Глава VI Обработка заготовок на станках сверлильно-расточной группы

1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА СВЕРЛЕНИЯ

Сверление - распространенный метод получения отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквоз­ные и несквозные (глухие) отверстия и

обрабатывают предварительно получен­ные отверстия в целях увеличения их раз­меров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности.

Сверление осуществляют при сочета­нии вращательного движения инструмента вокруг оси - главного движения резания и

362

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

поступательного его движения вдоль оси -движения подачи. Оба движения на свер­лильном станке сообщают инструменту.

Процесс резания при сверлении проте­кает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмен­та. При отводе стружки происходит тре­ние ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В резуль­тате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформа­ции стружки влияет изменение скорости главного движения резания вдоль режу­щей кромки от максимального значения на периферии сверла до нулевого значе­ния у центра.

За скорость главного движения реза­ния при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наибо­лее удаленной от оси сверла, м/с:

v = nZ)n/(l000-60),

где D - наружный диаметр сверла, мм; п -частота вращения сверла, об/мин.

Рис. 6.38. Силы, действующие на сверло

Подача s_B (мм/об) равна осевому пере­мещению сверла за один оборот.

За глубину резания при сверлении от­верстий в сплошном материале принима­ют половину диаметра сверла, мм:

t = D/2, а при рассверливании

t = (D-d)/2,

где d - диаметр обрабатываемого отвер­стия, мм.

В процессе резания сверло испытывает сопротивление со стороны обрабатывае­мого материала. Равнодействующую сил сопротивления, приложенную в некоторой точке А режущей кромки, можно разло­жить на три составляющие силы: Р„ Р_у и Р_г (рис. 6.38).

Составляющая Р_х направлена вдоль оси сверла. В этом же направлении дейст­вует сила Р_п на поперечную режущую кромку. Суммарная всех указанных сил, действующих на сверло вдоль оси х, назы­вается осевой силой. Радиальные силы Р_у, равные по величине, но направленные противоположно, взаимно уравновешива­ются.

В расчетах для определения осевой си­лы Р₀ (Н) и крутящего момента М_к (Н • м) используют эмпирические формулы

1q — K^pLJ S Кр -,

M_K=C_HD^x»s>»k_H,

где С_Р и С_м - коэффициенты, учитываю­щие физико-механические свойства обра­батываемого материала и условия резания; х_Р, у_Р, х_м, у_и - показатели степеней; к_Р и к_и - поправочные коэффициенты на измененные условия резания. Коэффици­енты и показатели степеней приведены в справочниках.

Осевая сила и крутящий момент явля­ются исходными для расчета сверла и уз­лов станка на прочность, а также для оп­ределения эффективной мощности. Эф­фективная мощность (кВт), затрачиваемая на резание при сверлении,

М_е=М_ки/(Ю00-60).

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

363

2. ТИПЫ СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ

Сверлильные станки делят на несколь­ко типов. Настольно-сверлильные станки выпускают для сверления отверстий диа­метром до 16 мм; вертикально-свер­лильные и радиально-сверлильные - для сверления отверстий диаметром до 100 мм. Горизонтально-сверлильные станки пред­назначены для получения глубоких отвер­стий специальными сверлами.

Широкая универсальность сверлиль­ных станков позволяет использовать их во всех отраслях промышленности.

Конструкции сверлильных станков различных типов имеют много общего. На фундаментной плите I вертикально-свер­лильного станка (рис. 6.39, а) смонтирова­на колонна 2 В верхней части колонны расположена коробка скоростей б, через которую шпинделю с режущим инстру­ментом сообщают главное вращательное движение резания. Движение подачи (по­ступательное вертикальное) инструмент получает через коробку подач 5, располо­женную в кронштейне 4 Заготовку уста­навливают на столе 3. Стол и кронштейн имеют установочные перемещения по вертикальным направляющим колонны 2. Совмещение оси вращения инструмента с

заданной осью отверстия достигается пе­ремещением заготовки.

На фундаментной плите J радиально-сверлильного станка (рис. 6.39, б) закреп­лена колонна 2 с поворотной гильзой 3, по которой перемещается в вертикальном направлении и устанавливается в нужном положении с помощью механизма 5 тра­верса 4. По горизонтальным направляю­щим траверсы перемещается шпиндельная головка б, в которой расположены короб­ка скоростей 7 и коробка подач 8. Шпин­дель 9 с инструментом получает главное вращательное движение резания и движе­ние вертикальной подачи. Заготовку за­крепляют на столе 10 или непосредствен­но на фундаментной плите /. Инструмент устанавливают в рабочее положение по­воротом траверсы вместе с гильзой 3 и перемещением шпиндельной головки по направляющим траверсы.

На радиально-сверлильных станках обрабатывают отверстия, расположенные на значительном расстоянии друг от дру­га, в крупногабаритных и большой массы заготовках.

Эти станки в отличие от вертикально-сверлильных обеспечивают (без измене­ния положения заготовки) совмещение осей режущего инструмента и обрабаты­ваемых отверстий перемещением шпин­дельной головки.

