книги / Основы технологии машиностроения. Методы обработки заготовок и технологические процессы изготовления типовых деталей машин

пускается в пределах 0,01–0,05 мм на длине 1000 мм. Для прецизионных станков отклонение от прямолинейности и параллельности направляющих станин должно быть меньше в 5–10 раз.

Шероховатость поверхности направляющих станин

Ra = 0,02…0,08 мкм.

Заготовками для станин, как правило, служат отливки из серого чугуна СЧ 20, СЧ 25 и СЧ 30. Реже станины де- лают из стали – сварными.

Технологическая последовательность механической обработки станин для всех видов производства принципи- ально одинакова и заключается в следующем:

–черновая обработка плоскостей основания и на- правляющих;

–чистовая обработка тех же плоскостей;

–обработка крепежных и других отверстий;

–отделочная обработка плоскостей направляющих. Заготовки литых станин поступают на механическую

обработку с припусками, подлежащими обработке на всех поверхностях направляющих. Заготовки сварных станин имеют меньшие припуски на механическую обработку и бо- лее правильную геометрическую форму.

Затвердевание металла отливки станины в процессе охлаждения происходит неравномерно, так как вначале затвердевают более тонкие части отливки (стенки, ребра

ит.п.), а затем – более массивные (направляющие, прили- вы и т.п.). Это препятствует одновременному, равномер- ному сокращению объема металла при кристаллизации

ивызывает появление внутренних остаточных напряже-

261

ний. Механическая обработка станин в напряженном со- стоянии приводит к перераспределению напряжений и, как следствие, – к деформации заготовки.

Чтобы обеспечить точность станка на длительный период, в машиностроении осуществляют мероприятия, устраняющие внутренние остаточные напряжения в обра- батываемых заготовках станин. К их числу относятся кон- структивные мероприятия (равномерное распределение ме- талла между всеми частями заготовки станины, устранение резких переходов и др.), присадки в чугун никеля и хрома, способствующие уменьшению внутренних напряжений, а также технологические мероприятия, в частности так на- зываемое старение. Старение производят после черновой обработки с целью исключения внутренних напряжений, возникающих как при кристаллизации металла заготовки, так и при предварительной механической обработке. Обя- зательному старению подвергают станины станков особо высокой точности и прецизионных станков.

Естественное старение производится обычно после обдирки (черновой обработки плоскостей основания и на- правляющих): станина вылеживается в цехе или, еще лучше, на открытом воздухе вне цеха от 10 дней до 6–8 месяцев.

Искусственное старение производится несколькими способами. Наиболее применяемый способ – нагрев в пе- чи (электрической, нефтяной и др.) до 500–550 °С в тече- ние 12–15 ч, выдержка при этой температуре 4–6 ч и ох- лаждение в печи до 200 °С в течение 8–10 ч. Для прецизи- онных станков это время увеличивается в 2–3 раза с по- вышением температуры нагрева до 600–650 °С.

Значительно реже применяют снятие напряжений «об- стукиванием» подвешенной отливки пневматическим мо- лотком в течение 1–2 ч или многократным встряхиванием.

262

Перед механической обработкой отливки станин под- вергаются обрубке литников, прибылей и др., а также очист- ке поверхностей от остатков формовочной смеси и пригара.

Для повышения износостойкости направляющих ста- нин помимо присадки в чугун никеля и хрома на ряде заво- дов производят поверхностную закалку направляющих станин ацетилено-кислородным пламенем или токами вы- сокой частоты до твердости НВ 450–600.

Наряду с этим в практике станкостроения в конст- рукциях станков применяют стальные накладные направ- ляющие, которые после обработки (цементация и закалка) прикрепляют к предварительно обработанным поверхно- стям литой станины в виде отдельных пластин или целой ленты с последующим шлифованием. Применение наклад- ных направляющих повышает стойкость трущихся поверх- ностей в 5–10 раз. Применяют иногда пластмассовые на- правляющие, устанавливаемые обычно на подвижных час- тях станка или механизмов отдельными секциями в виде подкладок.

