываемого отверстия; на верхнюю колодку давит головка болта 10, а на ниж­ нюю — шайба 8. Перемещение колодок в радиальном направлении ограничено винтами 1. В каждую из колодок вставлены и фикси­ рованы винтами 4 две оси 5, на которые напрессованы шариковые подшипники 3 (ГОСТ 6121—52).

На каждой паре подшипников свободно лежит шарик 13, положе­

ние которого определяется латунной скобой 12, привинченной

Фиг. 194. Двухшарпковая раскатка для обработки отверстий диаметром 120 мм

винтами 6 к боковым сторонам колодки 11. Отверстие в скобе, предот­ вращая выпадение шарика, должно обеспечивать его свободное вращение от трения о заготовку. Опора шарика на два свободно вращающихся на осях шариковых подшипника удовлетворяет основному условию нормального ведения процесса раскатывания: трение между шариками и обрабатываемой поверхностью заготовки больше, чем трение между шариком и опорой.

Величина давления шариков определяется свойствами обраба­ тываемого металла, исходной чистотой поверхности и требованиями,

предъявляемыми в отношении микрогеометрии и микротвердости детали. В больших пределах давление регулируется сменой пру­ жины, а в малых — натягом ее.

При обработке предварительно шлифованного отверстия (V7)

в цилиндре из стали 45 давление не превышало 20 кг. Остальные параметры режима раскатывания были следующие: скорость вра­ щения заготовки v — 90 м/мин., подача шариковой раскатки s = s — 0,28 мм/об, число проходов — 1, диаметр шарика 11 мм, смазка — машинное масло. Продолжительность раскатывания при длине цилиндра 135 мм — около 2 мин.

Как показали последние исследования, производительность

раскатывания может быть значительно повышена за счет увеличения скорости раскатывания до 300 м!мин и более.

292