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

Рис. 12.5. Схема фрезерования направляющих станины станка на восьмишпиндельном продольно-фрезерном станке:

а – первым рядом шпинделей; б – вторым рядом шпинделей

специальных фрез. Такие станки позволяют обрабатывать направляющие станины за одну операцию при достаточно малом вспомогательном времени.

Таким способом осуществляют черновое, а затем – чистовое фрезерование, при котором создают искусствен- ный изгиб в середине специальным приспособлением с на- тяжным винтом. Прогиб станины зависит от ее длины и для станков средних размеров принимается 0,1–0,3 мм. После чистового фрезерования и снятия станины со станка на- правляющие ее приобретают выпуклость, благодаря чему станина в процессе эксплуатации станка значительно дольше сохраняет точность в требуемых пределах. Затем следует обработка крепежных и других отверстий, обычно на радиально-сверлильном станке. Обработку отверстий в станине с четырех сторон осуществляют с помощью по- воротного приспособления с электрическим, гидравличе- ским или пневматическим приводом. В единичном и мел- косерийном производстве обработку отверстий осуществ- ляют по разметке, а в серийном и крупносерийном произ- водстве – по кондукторам. Кондукторы для сверления отверстий, связанные размерами с обрабатываемыми плос- костями станины, базируют по этим плоскостям. Для свер- ления отверстий, не связанных с какой-либо обработанной поверхностью станины, например отверстия для крепления крышек, сверлятся с помощью накладных кондукторов,

271

устанавливаемых по контуру. Большинство отверстий в станине имеют резьбу, поэтому после сверления снимают или откидывают кондукторы, зенкуют или сразу нарезают резьбу в отверстиях. Как правило, обрабатывают отверстия с одной стороны станины, затем, повернув ее на 90°, при- ступают к обработке отверстий с другой стороны, и т.д.

После обработки отверстий направляющие станины подвергают закалке (чаще всего в серийном и крупносе- рийном производстве), которая повышает их износостой- кость. Поверхностная закалка направляющих станин осу- ществляется путем нагрева их ацетилено-кислородным пламенем или токами высокой частоты (ТВЧ). При газо- пламенной закалке глубина закаленного слоя составля- ет 3–5 мм, а твердость HRC 52–54. В результате закалки ТВЧ твердость поверхностного слоя повышают до HRC 45–52 при глубине до 2,5 мм.

Отделочную обработку направляющих производят в основном тремя способами: тонким строганием, шабре- нием и шлифованием. Выбор способа отделки направляю- щих станин зависит от размеров станины, требований в от- ношении точности обработки и шероховатости поверхно- сти, а также вида производства.

Тонкое строгание осуществляют на продольно- строгальных станках широкими резцами, имеющими режу- щее лезвие от 20 до 100 мм. На рис. 12.6 показан один из ти- поразмеров широкого резца для тонкого строгания. Режущая кромка резца должна быть установлена строго параллельно поверхности детали. Даже незначительный перекос вызыва- ет шероховатости на обработанной поверхности.

Припуск под тонкое строгание обычно не превыша- ет 1 мм и снимается за 2–3 прохода. Глубина резания на последнем проходе 0,03–0,07 мм, подача равна при- мерно половине длины режущей кромки резца. Скорость резания составляет 15–20 м/мин для резцов с режущими

272

Рис. 12.6. Широкий резец для чистового строгания станины

пластинами из быстрорежущей стали и 40–60 м/мин для резцов с твердосплавными пластинами. Шероховатость поверхности Ra = 0,63…2,5 мкм.

Шабрение направляющих станин в настоящее время применяют исключительно в единичном и мелкосерийном производстве. Этим методом получают высокую точность: отклонение от прямолинейности и параллельности плоско- стей не превышает 0,002 мм на длине 1000 мм.

Шабрение обычно осуществляют вручную при по- мощи инструмента, называемого шабером. Механическое шабрение производится посредством специальных станков, осуществляющих возвратно-поступательное движение ша- бера. Эти станки не получили распространения в связи с отсутствием сколько-нибудь существенных преимуществ по сравнению с ручным шабрением.

При шабрении применяют специальные шабровоч- ные линейки и шабровочные плиты. Процесс шабрения требует больших физических усилий и высокой квалифи- кации рабочего, весьма трудоемок, удлиняет цикл произ- водства, но обеспечивает очень высокую точность и харак- терный макрорельеф поверхности направляющих станин, хорошо удерживающий масло, благодаря чему повышается

273

износостойкость направляющих станин прецизионных станков.

