Материаловедение и технология конструкционных материалов

592 Раздел VI. Обработка резанием

ваны нижний б и верхний 4 суппорты. Суппорты служат для за­ крепления резцов.

Особенность обработки заготовок на многорезцовых полуав­ томатах заключается в том, что нижний суппорт имеет только продольную подачу, а верхний — только поперечную. Поэтому на нижнем суппорте закрепляют резцы, работающие с продоль­ ной подачей, а на верхнем суппорте — с поперечной (подрезные, прорезные, фасонные, для обтачивания фасок). При наладке многорезцового полуавтомата резцы устанавливают и закреп­ ляют относительно заготовки так, чтобы одновременно обраба­ тывалось несколько поверхностей.

На многорезцовых токарных полуавтоматах обтачивают толь­ ко наружные поверхности заготовок: цилиндрические, кониче­ ские, фасонные, плоские торцевые, кольцевые канавки, фаски. На рис. 22.7, б показана обработка ступенчатого вала одновре­ менно четырьмя проходными резцами, четырьмя прорезными резцами и одним подрезным.

Вследствие большой трудоемкости наладки многорезцовых полуавтоматов, связанной с двухкоординатной выверкой резцов, целесообразно при токарной обработке сложнопрофильных валов использовать копировальные полуавтоматы. Наличие в конст­ рукции этих станков гидрокопировального суппорта позволяет обрабатывать основной профиль детали одним резцом по копи­ ру и использовать для прорезания канавок и подрезания торцов резцы, установленные на поперечных суппортах.

22.2.6. Многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы

Токарные автоматы и полуавтоматы используются в массо­ вом и крупносерийном производстве для многоинструментальной обработки заготовок. Высокая производительность достигается автоматизацией рабочих и вспомогательных ходов, а также их совмещением. Компоновка и конструктивные особенности токар­ ных автоматов и полуавтоматов определяются уровнем требуемой производительности, степенью сложности изготовляемых дета­ лей, видом и размерами заготовок.

Токарные автоматы и полуавтоматы бывают одно- и много­ шпиндельные. В зависимости от расположения шпинделей их разделяют на горизонтальные и вертикальные. Также выпускают

ней стойке смонтирован шпиндельный блок 3, а в задней — короб­ ка скоростей 6. Обработка ведется инструментами, закрепленными в поперечных суппортах 4, которые установлены против каждого из шпинделей в зажимных устройствах кареток осевого суппор­ та 7. Поворот шпиндельного блока влечет за собой перемещение заготовки на следующую позицию, где продолжается ее обработка новым набором инструмента. Предпоследняя позиция является позицией окончательной обработки и отрезки готовой детали от прутка. На последней позиции пруток подается до упора, а далее совершается новый цикл обработки.

Ц'

1. iK

А

■чЬт Т к и

- г ! 2 * 1S г

у

1 ■

Рис. 22.9. Токарный вертикальный многошпиндельный полуавтомат роторной обработки

Вертикальный многошпиндельный полуавтомат роторной обработки показан на рис. 22.9. На станине 1 установлена кару­ сель 2, в которой смонтированы шпиндели 3. На центральной ко­ лонне 5 закреплены кортикальные суппорты 4. Обрабатываемую заготовку зажимают в патроне шпинделя, от которого она полу­ чает вращательное движение и. Карусель вместе со-шпинделями совершает медленное вращательное движение S. С такой же ско­ ростью и в том же направлении вращается колонна с суппортами. При вращении карусели и колонны заготовки обрабатываются инструментами, закрепленными в суппортах с вертикальной по­ дачей SB. За один оборот карусели и колонны обработка закан­ чивается.

22.3. Обработка на сверлильных станках

Сверление — это метод получения отверстий в сплошном ма­ териале. Сверлением получают сквозные и глухие отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия с целью увеличения их размера, повышения точности и снижения ше­ роховатости поверхности.

