Технология конструкционных материалов
.pdf510 |
Раздел VI. Обработка резанием |
Горизонтальные плоскости обрабатывают цилиндрическими (ширинойдо 120мм) иторцевыми фрезами (рис. 23.26, а, 6)\вертикальные плоскости — торцевыми (рис. 23.26, в) и концевыми (рис. 23.26, г); наклонные плоскости и скосы — торцевыми (рис. 23.26, д), концевы ми (рис. 23.26, ё) и угловыми (рис. 23.26, ж). Комбинированные по верхности — комбинированными фрезами (рис. 23.26, з). Для полу чения пазов и уступов применяют дисковые (рис. 23.26, и), концевые (рис. 23.26, к), фасонные (рис. 23.26, л), угловые (рис. 23.26, м) фре зы. Открытые пазы типа «ласточкин хвост» и Т-образные пазы обра батывают следующим образом: сначала прорезают паз прямоугольно го профиля концевой фрезой, а затем обрабатывают его концевой одноугловой (рис. 23.26, н) или Т-образной (рис. 23.26, о) фрезами. Шпоночные пазы фрезеруют концевыми (рис. 23.26, и), шпоночны ми (рис. 23.26, р) или дисковыми (рис. 23.26, с) фрезами. Фасонные поверхности обрабатываются фасонными фрезами (рис. 23.26, т).
23.5.4. Фрезерные станки
Взависимости от условий обработки и производства фрезерные стан ки подразделяются на станки общего и специального назначения. К станкам общего назначения относятся консольно-фрезерные (вер тикально-фрезерные, универсальные и широкоуниверсальные); бес- консольно-фрезерные (с неподвижной или поворотной шпиндель ной головкой, с круглым столом, с копировальным устройством); продольно-фрезерные (одностоечные горизонтальные или вертикаль ные, двухстоечные с двумя или более шпинделями).
К специальным станкам относятся копировально-фрезерные, шли це- и шпоночно-фрезерные, барабанно-фрезерные, фрезерные станки с ЧПУ и др.
Горизонтально-фрезерныестанки (рис. 23.27) имеют следующее уст ройство. В станине 1 станка размещена коробка скоростей. По верти кальным направляющим станины перемещается консоль 7. Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или специальном приспособле нии, получает подачу в трех направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим станины). Главным движением резания является вращение шпинделя 2. Коробка подач размещена в консоли. Хобот 3
Глава 23. Металлорежущие станки |
511 |
служит для закрепления подвески 5, поддерживающей конец фрезер ной оправки.
Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называют универ сальными. Они позволяют обрабатывать винтовые канавки на цилин дрических поверхностях с использованием делительной головки.
Вертикально-фрезерные станки (рис. 23.28) отличаются вертикаль ным расположением шпинделя. Основные узлы станка: станина 1, поворотная шпиндельная головка 2со шпинделем 3, стол 4, салазки 5,
2 3 5
Рис. 23.27. Горизонтально-фрезерный станок
Рис. 23.28. Вертикально-фрезерный станок
512 |
Раздел VI. Обработка резанием |
консоль 6. Главным является вращательное движение шпинделя. За готовка, установленная на столе, может получать подачу в трех на правлениях.
Продольно-фрезерныестанки, одностоечные и двухстоечные, с од ним или несколькими шпинделями, предназначены для обработки вертикальных, горизонтальных, наклонных плоскостей на заготовках большой длины и массой до 30 т или на группе заготовок одновремен но в условиях серийного производства. Особенностью станков этого типа является большая длина стола — до 12 м при ширине до 5 м. На рис. 23.29 показан продольно-фрезерный двухстоечный станок. Стол 2 станка, на котором устанавливают заготовку, имеет только продольное перемещение по направляющим станины 1. На каждой стойке 4 расположены фрезерные головки 3, которые могут переме щаться по их направляющим вверх и вниз. В верхней части стойки они соединены поперечиной 6, что повышает общую жесткость станка. По вертикальным направляющим стоек перемещается траверса 5.
3
Две верхние фрезерные головки 3 перемещаются по направляющим траверсы и могут поворачиваться на угол до 30°. Шпиндель каждой фрезерной головки при наладке станка может выдвигаться в осевом
Глава 23. Металлорежущие станки |
513 |
направлении на 100...200 мм. Вследствие отсутствия консоли станки этого типа имеют большую жесткость, что позволяет работать на по вышенных режимах резания.
Копировально-фрезерные станки предназначены для обработки сложных контуров концевыми фрезами по копиру. Различают кон турное и объемное копировальное фрезерование. Контурное фрезе рование применяют для обработки замкнутых профилей с прямоли нейной образующей (кулачки, шаблоны и т. д.), объемное — для по лучения сложных объемных поверхностей (пресс-формы, турбинные лопатки и т. д.).