В серийном и крупносерийном производстве станков нормальной точности в качестве отделочного способа об- работки направляющих станин применяют шлифование. Этот способ обеспечивает высокую точность и чистоту по- верхностей при одновременном снижении трудоемкости обработки по сравнению с шабрением в 4–5 раз, поэтому его широко используют при отделке закаленных направ- ляющих станин. Припуск под шлифование обычно остав-

ляют 0,2–0,3 мм.

Шлифование направляющих поверхностей станин производят на специальных плоскошлифовальных станках с подвижным столом или с подвижной колонной. Шлифо- вание направляющих станин осуществляют торцом или пе- риферией шлифовального круга. При обработке торцом обычно применяют чашечные шлифовальные круги. Схема шлифования направляющих станины чашечными шлифо- вальными кругами 1, 2, 3, 4 и 5 приведена на рис. 12.7.

Существует два спо- соба установки оси шлифо- вального круга относитель- но шлифуемой плоскости. По первому способу ось чашечного круга устанав- ливается перпендикулярно обрабатываемой плоскости. Поверхность при этом по- лучается чистая, но произ- водительность снижается,

так как работа всей поверхностью чашечного круга увеличи- вает нагрев и заставляет снижать режимы шлифования. При

274

установке оси шлифовального круга под углом 3–5° к обрабатываемой плоскости производительность увеличи- вается, но ухудшается чистота обработки. На практике ос- новной припуск с обрабатываемой плоскости удаляют при установке оси чашечного шлифовального круга под уг- лом 3–5°, а после получения требуемого размера несколько проходов производят шлифовальным кругом, ось которого устанавливают перпендикулярно шлифуемой поверхности направляющей станины.

Шлифование направляющих станин можно произ- водить периферией специально профилированных цилин- дрических шлифовальных кругов (рис. 12.8).

Рис. 12.8. Схема шлифования направляющих станины станка периферией шлифовальных кругов

Этот метод шлифования производительнее шлифова- ния торцами чашечных шлифовальных кругов на 3–40 %. Шероховатость поверхности после шлифования соответст- вует Ra = 0,32…1,25 мкм с отклонением от прямолинейно- сти в пределах 0,01–0,02 мм на 1000 мм длины.

В качестве окончательной отделочной операции мо- гут быть применены притирка или прецизионное поверхно- стное пластическое деформирование поверхности направ- ляющих станин.

Притирку направляющих станин повышенной точно- сти производят следующим образом. На направляющие с предварительно нанесенной пастой ГОИ накладывается

275

специальная контрольная плита соответствующего профи- ля, которой придается возвратно-поступательное движение по направляющим станины. В зависимости от размеров станины и качества обработки длительность притирки мо- жет продолжаться несколько часов. В связи с низкой про- изводительностью процесса и высокой вероятностью шар- жирования поверхностей направляющих станин абразив- ными составляющими пасты ГОИ этот процесс в реальном производстве применяют крайне редко.

Для исключения после строгания или фрезерования трудоемкой операции шабрения направляющих станин и для повышения их износоустойчивости применяют пре- цизионное пластическое деформирование путем обкатки роликами или наклепа шариками.

Для обкатывания направляющих станин применяют приспособления, показанные на рис. 12.9, которые пред- ставляют собой оправки с одним роликом и регулируемой величиной рабочего усилия.

Рис. 12.9. Оправка с регулируемой величиной рабочего усилия

276

Усилие на ролике 1 диаметром 50 мм регулируется от 0 до 600 кгс путем предварительного сжатия пружины 2 гайкой 3, а установка ролика фиксируется регулируемым упором 4. Приспособление с роликом диаметром 60 мм создает усилие до 1500 кгс, а с роликом диаметром 70 мм – до 3000 кгс. Приспособление для обкатывания устанавли- вают в резцедержателе продольно-строгального станка взамен резца. Обкатка производится с использованием прямого и обратного хода стола станка. Обычно приме- няют скорость обкатывания 15–20 м/мин (допускается до 30 м/мин) при подачах от 1 до 3 мм/дв. ход. Обкатывание чугунных направляющих производят всухую, без охлажде- ния. Обкатка обеспечивает шероховатость поверхности Ra = 0,32…1,25 мкм при исходной шероховатости поверхно- сти Ra = 2,5…5 мкм. После обкатывания образуются гладкая, как бы полированная поверхность и тонкий наклепанный износоустойчивый слой, твердость которого повышается примерно на 20 единиц по Бринеллю.

Наклепывание шариками осуществляется на про- дольно-строгальном или продольно-фрезерном станке по- средством специального инструмента-упрочнителя, пока- занного на рис. 12.10.