22.3.1. Режим и силы резания при сверлении

Процесс сверления осуществляется в результате сочетания вра­ щательного движения инструмента вокруг оси (главное движение) и его поступательного движения вдоль оси (подача).

Процесс резания при сверлении протекает так же, как и при точении, но с некоторыми особенностями:

□ в работе одновременно участвуют несколько режущих кро­ мок;

и передние и задние углы в каждой точке главных режущих кромок различны;

□в зоне перемычки, которая скоблит, выдавливает металл и работает с минимальными скоростями резания, передние углы малы;

□условия обработки из-за перепада скоростей резания вдоль главных режущих кромок различны;

□при работе сверло погружено в металл, что затрудняет по­ дачу СОЖ и удаление стружки из зоны резания.

За скорость резания v при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла (рис. 22.10). Цодачей S0(мм/об) называется величина перемеще­ ния сверла вдоль оси за один оборот. Поскольку сверло имеет две режущие кромки, то подача, приходящаяся на каждую кромку, S z = S 0/2. Глубина резания t (мм) при сверлении отверстия в сплош­ ном материале составляет половину диаметра сверла t = D/2.

В процессе резания сверло испытывает сопротивление со сто­ роны обрабатываемого материала. Равнодействующую сил сопро­ тивления, приложенную в некоторой точке А режущей кромки, можно разложить на три составляющие Рх, Руи Рг(рис. 22.11).

Рис. 22.10. Схемы сверления (а) и рассверливания (б)

Рис. 22.11. Силы, действующие на сверло

Составляющая Рх направлена вдоль оси сверла. В этом же на­ правлении действует на поперечную режущую кромку сила Ри. Сумма всех указанных сил, действующих на сверло вдоль оси х, называется осевой силой Ра. Сила Ра сжимает сверло вдоль про­ дольной оси и действует на механизм движения подачи. Радиаль­ ные составляющие Руравны и направлены навстречу друг другу. Сила Рг создает на сверле крутящий момент, скручивающий сверло, и действует на механизм привода главного движения.

Так как в направлении перемещения сверла действуют силы Р0и Рг, то для них можно определить работу и мощность, затра­ чиваемые на резание:

N = N + N

реэ о ” iV г>

где N0, N2 — мощности, затрачиваемые соответственно на дви­ жение подачи и вращение при сверлении.

В большинстве случаев при сверлении N0 « N z и потому ве­ личиной Na пренебрегают, считая N p^ ~ Мл/9750, где М — суммарный момент от сил сопротивления резанию, Н ■м; п — частота вращения, м и н 1. Значения М и Р0 определяют по эмпи­ рическим формулам. используют при выборе мощности стан­ ка, а величину Рв— при проверке прочности механизма движения подачи по допустимой нагрузке.

22.3.2. Вилы режущих инструментов.

Элементы и геометрия спирального сверла

Обработка заготовок на сверлильных станках проводится сверлами, зенкерами, развертками, метчиками и комбиниро­ ванными инструментами.

Сверла по конструкции разделяются на спиральные, центро­ вочные и специальные. Наибольшее распространение получили спиральные сверла (рис. 22.12), состоящие из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3. Назначение хвостовика — за­ крепление сверла в шпинделе. Лапка служит для выбивания сверла из шпинделя и предохранения хвостовика от забоин. Ра­ бочая часть состоит из режущей 1 и направляющей 5 частей. Во избежание защемления сверла на нем делают обратный ко­ нус в сторону хвостовика. На режущей части различают две глав­ ные режущие кромки 11 (образованные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей и выполняющие основную работу резания), поперечную режущую кромку 12 (перемычку) и две вспомогательные режущие кромки 9. На цилиндрической части сверла вдоль винтовой канавки расположены две узкие ленточ­ ки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

Геометрические параметры сверла определяют условия его ра­ боты. Передний угол у измеряют в главной секущей плоскости

Рис. 22.12. Части, элементы и углы спирального сверла

II—II, перпендикулярной главной режущей кромке. Задний угол а измеряют в плоскости I—I, параллельной оси сверла. Передний и задний углы в различных точках главной режущей кромки различны. У наружной поверхности сверла угол у наибольший, а угол а наименьший.

