Материаловедение и технология конструкционных материалов

зубьев. Ось верхнего притира расположена параллельно оси об­ рабатываемого колеса, а у других притиров оси вращения повер­ нуты под углом 3...100, что повышает эффективность обработки.

22.8. Обработка на протяжных станках

Протягивание — это механическая обработка внутренних

инаружных поверхностей с прямолинейной образующей при помощи многолезвийного режущего инструмента — протяжки.

Протягивание производится на универсальных и специальных протяжных станках (вертикальной и горизонтальной компо­ новки).

Главное движение при протягивании — поступательное дви­ жение протяжки. Заготовка при прямолинейном протягивании неподвижна. Это принципиальное отличие протягивания от дру­ гих видов механической обработки, т.е. при протягивании отсут­ ствует движение подачи. Снятие припуска обеспечивается тем, что размер каждого последующего зуба протяжки больше преды­ дущего. Каждый зуб протяжки только один раз участвует в обра­ ботке данной заготовки. Примеры деталей, обрабатываемых про­ тягиванием, приведены на рис. 22.41, а.

Различают свободное и координатное протягивание. При сво­ бодном протягивании обеспечивается размер профиля и малая шероховатость отверстия, при координатном — выдерживается еще и размер профиля относительно базовых поверхностей заго­ товки.

22.8.1. Режим резания и геометрические параметры протяжек

Скорость резания при протягивании — это скорость посту­ пательного движения ур протяжки относительно заготовки (рис. 22.41, б). Скорость резания выбирают исходя из требова­ ний к чистоте поверхности, ограничивается она технологически­ ми возможностями протяжных станков (обычно ир = 3...20 м/мин).

За величину подачи S 2, определяющую толщину слоя, срезае­ мого отдельным зубом протяжки, принимают разность размеров

ют круглые, шлицевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют острые режущие кромки, а в двух последних — скруглен­ ные, работающие по методу пластического деформирования. Раз­ личают также сборные протяжки со вставными ножами, осна­ щенные пластинками из твердого сплава.

Протяжка для внутреннего протягивания (рис. 22.41, в) с помо­ щью переднего хвостовика длиной 1г крепится в тяговом патро­ не 1 протяжного станка. У протяжки имеется шейка 12, переход­ ный конус 13, передняя направляющая 1Л, задняя направляющая 17

изадний хвостовик 18. Перечисленные элементы являются кре­ пежно-присоединительной частью протяжки. Ее рабочая часть состоит из режущих 1Ъи калибруюших 16зубьев. На схеме: 3 — обрабатываемая деталь, 2 — опорная шайба, 4 — протяжка, z0— величина срезаемого слоя за один рабочий ход протяжки. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкоразделительные канавки.

Геометрия зуба протяжки показана на рис. 22.42. Передние

изадние углы протяжки измеряют в плоскости, перпендикуляр­ ной к главной режущей кромке. Передний угол у выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала, задний угол а — в зависимости от требуемой точности обработки.

На задних поверхностях калибрующих зубьев в ряде случаев шлифуют фаску (ленточку) шириной / = 0,2... 1,2 мм, у которой задний угол а к = 0.

Шаг режущих зубьев tpпротяжки определяют в зависимости от длины L протягиваемой поверхности исходя из того, что в рабо­ те одновременно должно участвовать не менее двух-трех зубьев.

22.8.2. Протяжные станки

Протяжные станки подразделяют на несколько основных типов: по степени универсальности — станки общего назначения и специ­ альные; по назначению — станки для внутреннего и наружного протягивания; по направлению главного движения и степени автоматизации — станки с вертикальным и горизонтальным главным движением, станки непрерывного действия.

Основными характеристиками протяжного станка являются наибольшее тяговое усилие, длина рабочего хода и диапазон скоростей протягивания, меняющийся от 0,3 до 20 м/мин.

Процесс резания на протяжных станках рассмотрим на при­ мере работы горизонтально-протяжного станка (рис. 22.43), который используют для обработки внутренних поверхностей.

Рис. 22.43. Горизонтально-протяжной станок

Станок состоит из станины 1, насосной станции 2, гидроци­ линдра 3, каретки 4, опорного кронштейна 5 и корыта 6. Каретка с протяжкой перемещается по горизонтальным направляющим 7. Протяжку хвостовой частью вставляют в отверстие заготовки и за­ крепляют в патроне каретки 4. Каретка с протяжкой получает поступательное движение от штока гидроцилиндра. Это — глав­ ное движение vp. Заготовка устанавливается на опорную поверх­ ность кронштейна 5. Поступательное движение протяжке сооб­ щают до тех пор, пока она не выйдет из отверстия заготовки. После окончания протягивания протяжка извлекается из карет­ ки 4, которая возвращается в исходное положение (холостой ход их), и цикл обработки повторяется.

22.9. Обработка на шлифовальных станках

Шлифование — это процесс обработки металлов резанием при помощи абразивного инструмента с режущими элементами в виде зерен абразивных материалов, имеющих весьма высокую твер­ дость. Шлифование является чистовой, отделочной операцией, обеспечивающей высокую точность и малую шероховатость по­ верхности. В ряде случаев оно применяется для обдирочных работ со снятием слоя до 6 мм. Шлифованием обрабатываются детали как из мягких, так и твердых материалов.

