Posobie_TKM

(рис. 5.10, и) захватывает при строгании большую глубину резания, чем снижает точность обработки детали. Поэтому при строгании нужно пользоваться изогнутыми резцами.

Протягивание является высокопроизводительным методом обработки деталей разнообразных форм, обеспечивающим высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Применяется протягивание в крупносерийном производстве.

При протягивании используется сложный инструмент – протяжка. За каждым формообразующим зубом вдоль протяжки изготавливается ряд зубьев постепенно увеличивающейся высоты. Процесс резания при протягивании осуществляется на протяжных станках при поступательном главном движении инструмента относительно неподвижной заготовки за один проход. Движение подачи отсутствует. За величину подачи sz принимают подъем на зуб, т.е. разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; sz является одновременно и глубиной резания.

Протяжные станки предназначены для обработки внутренних и наружных поверхностей. По направлению главного движения различают станки: вертикальные и горизонтальные. Схемы обработки заготовок на протяжных станках представлены на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Схемы обработки заготовок на протяжных станках

Отверстия различной геометрической формы протягивают на горизонталь- но-протяжных станках для внутреннего протягивания. Размеры протягиваемых отверстий составляют от 5 до 250 мм.

Цилиндрические отверстия в заготовках 1 протягивают крупными протяжками 2 (рис. 5.11, а) после сверления, растачивания или зенкерования, а также литые или штампованные отверстия. Многогранные отверстия (треугольные, квадратные и др.) протягивают протяжками, форма зубьев которых в попереч-

151

ном сечении соответствует профилю протягиваемого паза (рис. 5.11, б). По аналогичной схеме протягиваются шпоночные и другие пазы. Шлицевые отверстия с различным профилем протягивают многошлицевыми протяжками, формирующими одновременно весь профиль отверстия (рис. 5.11, в). Винтовые шлицы протягивают протяжкой, зубья которой расположены по винтовой линии, с приспособлением, обеспечивающим дополнительное вращение протяжки или заготовки (рис. 5.11, г). Наружные поверхности различной геометрической формы протягивают на вертикально-протяжных станках для наружного протягивания.

5.3.4. Обработка заготовок на станках фрезерной группы

Фрезерование – высокопроизводительный и наиболее распространенный метод обработки поверхностей заготовок многолезвийным режущим инструментом – фрезой. На фрезерных станках можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности различной конфигурации, прорезать прямые и винтовые канавки, нарезать наружные и внутренние резьбы, обрабатывать зубчатые колеса и выполнять другие работы.

Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы, а вспомогательным поступательное перемещение заготовки. Движение подачи может быть и вращательное движение заготовки вокруг оси вращающегося стола или барабана (карусельно-фрезерные, барабанно-фрезерные станки). Каждый режущий зуб при вращении фрезы врезается в заготовку и осуществляет резание только в пределах определенного угла поворота фрезы, а затем вращается в холостую до следующего врезания. Таким образом, особенностью процесса фрезерования является периодичность и прерывистость процесса резания каждым зубом фрезы, причем процесс врезания зуба сопровождается ударами.

Конструкции фрезерных станков многообразны: бывают станки универсальные, специализированные и специальные. Сущестуют горизонтально- и вертикальнофрезерные, продольнофрезерные, карусельнофрезерные, барабаннофрезерные, копировально-фрезерные, станки с ЧПУ.

В качестве режущего инструмента при обработке на фрезерных станках используется многолезвийный режущий инструмент – фреза. Фрезы бывают цельными или сборными. Цельные фрезы изготовляют из инструментальных сталей. У сборных фрез зубья выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе из конструкционных сталей различными механическими способами или при помощи пайки. Режущие лезвия могут быть прямыми или винтовыми.

По исполнению фрезы делятся на цилиндрические (зубья располагаются только на цилиндрической поверхности фрезы); торцевые (зубья располагаются на торцевой и цилиндрической поверхности фрезы); фасонные (на основе двух предыдущих типов для обработки фасонных поверхностей). Типы фрез и схемы обработки заготовок на станках фрезерной группы представлены на рис. 5.12.

