Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

5.2.9. Рекомендации по назначению диаметров di передней направляющей втулю!

при зенкеровании и развертьшании

5.2.10. Точность расположения осей отверстий при развертывании

Развертывание служит методом оконча­ тельной обработки отверстий в деталях ответ­ ственного назначения.

Точность диаметра при развертывании обеспечивается в пределах 7-го квалитета, причем более стабильно при обработке чугу­ на. Параметры шероховатости поверхности при развертывании: для стали Ra=5 мкм (при обработке мягкой низколегированной стали Ra=10 мкм); для чугуна Ra=2,5 мкм; для алюминия Ra=5 мкм. При обработке чугуна и алюминия с применением СОЖ шерохова­ тость поверхности снижается.

В табл. 5.2.10 приведены данные по точ­ ности расположения осей отверстий при раз­ вертывании. На рис. 5.2.14 даны различные схемы обработки при развертывании.

^^ir"

т^^^^^

i)

Рис. 5.2.14. Типовые схемы развертывания с направлением по специальной направляющей части инструмента (а) или по режущей части инструмента {б) насадными развертками

снаправлением инструмента по оправке (в),

атакже сверления и развертывания отверстий комбинированным инструментом (г)

Развертывание на АЛ осуществляется при плавающем и жестком соединении инст­ румента со шпинделем станка с направлением по режущей части инструмента (рис. 5.2.14, б, г) или со специальной направляющей части (рис. 5.2.14, а, в).

В большинстве случаев направляющей служит режущая часть инструмента. Дости­ гаемое при этом уменьшение расстояния ме­ жду торцами втулки и инструмента способст­ вует повышению точности обработки. Однако под влиянием обратной конусности режущей части инструмента точность расположения осей отверстий снижается.

Для обеспечения соосности точных от­ верстий, расположенных в двух или несколь­ ких стенках на одной оси и имеющих доста­ точный перепад по диаметру, целесообразно применять комбинированные развертки.

В связи с тем, что скорости резания при развертывании невысоки, вращающиеся кон­ дукторные втулки обычно не применяют. При направлении инструмента по неподвижным втулкам точность размеров и расположения отверстий повышается с уменьшением зазора между втулкой и инструментом.

Для сокращения числа станков в АЛ при обработке коротких отверстий в детали из чугуна одновременное сверление и разверты­ вание проводят комбинированным инстру­ ментом (рис. 5.2.14, г); при этом достигается точность диаметра по 10-му квалитету.

Обработка резьбовых отверстий, нареза­

ние резьбы в корпусных деталях обычно про­ водят метчиками (рис. 5.1.5), реже - саморас-

крьшающимися резьбонарезными головками (рис. 5.2.16).

При нарезании резьбы метчиками ста­ бильно обеспечивается точность резьбы в пределах поля допуска Н6 по ГОСТ 16093. Для получения резьбовых отверстий более высоких классов точности необходимо осо­ бенно тщательно изготовлять метчики по диаметру и шагу. Особенно важно, чтобы разность шагов между отдельными витками не превышала 3...5 мкм. Необходимо строго вы­ держивать средний диаметр резьбы метчиков.

Для нарезания резьбы метчиками в дета­ лях из сталей (особенно вязких легирован­ ных) требуются метчики особой конструкции. При этом существенное значение имеет пра­ вильный выбор режимов резания и СОЖ. При нарезании резьбы можно применять сульфофрезол, масло, 50%-ную смесь масла с керосином или 5%-ную эмульсию Э2. Для устранения опасности поломки метчиков при нарезании резьбы в отверстиях, глубина кото­ рых больше трех диаметров, рекомендуется периодически выводить метчик (2-3 раза за время нарезания).

В отверстиях диаметром 56 мм и более резьбу нарезают с помощью самораскрываю­ щихся резьбонарезных головок. Основные нормативные данные (режимы резания, диа­ метры отверстий под резьбы и т.д.) остаются такими же, как и при нарезании резьбы мет­ чиками. Точность резьбы несколько ниже точности резьбы, полученной шлифованными метчиками, однако поле допуска Н6 может быть обеспечено с достаточной стабильно­ стью.

При применении резьбонарезных и са­ мораскрывающихся головок необходимо тща­ тельно регулировать и выставлять резьбона­ резные гребенки, а также обеспечивать безза­ зорное перемещение гребенок по корпусу головки. Без соблюдения этих требований качественную резьбу получить не удается. В табл. 5.2.11 и 5.2.12 приведены скорости реза­ ния, рекомендуемые для нарезания резьбы.

сп и с о к ЛИТЕРАТУРЫ

1.Бесполов A.M., Глейзер Л.А. и др.

Технология машиностроения (специальная часть). М.: Машиностроение. 1965. 398 с.