Сварные станины отличаются от литых станин тем, что, обеспечивая ту же жесткость, они обладают большей износостойкостью и меньшей металлоемкостью. Направ- ляющие сварных станин изготавливают из специального профильного проката, а основание, ребра жесткости, коры- то и другие составные части – из листовых штамповок, со- бираемых и свариваемых в специальных поворотных при- способлениях.

Припуски на обработку станин больших станков в ин- дивидуальном и мелкосерийном производстве принимают от 12 до 25 мм на сторону, а для станин средних станков в серийном и крупносерийном производстве – 6–8 мм.

263

В индивидуальном и мелкосерийном производстве станины обрабатывают по разметке на универсальном обо- рудовании с применением простейших приспособлений. Обработка станин в мелкосерийном и единичном произ- водстве начинается с разметки, которая заключается в на- несении рисок рейсмасом. При разметке проверяют геомет- рические размеры и правильность формы главных элемен- тов отливки с выявлением образованных формовочными стержнями перекосов внутренних плоскостей отливки от- носительно внешних плоскостей, а также равномерно рас- пределяют припуски на обработку. С помощью разметоч- ных рисок устанавливают отливку станины на станках на первых операциях, проверяют правильность положения режущих инструментов на тех же операциях и при обра- ботке крепежных и других отверстий.

Конструктивные особенности, вес (масса), габарит- ные размеры, параметры точности, а также годовой выпуск определяют технологический процесс обработки станины и выполнение отдельных операций.

Станины тяжелых и уникальных станков, изготавли- ваемых в единичном и мелкосерийном производстве, как правило, начинают обрабатывать с направляющих, что по- зволяет своевременно выявить литейный брак.

Обработку станин токарных, продольно-строгальных, продольно-фрезерных, расточных и других станков сред- них размеров обычно начинают с основания – базисной по- верхности. На этой первой операции станины устанавли- вают по черным (необработанным) поверхностям направ- ляющих, которые в данном случае являются установочны- ми технологическими базами. Это позволяет на следующей операции снимать с направляющих слой металла неболь- шой толщины, обеспечивая сохранение наиболее плотного, однородного и износоустойчивого слоя металла на направ-

264

ляющих, подвергающихся наиболее интенсивному изнаши- ванию при работе станка. Установку заготовки станины на первой операции по разметке производят с помощью клиньев или домкратов. Для того чтобы установить заго- товку станины в горизонтальном направлении, применяют винтовые упоры.

Закрепление заготовки на столе станка в условиях единичного и мелкосерийного производства производят обычными прихватами, количество которых должно быть достаточным для обеспечения неподвижности заготовки под действием усилий резания.

В серийном и крупносерийном производстве приме- няют высокопроизводительные многорезцовые и много- шпиндельные станки и быстродействующие приспособле- ния. В табл. 12.1 приведен технологический маршрут обра- ботки станины токарно-винторезного станка средних раз- меров в серийном и крупносерийном производстве.

Т а б л и ц а 1 2 . 1

Технологический маршрут обработки станины токарно-винторезного станка

О к о н ч а н и е т а б л . 1 2 . 1

Всерийном и крупносерийном производстве установ- ку заготовки станины на первой операции осуществляют не по разметке, а с помощью специальных приспособлений.

На рис. 12.1, а показано приспособление с винтовыми зажимами для установки и закрепления станины при обра- ботке основания, а на рис. 12.1, б – для обработки направ- ляющих станины.

Вкрупносерийном производстве, как правило, приме- няют приспособления с более совершенными зажимами, чем винтовые – пневматическими и гидравлическими.

Метод обработки плоскости основания станины за- висит от ее контура, величины припуска и серийности производства.

Обработку основания станины токарных станков мож- но осуществлять строганием, фрезерованием и обдирочным шлифованием. Следует отметить, что обдирочное шлифова- ние сегментными шлифовальными кругами на плоскошли- фовальных станках с прямоугольным столом экономически оправдано при снятии достаточно малых припусков – поряд-

266

Рис. 12.1. Приспособление для установки и закрепления станины при обработке: а – основания станины;

б – направляющих станины

ка 2–3 мм. Такие припуски встречаются у заготовок станин только в тех случаях, когда обработка производится без раз- мера («на верность»), то есть снимают припуск, чтобы полу- чить чистую, обработанную поверхность.