152

Рис. 5.12. Типы фрез и схемы обработки поверхностей на фрезерных станках:

а, в, е – торцовые; б – цилиндрическая; г, з, к – концевые; д – угловая;

ж– дисковая двухсторонняя; и – дисковая трехсторонняя; л – фасонная;

м– «ласточкин хвост»; н – набор фрез; о – прорезная; отрезная; п – шпоночная;

р– Т-образная

Горизонтальные плоскости фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках цилиндрическими фрезами (рис. 5.12, б) и на вертикально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 5.12, в). Вертикальные плоскости фрезеруют на гори-

153

зонтально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 5.12, а). Концевые фрезы (рис. 5.12, г, з, к) применяют при обработке плоскостей, уступов, пазов и криволинейных контуров по разметке и копиру. Дисковые фрезы двухсторонние (рис. 5.12, ж) и трехсторонние (рис. 5.12, и) применяют для фрезерования уступов, лысок, пазов. Прорезные (шлицевые) и отрезные фрезы (рис. 5.12, о) с мелкими и средними зубьями применяют для разрезки тонких заготовок, тонкостенных труб, для прорезания неглубоких шлицев в головках винтов. С крупными зубьями – для прорезания глубоких и узких пазов, для обрезки заготовок и для отрезных работ. Угловые фрезы (рис. 5.12, д) применяют для фрезерования стружечных канавок инструментов, а также пазов типа «ласточкин хвост» (рис. 5.12, м). Фасонные фрезы (рис. 5.12, л) предназначены для фрезерования стандартных фасонных поверхностей, стружечных канавок режущих инструментов. Комбинированные поверхности фрезеруют набором фрез (рис. 5.12, н). Пазы типа «ласточкин хвост» и Т-образные (рис. 5.12, р) фрезеруют за два прохода: прямоугольный паз концевой фрезой, затем нижнюю часть паза концевой одноугловой фрезой или фрезой для Т-образных пазов.

Цилиндрическое и торцовое фрезерование в зависимости от направления вращения фрезы и направления подачи заготовки осуществляется двумя способами: фрезерованием против подачи (или встречным фрезерованием, т.е. когда направление вращения фрезы направлено против направления подачи); и фрезерованием в направлении подачи (или попутным фрезерованием, т.е. когда направление вращения фрезы совпадает с направлением подачи).

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от нуля до максимума, при этом сила, действующая на заготовку, стремится оторвать ее от стола, что приводит к вибрациям и увеличению шероховатости обработанной поверхности. Преимуществом встречного фрезерования является работа зубьев фрезы «из-подкорки», т.е. фреза подходит к упрочненному (наклепанному) поверхностному слою снизу. Недостатком является наличие начального скольжения зуба по наклепанной поверхности, образованной предыдущим зубом, что вызывает повышенный износ фрезы. При попутном фрезеровании зуб фрезы сразу начинает срезать слой максимальной толщины и подвергается максимальной нагрузке. Это исключает начальное проскальзывание зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость обработанной поверхности. Сила, действующая на заготовку, прижимает ее к столу станка, что уменьшает вибрации.

5.3.5. Обработка заготовок на зубообрабатывающих станках

На зубообрабатывающих станках выполняется обработка фасонных поверхностей различного профиля, равномерно расположенных по окружности. В основном, на станках данного типа изготавливаются эвольвентные профили зубьев колес и шестерен, а также шлицевые соединения.

Различают два основных метода изготовления: копирование и обкатка (огибание).

154

Копирование – метод, основанный на профилировании фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует профилю впадин нарезаемого колеса (рис. 5.13). В качестве инструмента применяют дисковые модульные фрезы (с использованием горизонтальноили универсально-фрезерных станков) и концевые модульные фрезы (с использованием вертикальнофрезерных станков). Обработка производится последовательно по одной впадине с использованием делительной головки, обеспечивающей точный поворот заготовки на заданный угол, равный 1/z , где z – число зубьев.

Недостатками метода являются низкая точность и невысокая производительность.