22.9.1. Режим резания при шлифовании

Шлифование можно рассматривать как процесс суммарного микроцарапания и истирания обрабатываемого материала абра­ зивными зернами. Процесс резания при этом осуществляется, как правило, с большими отрицательными передними углами, что воз­ можно лишь при высокой твердости и теплостойкости абразив­ ного материала. При высоких скоростях шлифования (30 м/с и выше) интенсивное скольжение зерен по обрабатываемому ма­ териалу перед их врезанием приводит к значительному местному разогреву материала (свыше 900 °С), повышению его пластично­ сти и облегчению процесса смятия и среза. Шлифованием обра­ батываются цилиндрические и конические, плоские и фасонные поверхности, включая зубья зубчатых колес, резьбы и т.д.

Элементы срезаемого слоя при шлифовании относятся не к единичным режущим зернам, а к их совокупности — режу­ щей поверхности абразивного инструмента. Основными элемен­ тами режима резания при шлифовании являются окружная скорость круга ик, окружная скорость заготовки и„ глубина ре­ зания t и подача S.

Скоростью резания при шлифовании vK(м/с) называют линей­ ную скорость на наибольшей окружности шлифовального круга

vKnDn,

где D — диаметр круга, м; п — частота вращения, об/с.

Скоростью перемещения заготовки va при плоском шлифо­ вании называют скорость перемещения стола, а при круглом шлифовании — окружную скорость заготовки.

точность обработки, возможна обработка заготовок малой жест­ кости.

Наибольшее применение нашли четыре метода плоского шли­ фования (рис. 22.45). Обработку шлифованием проводят перифе­ рией и торцевой поверхностью круга. Заготовки 2 закрепляют на прямоугольных или круглых столах 1 с помощью магнитных плит или в зажимных приспособлениях. Возможно закрепление одной или нескольких заготовок одновременно.

Прямоугольные столы совершают возвратно-поступательные движения, обеспечивая продольную подачу. Подача круга на глу­ бину резания осуществляется в крайних положениях стола. По­ перечная подача необходима в тех случаях, когда ширина круга меньше ширины заготовки (рис. 22.45, а, б).

Круглые столы (рис. 22.45, в, г) совершают вращательное движение, обеспечивая круговую подачу. Остальные движения

г

Рис. 22.45. Схемы плоского шлифования: а, в — периферией круга; б, г — торцом круга

аналогичны движениям при шлифовании на прямоугольных столах. Более производительно шлифование торцом круга, так как одновременно в работе участвует большее число абразивных зерен.

На круглошлифовальных станках обрабатывают наружные поверхности заготовок типа тел вращения с прямолинейными образующими. Круглошлифовальный станок (рис. 22.46) состоит из станины 1, стола 2, передней бабки 3 с коробкой скоростей, шлифовальной бабки 4, задней бабки 5, привода стола 6. Эти станки подразделяются на простые, универсальные и врезные. На универсальных станках каждую из бабок можно повернуть на определенный угол вокруг вертикальной оси. Простые станки снабжены неповоротными бабками. У врезных станков отсутст­ вует продольная подача стола и процесс шлифования ведется по всей длине заготовки широким абразивным кругом с поперечной подачей.

При наружном круглом шлифовании возвратно-поступательное движение продольной подачи осуществляется столом с закреп­ ленной на ней заготовкой. Круговое движение подачи заготовки производится передней бабкой шлифовального станка, а попереч­ ное движение подачи шлифовальным кругом осуществляется вне зоны обработки на каждый ход стола. Такой способ круглого шлифования называют осциллирующим шлифованием.

Круглое шлифование цилиндрических поверхностей осуще­ ствляется по следующим схемам. При шлифовании с продольной подачей (рис. 22.47, а) заготовка вращается равномерно S Kp и совершает возвратно-поступательное движение S np. В конце

Глубинным шлифованием (рис. 22.47, в) за один проход сни­ мают слой материала на всю необходимую глубину. На шлифо­ вальном круге делают конический участок длиной 8... 12 мм. В ходе шлифования конический участок удаляет основную часть срезаемого слоя, а цилиндрический — зачищает обработанную поверхность. Поперечная подача отсутствует.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить правильное вза­ имное расположение цилиндрических и плоских (торцевых) по­ верхностей, шлифовальный круг заправляют по следующей схеме (см. рис. 22.47, г) и поворачивают на определенный угол. Шлифуют коническими участками круга. Цилиндрическую по­ верхность шлифуют с продольной подачей Snp и периодической подачей Snon на глубину резания.

На круглошлифовальных станках возможна также обработ­ ка конических поверхностей путем поворота стола или перед­ ней бабки.

Внутренним круглым шлифованием (рис. 22.47, д) обрабаты­ вают внутренние поверхности — сквозные и глухие, конические

ифасонные отверстия. Диаметр шлифовального круга составля­ ет 0,1...0,9 диаметра шлифуемого отверстия. Шлифовальному кругу 'сообщается высокая частота вращения, и она тем выше, чем. меньше диаметр круга. Обработка производится с продольной подачей, врезанием и шлифованием с планетарным движением круга. При планетарном движении шпиндель с кругом помимо главного движения совершает еще вращательное движение отно­ сительно оси обрабатываемого отверстия. Этот метод применяет­ ся при шлифовании заготовок больших размеров при обработке внутренних фасонных и торцевых поверхностей. Внутренние фасонные поверхности шлифуют специально заправленным кругом методом врезания.

Процесс шлифования на бесцентрово-шлифовальных стан­ ках характеризуется высокой производительностью. Заготовки обрабатывают в незакрепленном состоянии, и в них не делают центровых отверстий.

На станине 1 бесцентрово-шлифовального станка (рис. 22.48) установлены два круга: шлифующий — на бабке 2 и ведущий — на бабке 4. Каждый из кругов подвергается периодической прав­ ке с помощью механизмов 3 и 5. Заготовка вращается на ноже 6

иодновременно контактирует с обоими кругами. Чтобы заготовка