На рис. 23.30 показан копировально-фрезерный станок для объем ного фрезерования. По направляющим станины 6 в продольном на правлении перемещается вертикальный стол 1. На столе устанавлива ют приспособления для закрепления заготовки и копира. На стойке 5 смонтирована головка 4, которая перемещается по вертикальным на правляющим стойки. Фрезерная головка и жестко соединенное с ней следящее устройство 3 со щупом 2 могут перемещаться вдоль оси шпинделя. Во время работы станка щуп 2 с усилием 1,5:..2,0 Н при жимается к копиру. При изменении усилия в следящем устройстве 3 возникают электрические сигналы, которые управляют движением фрезерной головки и обеспечивают поперечную (следящую) подачу фрезы в соответствии с профилем копира.
Заготовки обрабатываются специальными концевыми фрезами. Щуп и концевая фрезадолжны иметьодинаковые радиусыскругления.
Рис. 23.30. Копировально-фрезерный станок
^ 3 2 8 6
514 |
Раздел VI. Обработка резанием |
При контурном фрезеровании фрезе одновременно сообщаютдвиже ние в двух координатных направлениях (вертикальную и поперечную подачи) по заданной копиром программе. Вертикальная подача яв ляется задающей: в процессе фрезерования контура она остается по стоянной по величине и направлению в пределах заданного участка профиля. Поперечная подача является следящей: ее величина опре деляется командными импульсами, поступающими от следящего уст ройства. Профиль обрабатываемой поверхности зависит от соотно шения задающей и следящей подач. Результирующая подача фрезы относительно заготовки направлена по касательной к обрабатывае мой поверхности.
Объемные или фасонные поверхности обрабатывают отдельными строчками (полосками). Ширина полоски равна диаметру концевой фрезы. Обработка фасонных поверхностей производится последо вательно в вертикальной или горизонтальной плоскостях, при этом задающее движение меняет направление в конце каждой строчки (рис. 23.31). Вкопировально-фрезерных станках используютразличные механические, электромеханические и гидравлические следящие системы.
Рис. 23.31. Схема объемного фрезерования
23.5.5. Назначение и конструктивные особенности многоцелевых станков
Увеличение производительности и уровня автоматизации мелкосерий ного производства привело к созданию станков с числовым програм мным управлением (ЧПУ). Особое место среди этихстанков занимают
Глава 23. Металлорежущие станки |
515 |
многоцелевые, конструктивные особенности которых наиболее полно используют преимущества новых систем управления. К таким особен ностям относятся магазин инструментов, автооператор смены инст рументов, механизмы фиксации узлов при их позиционировании, многопозиционный стол для смены заготовок и приводы с широки ми диапазонами регулирования частот вращения и подач.
В зависимости от объема магазин может выполняться в виде ре вольверной головки (до 12инструментов), дисковым или барабанным (до 30...40 инструментов), цепным (до 100 инструментов) и может ус танавливаться на шпиндельной бабке, колонне, на столе или за пре делами станка.
Смена инструментов осуществляется автооператором. Наиболее характерными для многоцелевых станков являются механизмы авто матической смены инструментов, которые можно разделить на три группы:
1)с заменой шпиндельного устройства;
2)с заменой инструментов в одном шпинделе;
3)комбинированные.
Автоматическая загрузка заготовок выполняется с помощью мно гопозиционных столов.
Компоновка многоцелевых станков бывает вертикальной и гори зонтальной. Станки вертикальной компоновки используются для од носторонней обработки заготовок крупных деталей и выполняются по типу фрезерных или координатно-расточныхстанков с вертикаль но перемещающейся шпиндельной бабкой. Станки с горизонтальной компоновкой предназначены для обработки заготовок с двух — четы рех сторон и изготавливаются по типу горизонтально-фрезерных или горизонтально-расточных станков, оснащаются крестовым столом, вертикально перемещаемой шпиндельной бабкой, а в отдельных слу чаях — поперечно или продольно перемещаемой стойкой.
На многоцелевых станках выполняют предварительную и финиш ную сверлильно-фрезерно-расточную обработку сложнопрофильных деталей без их перебазирования.
23.6.Обработка на строгальныхидолбежныхстанках
На строгальных станках обрабатывают вертикальные, горизонталь ные и наклонные плоскости, канавки различного профиля, фасон ные поверхности и т. п. При строгании инструмент или заготовка
516 |
Раздел VI. Обработка резанием |
возвратно-поступательно перемещаются относительно друг друга. Это движение по образующей называют главным движением резания. Перемещение заготовки или инструмента перпендикулярно движе нию резания Обеспечивается движением подачи.
Строгальные станки подразделяют на поперечно-строгальные и продольно-строгальные. У поперечно-строгальных станков движение резания сообщается инструменту, а движение подачи передается на заготовку. У продольно-строгальных станков движение резания со общается заготовке, а движение подачи — инструменту.
При строгании (рис. 23.32, а) срезание припуска происходит во время рабочего хода, во время вспомогательного (обратного) хода за готовка возвращается в исходное положение. Перемещение заготов ки или инструмента на величину подачи в поперечном направлении осуществляется в конце вспомогательногохода. Для сокращения вре мени цикла при строгании скорость вспомогательного хода больше скорости рабочего.