Рис. 5.13. Схемы фрезерования по методу копирования:

а – с использованием дисковых модульных фрез; б – с использованием концевых модульных фрез: 1 – фреза; 2 – заготовка

Обкатка – метод, основанный на зацеплении зубчатой пары: режущего инструмента и заготовки. Режущие кромки инструмента имеют профиль зуба сопряженной рейки (рис. 5.14, а) или сопряженного колеса (рис. 5.15, а). Боковая поверхность зуба на заготовке образуется как огибающая последовательных положений режущих кромок инструмента в их относительном движении

(рис. 5.14, б и рис. 5.15, б).

Рис. 5.14. Схема формообразования зубчатого колеса червячной модульной фрезой:

1 – фреза; 2 – заготовка

155

Рис. 5.15. Схема формообразования зубчатого колеса методом долбления:

1 – долбяк; 2 – заготовка

Различные положения режущих кромок относительно формируемого профиля зубьев на заготовке получают в результате кинематически согласованных вращательных движений инструмента и заготовки на зуборезном станке. Метод обкатки обеспечивает непрерывное формообразование зубьев колеса, и характеризуется высокой производительностью и точностью обработки.

Основными типами станков для изготовления зубчатых колес являются зубофрезерные, зубодолбежные, зубострогальные станки. Основными видами инструмента являются червячные модульные фрезы (рис. 5.16, а), зуборезные долбяки (рис. 5.15, б), зубострогальные резцы (рис. 5.16, в).

Рис. 5.16. Инструмент для нарезания зубьев по методу обкатки:

а– червячные модульные фрезы, б – зуборезные долбяки,

в– зубострогальные резцы

5.3.6. Обработка заготовок на шлифовальных станках

Шлифование – это процесс резания материалов с помощью абразивного материала (шлифовального инструмента), режущими элементами которого являются абразивные зерна. Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей для достижения высокой точности и малой шероховатости.

Чаще всего в качестве шлифовального инструмента пользуются шлифовальные круги. При шлифовании главное движение вращательное, которое

156

осуществляется шлифовальным кругом, а перемещение круга относительно детали является движением подачи. При круглом шлифовании вращается одновременно и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществляется обычно заготовкой, а поперечная подача – шлифовальным кругом или заготовкой.

Различают следующие основные схемы шлифования: плоское, круглое, внутреннее (рис. 5.17). При плоском шлифовании (рис. 5.17, а) возвратнопоступательное движение заготовок необходимо для обеспечения продольной подачи sпр. Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны иметь поперечную подачу DSП, которая осуществляется прерывисто при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически осуществляется движение вертикальной подачи DSB, в крайних положениях заготовки в конце поперечного хода. Плоское шлифование может осуществляться периферией или торцом шлифовального круга.

Рис. 5.17. Основные схемы шлифования

При круглом шлифовании (рис. 5.17, б) движение продольной подачи осуществляется возвратно-поступательным перемещением заготовки. Подача sпр соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является движением круговой подачи. Подача sп на глубину резания происходит при крайних положениях заготовки. Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании, показаны на рис. 5.17, в.

Процесс резания при шлифовании имеет значительное отличие по сравнению с работой лезвийного инструмента. Абразивные зерна в инструменте расположены беспорядочно, имеют малые размеры и количество их значительно. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен

157

срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек, причем обработка идет на очень больших скоростях – от 30 и выше (до 125 м/c). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Для выполнения процесса шлифования наружных поверхностей деталей используются кругло-шлифовальные, плоско-шлифовальные и бесцентровошлифовальные станки. Для обработки сложных фасонных поверхностей используются специальные ленто-шлифовальные станки. В ленто-шлифовальных станках применяется инструмент в виде бесконечной абразивной ленты. Лента в процессе шлифования поверхности сложной формы огибает сложную поверхность и перемещается в осевом и продольном направлениях. Абразивный слой наносят на бумажную или тканевую основу ленты.

В промышленности находят применение как естественные, так и искусственные абразивные материалы. К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак и некоторые другие. К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, карборунд, карбид бора, синтетические алмазы и сверхтвердые материалы, полученные на основе кубического нитрида бора.