2.Классификатор ЕСКД: Классы 71, 72, 73, 74, 75, 76: Иллюстрированный определи­ тель деталей. М.: Изд-во стандартов. 1966. 40 с.

3.Машиностроительные материалы. Справочник / Под ред. В.М. Раскатова. М.: Машиностроение, 1978. 512 с.

4.Проектирование технологии / Под общ. ред. Ю.М. Соломенцова. М.: Машино­ строение, 1990. 416 с.

5.Справочник по чугунному литью / Под ред. И.Г. Гиршовича, Л.: Машиностроение, 1978. 758 с.

6.Справочник технолога по автоматиче­ ским линиям / А.Г. Косилова, А.Г. Лыков, О.М. Деев и др. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

7. Технология машиностроения (специ­ альная часть): Учебник для машинострои­ тельных специальностей вузов / А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук, И.М. Колесов и др. М.: Ма­ шиностроение, 1985. 480 с.

Глава 5.3

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ И РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

В данной главе под деталями сложной формы подразумеваются детали, включающие сложные поверхности. Сложной, или фасон­ ной называется поверхность, специально от­ личающаяся по форме от цилиндрической или плоской поверхности. В силу широкого распространения некоторые сложные поверх­ ности получили собственные названия: шли­ цы, резьба и др.

5.3.1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ, ЗАГОТОВКИ, ИНСТРУМЕНТ, ОБОРУДОВАНИЕ

Фасонные поверхности, входящие в конструкцию деталей сложной формы, можно разделить на следующие основные группы: 1) конические; 2) фасонные и сферические поверхности вращения (рис. 5.3.1, а)\ 3) пря­ молинейноили линейчато-фасонные (рис. 5.3.1, б)\ 4) объемно-фасонные (рис. 5.3.1, в).

речным суппортом и резцедержателем. Во время обработки следящий ролик прижимает­ ся к поверхности копира в случаях, представ­ ленных на рис. 5.3.2, 5 и в, с силой, которая должна быть больше радиальной составляю­ щей силы резания (рис. 5.3.2, б) или меньше ее (рис. 5.3.2, в).

При большой величине угла (>45°) меж­ ду касательной в любой точке профиля копи­ ра и направлением продольной подачи в це­ лях предотвращения поломки копирного уст­ ройства применяют растянутые копиры (рис. 5.3.2, г), т.е. увеличенные по длине в 2 раза. При движении суппорта влево реечная пере­ дача обеспечивает движение копирной линей­ ки с такой же скоростью в противоположном направлении, что в 2 раза увеличивает путь следящего штифта относительно линейки. Итак, пологий профиль копира дает возмож­ ность обрабатывать крутой профиль детали.

Фасонные поверхности вращения можно шлифовать по методу врезания или с исполь­ зованием копира. Метод врезания дает хоро­ шие результаты при перепадах фасонного профиля в радиальном направлении не более 25 мм. Превышение этой величины приводит к быстрому снижению точности обработки

из-за различной интенсивности износа фа­ сонного профиля круга, обусловленной боль­ шой разностью окружных скоростей.

Соответствующий профиль круга под­ держивается с помощью специальных уст­ ройств для правки. Примеры расчета пара­ метров правки круга приведены в [3]. Кине­ матика процесса обработки шлифованием по копиру аналогична подобной обработке ^на токарных станках. Разница состоит в том, что при шлифовании по копиру может переме­ щаться не только инструмент (шлифовальный круг), но и деталь. Режимы обработки соот­ ветствуют, в основном, режимам врезного и продольного шлифования.

Фасонные поверхности вращения можно шлифовать на бесцентрово-шлифовальных станках, а также с помощью абразивных лент.

О б р а б о т к а ф а с о н н ы х л и ­ н е й ч а т ы х п о в е р х н о с т е й . Такие по­ верхности образуются при движении обра­ зующей в виде прямой линии по заданной кривой (направляющей). Направляющая кри­ вая может быть замкнутой и разомкнутой. В первом случае образуются некруглые детали в виде кулачков, эксцентриков и др. Такие де­ тали можно обрабатывать точением, фрезеро­ ванием, шлифованием.

При точении оправка с закрепленными на ней обрабатываемой деталью 2 и копиром 1 устанавливается в центрах станка (рис. 5.3.3), Поперечный суппорт отключается от ходового винта. Ролик к поверхности копира прижимается пружиной. При вращении оп­ равки резец получает поперечную подачу, воспроизводящую профиль копира. При включенной продольной подаче осуществля­ ется обработка поверхности детали по всей ее ширине. Другие схемы обработки фасонных линейчатых поверхностей приводятся в [111.