Рис. 12.10. Схема наклепывания направляющих станины станка

277

В стальном корпусе диаметром 200–250 мм укладыва- ются в несколько рядов стальные шарики диаметром 5–7 мм по 40–50 штук в ряд. Шарики выступают из корпуса пример- но на 0,5 мм. При работе корпус вращают с окружной скоро- стью порядка 30 м/с. Шарики приближаются к обрабатывае- мой поверхности на расстояние до 0,5 мм и под действием центробежной силы наносят удары, наклепывая поверхность направляющих станины, которая поступательно перемещает- ся со скоростью порядка 10 м/мин.

Глубина упрочненного слоя достигает 0,3–0,4 мм с повышением его твердости на 30–40 %. Шероховатость поверхности Ra = 0,32…1,25 мкм.

12.2. Технологические процессы обработки корпусных деталей

Корпусные детали являются базовыми элементами изделий. В корпусах обычно располагаются механизмы. К корпусным деталям относятся коробки скоростей и подач металлорежущих станков, блоки и цилиндры двигателей и компрессоров, корпуса редукторов, насосов и др.

Корпусные детали чаще всего изготовляют из чугун- ных или алюминиевых отливок, реже – из стальных отли- вок. Иногда корпуса изготавливают из сварных конструк- ций. Корпуса, как правило, имеют основные поверхности, называемые базовыми, которыми определяется положение корпуса в изделии. У большинства корпусов размеры этих поверхностей обуславливаются довольно жесткими допус- ками на отклонения от параллельности и перпендикулярно- сти. Кроме основных поверхностей в корпусах имеются

278

также вспомогательные поверхности, к которым относятся поверхности под крышки, фланцы, опоры для валов.

Корпусные детали всегда имеют отверстия, которые можно разделить на точные (основные), поверхности кото- рых служат опорами для валов, осей шпинделей, и вспомо- гательные – крепежные и смазочные.

Основные технические условия для корпусных деталей:

1.Отклонение от прямолинейности и параллельности основных поверхностей 0,05–0,1 мм на всю их длину, ше- роховатость поверхности Ra = 0,63…5 мкм.

2.Основные отверстия обрабатываются по 7–8-му

квалитету точности с шероховатостью поверхности

Ra = 0,32…2,5 мкм, а иногда Ra = 0,04…0,16 мкм. Погреш-

ность формы отверстия 0,5–0,7 от допуска на отверстие.

3. Допуски на межосевые расстояния отверстий под валы и оси зависят от их назначения. Если на валах или осях монтируются цилиндрические зубчатые передачи, то допуск принимается от 0,02 до 0,1 мм. Допуски на от- клонение от параллельности осей – в пределах допуска на межосевое расстояние, на отклонение от перпендику- лярности осей для конических и червячных передач –

впределах 0,02–0,06 мм.

4.Допуски на отклонение от соостности отверстий –

впределах половины допуска на диаметр меньшего из от- верстий.

5.Отклонение от перпендикулярности опорных тор- цов к осям отверстий допускается в пределах 0,01–0,05 мм на 100 мм длины радиуса.

Высокие требования к размерам корпусных деталей объясняются тем, что от их точности часто зависит общая точность изделия.

279

Обработку корпусных деталей выполняют в следую- щем порядке:

–в первую очередь обрабатывают базирующие по- верхности и крепежные отверстия, которые могут быть ис- пользованы при последующей установке заготовки;

–во вторую очередь обрабатывают все плоские по- верхности;

–в третью очередь обрабатывают основные отверстия. При этом для корпусов нежесткой конструкции при-

меняют повторную (проверочную) обработку базовых по- верхностей после черновой обработки всех плоских по- верхностей и основных отверстий. Однократно обрабаты- вают весьма жесткие конструкции корпусов при точных методах выполнения заготовки.

– в последнюю очередь производят окончательную (отделочную) обработку, например шлифование, или дру- гие отделочные операции.

В случае, когда сначала обрабатывают плоскости, а затем – основные отверстия, способ обработки получил наименование обработки от плоскости. При использовании в качестве установочной базы отверстия и прилегающего к нему торца процесс называют обработкой от отверстия.

Целесообразность обработки от плоскости или от от- верстия зависит от ряда условий, а именно: от точности заго- товки, требуемой точности обработки, производственной программы (допустимой сложности приспособлений) и дей- ствующего парка оборудования. Для средних и малых раз- меров корпусных деталей, где перестановки их в процессе обработки не вызывают трудностей, понятие обработки от плоскости или от отверстия теряет свое значение. В этом

280