5.4. Технологические методы отделочной (финишной) обработки поверхностей деталей машин

5.4.1. Отделочная обработка со снятием стружки

Дальнейшее развитие машиностроения связано с увеличением нагрузок на детали машин, увеличением скоростей движения, уменьшением массы конструкции. Выполнить эти требования можно при достижении особых качеств поверхностных слоев деталей. Влияние качества поверхностных слоев на эксплуатационные свойства огромно, и от этих свойств зависят износостойкость, коррозионная стойкость, контактная жесткость, прочность соединений и другие свойства.

С этой целью широко применяются отделочные методы обработки, для которых характерны малые силы резания, незначительное тепловыделение, малая толщина срезаемого слоя.

Коперациям без снятия стружки относят следующие операции.

1.Отделка поверхности чистовыми резцами (тонкое обтачивание). Опера-

ция может заменить шлифование. Осуществляется при высоких скоростях резания, малых глубинах и подачах. Применяют специальные резцы с широкими режущими кромками.

2.Тонкое шлифование. Выполняется мягким мелкозернистым кругом при больших скоростях резания (свыше 40 м/с) и весьма малой глубине резания с применением СОЖ.

158

3. Полирование заготовок. Этим способом получают зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников) либо на декоративных элементах (облицовочные части автомобилей). Используют полировальные пасты или абразивные зерна, смешанные со смазочным материалом. Эти материалы наносят на быстровращающиеся эластичные круги (фетровые) или на колеблющиеся щетки. Хорошие результаты дает полирование быстродвижущимися абразивными лентами (шкурками). В зоне резания протекают следующие процессы: тонкое резание, пластическое деформирование поверхностного слоя, химические реакции (воздействие на металл химически активных веществ). В процессе полирования не исправляются погрешности формы.

Схемы полирования представлены на рис. 5.18.

Рис. 5.18. Схемы полирования:

а – полировальным кругом, б – полировальной лентой, в – полирование фасонных поверхностей: 1 – абразивная лента, 2 – полировальник, 3 – заготовка

4.Абразивно – жидкостная отделка. Данный вид обработки применяется для отделки объемно-криволинейных, фасонных поверхностей. На обрабатываемую поверхность, имеющую следы предшествующей обработки, подают струи антикоррозионной жидкости со взвешенными частицами абразивного порошка. Водно-абразивная суспензия перемещается под давлением с большой скоростью. Частицы абразива ударяются о поверхность заготовки и сглаживают микронеровности. Интенсивность съема материала регулируется зернистостью порошка, давлением струи и углом под которым подают жидкость. Жидкостная пленка играет важную роль в данном процессе. Зерна, попадающие на выступы, легко преодолевают ее, а зерна, попадающие во впадины, встречают сопротивление – съем материала затрудняется, шероховатость сглаживается.

5.Притирка поверхностей (абразивная доводка). Обработка применяется для устранения отклонений форм обрабатываемых поверхностей и снижения шероховатости и осуществляется специальным инструментом – притиром соответствующей геометрической формы с использованием притирочных паст

(рис. 5.19).

159

Рис. 5.19. Основные схемы притирки:

а, б – плоских; в, ж – цилиндрических; г, д, е, з, и – cферических поверхностей: 1 – притир, 2 – заготовка, 3 – устройство для установки заготовки

6.Хонингование. Применяют для получения поверхностей высокой точности

ималой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки (для удержания смазочного материала на поверхности деталей). Поверхность неподвижной заготовки обрабатывается мелкозернистыми абразивными брусками, закрепленными в хонинговальной головке (хоне). Бруски вращаются и одновременно перемещаются возвратнопоступательно вдоль оси обрабатываемого отверстия (рис. 5.20, а). Соотношение скоростей движений составляет 1,5…10, и определяет условия резания.

При сочетании движений на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин – следов перемещения абразивных зерен, причем угол θ пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей (рис. 5.20, б). Абразивные бруски всегда контактируют с обрабатываемой поверхностью, так как могут раздвигаться в радиальном направлении. Давление бруска контролируется. Хонингованием исправляют погрешности формы от предыдущей обработки. Процесс осуществляется на специальных хонинговальных установках.

160