Незамкнутые поверхности обрабатывают строганием, фрезерованием, протягиванием и шлифованием. Строгание применяют в еди­ ничном производстве. Фрезерование прово­ дится на специальных приспособлениях, по­ зволяющих сочетать продольное движение с поперечным или поступательное с вращатель­ ным.

О б р а б о т к а о б ъ е м н ы х фа ­ с о н н ы х п о в е р х н о с т е й проводится на копировально-фрезерных станках, которые разделяются на следующие группы: 1) с меха­ нической следящей системой (СС); 2) с гид­ равлической СС; 3) с электрической СС; 4) с комбинированной СС. Сущность указанного метода обработки состоит в том, что объемная форма модели, ощупываемая следящим штифтом, передается инструментом заготовке. Одна из схем работы копировальнофрезерного станка представлена на рис. 5.3.4, а. Здесь 1 - обрабатываемая заготовка; 2 - стол, перемещающийся по координате Х, 3 - фре­ зерная головка, перемещающаяся по коорди­ нате Y\ 4 - каретка, перемещающаяся по ко­ ординате Z В корпусе фрезерной головки 3 размещены следящий штифт 6 и пальцевая фреза 7 Ощупывая контур фасонной модели 5, штифт через копировальный прибор подает команды в виде электрических импульсов соответствующим приводам подач по осям X, У, Z Подробно работа таких систем изложена в [5].

Фасонная поверхность на детали образу­ ется фрезерованием отдельными строчками с шагом S (рис. 5.3.4, б). Перемещение карет­ ки 4 регламентируется ограничителями на колонне станка и вьщерживается в пределах расстояния / j . После прохождения по всей

длине одной строчки стол 2 перемещается в продольном направлении на величину шага S , а фреза меняет направление перемещения. Перемещение стола в горизонтальном на­ правлении в пределах расстояния / также ограничено упорами.

Обработка может осуществляться в не­ сколько проходов. За каждый проход удаляет­ ся слой металла глубиной / .

Рис. 5.3.3. Схема обтачивания фасонной линейчатой поверхности

З а г о т о в к и деталей сложной формы должны отвечать ряду требований, главным из которых является обеспечение заданного ка­ чества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Особенно важны правильный выбор заготовки и назначение оптимальных условий ее изготовления в автоматизирован­ ном производстве, когда обработка деталей сложной формы ведется на автоматизирован­ ных гибких и автоматических линиях, осна­ щенных системами ЧПУ, микропроцессорами и микроэвм.

Проектирование заготовок деталей сложной формы должно соответствовать тре­ бованиям действуюш[их стандартов, а при их отсутствии - требованиям технических усло­ вий.

Рис. 5.3.4. Схема объемного копирования

Одним из основных этапов разработки технологии обработки деталей сложной фор­ мы на станках с ЧПУ является разработка управляющей программы. Для этого в систе­ мах типа NC, HNC, SNC необходимо обра­ зующие фасонных поверхностей представить в виде кусочно-линейной аппроксимации. Если используется система типа CNC, то дос­ таточно знать аналитическое выражение функции, описывающей образующую фасон­ ной поверхности в декартовых или полярных координатах. Все необходимые вычисления будет выполнять ЭВМ системы ЧПУ в ходе отработки составленной программы.

Блок-схема программы при этом (рис. 5.3.5) является практически универсальной и аналогична работе ЭВМ с графопостроителем, но в качестве последнего выступает станок.

Вопросы разработки и отладки управ­ ляющих программ для различных групп стан­ ков и типов систем ЧПУ подробно рассмот­ рены в работе [1].

Обработка деталей сложной формы на станках с ЧПУ открывает новые возможности обеспечения эксплуатационных свойств фа­ сонных поверхностей. Это связано с тем, что системы ЧПУ позволяют программно изме­ нять режимы обработки по заранее заданному закону. Если этот закон соответствует закону изменения условий эксплуатации, то реализу­ ется возможность адаптации фасонной по­ верхности в ходе обработки к переменным условиям эксплуатации в функции ее коорди­ нат (длина, угол поворота и др.). В результате можно получить поверхность, например, рав­ ного износа. Такое решение задачи в обыч­ ных системах обработки деталей сложной формы невозможно.

К фасонным поверхностям относятся также поверхности микрорельефов, которые наносятся на функциональные поверхности деталей с целью улучшения их эксплуатаци­

онных свойств. Традиционно при этом ис­ пользовались различные сложные технические устройства. В работе [10] показана возмож­ ность программного метода получения мик­ рорельефов различных классов на станках с ЧПУ с системами управления типа CNC.

Ввод исходных данных

Выход в исходную точку

Вычисления

Обработка

Ф : Ф + А ф

нет

'да

Выход в «О»

Конец

Рис. 5.3.5. Блок-схема работы системы ЧПУ типа CNC при обработке фасонных поверхностей