В индивидуальном и мелкосерийном производстве обработку основания и привалочных (под переднюю бабку

267

и коробку подач) поверхностей начерно и начисто произ- водят строганием на продольно-строгальных станках. Чер- новое строгание при больших припусках (15–20 мм) осу- ществляют 2–3 резцами, закрепленными в резцедержателе суппорта. Широко применяют при строгании одновремен- ное использование нескольких суппортов. Наклонные по- верхности направляющих станин целесообразно строгать, особенно начисто, специальными фасонными резцами. В условиях, когда установку станины производят по разме- точным рискам, а приспособления не применяют, весь профиль направляющих должен быть размечен на торцовой поверхности станины. По этой разметке производят черно- вую обработку.

При серийном и крупносерийном производстве стро- гание направляющих станины производят по шаблону- «габариту» 1, прикрепляемому к торцу заготовки (рис. 12.2), что позволяет исключить разметку.

Применение «габарита» по- зволяет сократить вспомога- тельное время на пробные прохо- ды, измерения, установку резцов.

Строгание, особенно чис- товое, связано с систематиче- скими измерениями специаль- ными шаблонами.

Фрезерование направля- ющих станин в 2–3 раза произ- водительнее строгания и при се- рийном и крупносерийном про-

изводстве ниже по себестоимости. Фрезерование направ- ляющих станин на продольно-фрезерном станке можно осуществлять стандартными фрезами за одну установку, но за несколько переходов с многочисленной сменой фрез. Это существенно увеличивает вспомогательное время.

268

На рис. 12.3 показано такое фрезерование за семь переходов.

Рис. 12.3. Схема фрезерования направляющих станины станка со сменой фрез

При такой схеме фрезерования направляющих стани- ны приходится семь раз переставлять фрезы и шпиндели, что требует больше времени, чем строгание. Можно произ- водить обработку направляющих станины такими же фре- зами за семь операций с переустановкой обрабатываемой станины.

Отличие от предыдущей обработки заключается в том, что время на переустановку фрез приходится затрачивать на партию станин, а не на каждую станину, и время вспомо- гательное становится подготовительно-заключительным. Однако при этом увеличивается вспомогательное время на установку, закрепление и снятие станин, что вместо одно- го раза приходится делать семь раз. Такой метод фрезерова- ния целесообразно применять при больших партиях станин.

269

Фрезерование направляющих станины можно про- изводить специальным набором фрез (рис. 12.4) на двух- или четырехшпиндельном продольно-фрезерном станке.

Обе горизонтальные фре- зерные бабки вращают оправку, на которой закре- плен набор фрез в соответ- ствии с профилем направ- ляющих станины. Вспомо- гательное время затрачива- ется лишь на установку, закрепление и снятие дета-

ли. Этот метод достаточно производителен, однако имеет существенные недостатки. В наборе четыре фрезы стандарт- ные, а остальные – специальные, что увеличивает их перво- начальную стоимость. Заточка фрез, входящих в набор, го- раздо сложнее и дороже, чем одиночных фрез, так как кроме затачивания режущих кромок приходится строго соблюдать требуемые диаметры у всех фрез набора. Если у одной фре- зы выкрошилась часть зуба, то приходится снимать значи- тельный слой металла при заточке фрез из-за необходимости соблюдения размеров диаметров. Это удорожает заточку и сокращает срок службы сборного инструмента.

При серийном и крупносерийном производстве целе- сообразно применять специальные многошпиндельные продольно-фрезерные станки, отличающиеся от универ- сальных продольно-фрезерных станков тем, что фрезерные бабки расположены по обе стороны стоек. На таких станках направляющие станины обрабатывают в основном стан- дартными фрезами.

На рис. 12.5 показана схема фрезерования направ- ляющей станины станка на восьмишпиндельном продоль- но-фрезерном станке с двумя рядами фрезерных бабок. Об- работка производится 19 фрезами, из которых только 5

270