Рис, 23.32. Схемыобработки на строгальных (а) идолбежных (б) станках
Резание при строгании имеет свои особенности. Силы резания действуют на резец только в период рабочего хода, а в период вспо могательного хода происходит охлаждение резца, что увеличивает его стойкость. Каждое врезание резца в заготовку при строгании сопро вождается ударной нагрузкой, поэтому резец должен быть более мас сивным и жестким.
У долбежных станков резец совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости (рис. 23.32, б). Движение резца вниз является рабочим, вверх — вспомогательным ходом. Движение, осуществляемое заготовкой, может быть продольным, поперечным
Глава 23. Металлорежущие станки |
517 |
и круговым. На долбежных станках производится обработка пазов, шпоночных канавок, уступов, круговое долбление наружных и внут ренних фасонных поверхностей.
23.6.1. Элементы режима резания при строгании (долблении). Устройство резцов
Скоростьрезания v(м/мин) при строгании и долблении (рис. 23.32) — это скорость прямолинейного движения ползуна с резцом при рабо чем ходе для поперечно-строгальных и долбежных станков, или ско рость рабочего хода стола для продольно-строгальных станков. Для строгальных станков с механическим приводом
Ьп
v=iooo’
а для станков с гидравлическим приводом и бесступенчатым регули рованием
где L — длина хода резца (или стола); п — число двойных ходов; к — отношение скорости рабочего хода ур к скорости вспомогательного хода vB.
Подача Бъ (мм) определяется характером обработки, типом резца и требованиями к шероховатости обработанной поверхности.
Глубиной резания t при строгании и долблении является кратчай шее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностя ми. Глубина резания зависит от припуска на обработку, характера об работки и мощности станка.
Если при строгании нет лимитирующих факторов, то глубину реза ния выбирают при получистовой обработке 1 ...2 мм, а при чистовой — 0,2...1 мм. В зависимости от требований к шероховатости обработан ной поверхности при строгании обычными резцами подача (мм/дв. ход) для чистовой обработки выбирается равной t/5...t/\0. Скорость ре зания ограничивается условиями обработки, обрабатываемым и инст рументальным материалами, жесткостью системы и может достигать 6...35 м/мин.
Для предотвращения заклинивания при резании строгальныерез цы делают изогнутыми (рис. 23.33). При прямом стержне сила реза
518 |
Раздел VI. Обработка резанием |
ния изгибает резец вокруг точки О, что вызывает внедрение резца в обрабатываемую заготовку, увеличивает глубину резания и приво дит к появлению задиров. При изогнутом стержне внедрение умень шается, а при нахождении вершины резца в опорной плоскости оно отсутствует, так как радиус изгиба Я равен вылету резца.
Рис. 23.33. Конструктивные особенности строгальныхрезцов: а — стержень резца прямой; б—стерженьрезца изогнутый
Долбежныерезцы проектируются изогнутыми вперед, так как они работают при вертикальном перемещении и формируют срезаемый слой металла своей нижней частью. Долбежные резцы бывают про ходные, прорезные и для шпоночных пазов.
Геометрические параметры строгальных и долбежных резцов те же, что и у токарных, но в связи с тем что строгальные резцы работа ют с ударом, передний угол у них на 5...10° меньше, чем у токарных. Задний угол а у строгальных резцов принимают 8...15°. Главный угол в плане фу проходных строгальных резцов 30...75°, вспомогательный угол в плане у проходных резцов ф, = 10...30°, а для отрезных резцов Ф, = 2...30.
23.6.2. Строгальные идолбежные станки
Для обработки заготовок небольших габаритных размеров (бООх хбООхЮО мм) применяют поперечно-строгальные станки. Для круп ногабаритных корпусных заготовок большой длины (2...12 м) приме няют продольно-строгальные станки.
Поперечно-строгальный станок (рис. 23.34) состоит из основа ния 7, станины 2, траверсы 3, которая двигается по вертикальным направляющим станины, и стола 4, установленного на траверсе кон-
Глава 23. Металлорежущие станки |
519 |
сольно. По верхним горизонтальным направляющим станины пере мещается ползун 7.Движениеползуназадаютлибо кулисным механиз мом, либо гидроприводом, размещенными в станине станка. На торце ползуна смонтирован вертикальный суппорт 6, который может пово рачиваться относительно продольной оси ползуна. Резец закрепляется в откидном резцедержателе 5. Движение подачи совершается во время холостого хода ползуна.
Рис.23.34. Поперечно-строгальный станок
Исполнительным механизмом продольно-строгальных станков яв ляется стол, несущий обрабатываемую заготовку, и два, а иногда че тыре суппорта (в зависимости от конструкции станка).
Исполнительным механизмом долбежного станка (рис. 23.35) яв ляются ползун 7с резцедержателем 6 и стол 4. На станине 1распола гается стойка 8 с направляющими для ползуна. Возвратно-поступа тельное движение резания совершает ползун с резцом. Прерывистое движение подачи в продольном, поперечном, а также круговом на правлениях сообщается заготовке путем перемещения салазок 2 и 3 со столом вокруг своей вертикальной оси. Управление станка осуществ ляется при помощи кнопочной станции 5.