Угол при вершине сверла 2ф измеряют между главными ре­ жущими кромками. Его значение зависит от обрабатываемого материала и изменяется в пределах 70...150°.

Угол наклона поперечной режущей кромки \j/ измеряют меж­ ду проекциями главной и поперечной режущей кромок на плос­ кость, перпендикулярную оси сверла. Для стандартных сверл он колеблется в пределах 50...55°.

Угол наклона винтовой канавки со измеряют по наружному диаметру. С увеличением угла со увеличивается передний угол у, что облегчает процесс резания и выход стружки. Угол ю состав­ ляет 8...30°.

Сверлением обрабатывают отверстия диаметром до 80 мм, при­ чем отверстия диаметром до 30 мм сверлят, а большие — рас­ сверливают. Сверление применяется как предварительная обра­ ботка при изготовлении точных отверстий.

Зенкерами (рис. 22.13, a-в) обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно про­ сверленные отверстия. В отличие от сверл зенкеры имеют три или четыре главные режущие кромки и не имеют поперечной кромки. Режущая часть 1 выполняет основную работу резания. Калибрующая часть 5 служит для направления зенкера в отвер­ стии и обеспечивает необходимую точность и шероховатость по­ верхности (остальные условные обозначения такие же, как и для сверла).

- = Р ~ — З 5»

3 :

Рис. 22.13. Инструмент для обработки отверстий на сверлильных станках: а—в — зенкеры; г—е — развертки; ж — метчик

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делятся на цилин­ дрические (рис. 22.13, а), конические (рис. 22.13, б) и торцевые

(рис. 22.13, в). Зенкеры бывают цельные с коническим хвосто­ виком (рис. 22.13, б) и насадные (рис. 22.13, в). Отверстия диа­ метром 20...40 мм обрабатывают дельными, а свыше 30 мм — насадными зенкерами.

Окончательную обработку отверстия осуществляют разверт­ ками. По форме обрабатываемого отверстия различают цилин­ дрические (рис. 22.13, г) и конические (рис. 22.13, д) развертки. Развертки имеют 6... 12 главных режущих кромок, расположен­ ных на режущей части 7 с направляющим конусом. Калибрую-

На сверлильных станках кроме сверления, зенкерования и раз­ вертывания выполняют (рис. 22.15):

□ цекование — обработку поверхности торцевым зенкером для достижения перпендикулярности ее к оси отверстия;

Рис. 22.15. Схемы обработки на сверлильном станке:

а — цекование; б, в — зенкование; г — нарезание резьб; д —

получение сложного профиля

□зенкование—получение в имеющихся отверстиях цилинд­ рических или конических углублений под головки винтов, бол­ тов, заклепок с помощью зенковок;

□нарезание резьб с помощью метчиков;

О. получение отверстий сложного профиля с помощью комби­ нированного режущего инструмента.

22.3.4. Радиально-сверлильные станки

На радиально-сверлильных станках путем перемещения шпин­ дельной головки обрабатывают отверстия, расположенные на зна­ чительном расстоянии друг от друга в крупногабаритных заго­ товках.

Радиально-сверлильный станок показан на рис. 22.16. К фун­ даментной плите / прикреплена неподвижная колонна 2 с пово­ ротной гильзой 3, по которой перемещается в вертикальном на­ правлении и устанавливается в нужном положении с помощью механизма 5 траверса 4. По горизонтальным направляющим траверсы перемещается шпиндельная головка 6, в которой рас­ положены коробка скоростей 7 и коробка подач 8. Шпиндель 9 с инструментом получает главное вращательное движение и вер­ тикальную подачу. Заготовку закрепляют на столе 10. Инстру­ мент устанавливают в рабочее положение поворотом траверсы