а) б)

Рис. 6.39. Основные типы сверлильных станков

в)

364

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Для обработки заготовок с большим числом отверстий целесообразно исполь­зовать сверлильные станки с ЧПУ. У вер­тикально-сверлильного станка с ЧПУ (рис. 6.39, в) на основании 1 установлена ко­лонна 4, по вертикальным направляющим которой перемещается суппорт 5 (движе­ние подачи по оси z) с револьверной го­ловкой 6 для автоматической смены ре­жущего инструмента. Крестовый стол, состоящий из салазок 2 и стола 3, совер­шает два взаимно перпендикулярных движения по осям х¹, у', что позволяет точно устанавливать заготовку относи­тельно инструмента без предварительной разметки и специальных приспособлений. Быстрый подвод инструмента к заготовке, глубина сверления, изменение частоты вращения и движения подачи производят­ся автоматически по программе.

Для одновременной обработки не­скольких отверстий применяют много­шпиндельные вертикально-сверлильные станки. Шпиндели на этих станках уста­навливают в сверлильной головке в зави­симости от расположения отверстий в за­готовке.

На одношпиндельных и многошпин­дельных сверлильных автоматах и полуав­томатах циклы обработки отверстий со­вершаются без вмешательства рабочего.

3. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА

СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ

Отверстия на сверлильных станках об­рабатывают сверлами, зенкерами, раз­вертками и метчиками.

Сверла по конструкции и назначению подразделяют на спиральные, центровоч­ные и специальные. Наиболее распростра­ненный для сверления и рассверливания инструмент - спиральное сверло (рис. 6.40, а), состоящее из рабочей части 6, шейки 2, хвостовика 4 и лапки 3.

В рабочей части б различают режу­щую 1 и направляющую 5 части с винто­выми канавками. Шейка 2 соединяет ра­бочую часть сверла с хвостовиком. Хво­стовик 4 необходим для установки сверла в шпинделе станка. Лапка 3 служит упо­ром при выбивании сверла из отверстия шпинделя.

Рис. 6.40. Конструкции сверл:

а, б- части, элементы и углы спирального сверла; в, г - специальные сверла для глубокого сверления

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

365

Элементы рабочей части и геометриче­ские параметры спирального сверла пока­заны на рис. 6.40, б. Сверло имеет две главные режущие кромки 11, образован­ные пересечением передних 10 и задних 7 поверхностей лезвия 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 ленточки 8, обеспечивающие направление сверла при резании.

Геометрические параметры сверла оп­ределяют условия его работы. Передний угол у измеряют в главной секущей плос­кости II-II, перпендикулярной к главной режущей кромке. Задний угол а измеряют в плоскости /-/, 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; ближе к оси - наоборот. Угол при вершине сверла 2ф измеряют между главными режущими кромками; его значение различно в зави­симости от обрабатываемого материала. Угол наклона поперечной режущей кромки \\> измеряют между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плос­кость, перпендикулярную к оси сверла. Угол наклона винтовой канавки ю изме­ряют по наружному диаметру. С увеличе­нием угла ш увеличивается передний угол у; при этом облегчается процесс резания и улучшается выход стружки. Рекомендуе­мые геометрические параметры сверла приведены в справочной литературе.

Для глубоких отверстий (длина отвер­стия больше пяти диаметров) применяют специальные сверла. На рис. 6.40, в пока­зано однокромочное сверло для сверления глубоких отверстий диаметром 30 ... 80 мм. Сверло имеет твердосплавную режущую пластинку 1 и две направляющие пла­стинки 2. Смазочно-охлаждающая жид­кость подается в зону резания и вымывает стружку через внутренний канал 3 сверла.

Сквозные отверстия диаметром более 100 мм сверлят кольцевыми сверлами (рис. 6.40, г). Сверло состоит из полого корпуса 5 с винтовыми канавками. На его торцовой части закреплены режущие пла­стинки 4 (резцы), ширина которых больше толщины стенок корпуса. Режущие кром­ки пластинок выступают со стороны торца наружного и внутреннего диаметров кор­пуса. Число пластинок 4 ... 8 в зависимо­сти от диаметра сверла. Таким сверлом вырезается кольцевая канавка шириной, равной ширине пластинок. Смазочно-охлаждающую жидкость подают через внутреннюю полость сверла, а стружка отводится по винтовым канавкам.

Зенкерами (рис. 6.41) обрабатывают отверстия в литых или штампованных заготовках, а также предварительно про­сверленные отверстия. В отличие от сверл зенкеры снабжены тремя или четырьмя главными режущими кромками и не име­ют поперечной кромки. Режущая часть / выполняет основную работу резания. Ка­либрующая часть 5 служит для направле­ния зенкера в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности (2 - шейка, 3 - лапка, 4 -хвостовик, 6 - рабочая часть).

По виду обрабатываемых отверстий зенкеры делят на цилиндрические (рис. 6.41, а), конические (рис. 6.41, б) и торцо­вые (рис. 6.41, в). Зенкеры бывают цель­ные с коническим хвостовиком (рис. 6.41, а, б) и насадные (рис. 6.41, в).

Развертками окончательно обрабаты­вают отверстия. По форме обрабатывае­мого отверстия различают цилиндрические (рис. 6.41, г) и конические (рис. 6.41, д) раз­вертки. Развертки имеют 6 ... 12 главных режущих кромок, расположенных на ре­жущей части 7 с направляющим конусом. Калибрующая часть 8 направляет разверт­ку в отверстии и обеспечивает необходимые точность и шероховатость поверхности.

По конструкции закрепления развертки делят на хвостовые и насадные. На рис. 6.41, е показана машинная насадная

366

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рис. 6.41. Инструменты для обработки отверстий на сверлильных станках:

а, б, в - зенкеры; г, д, е - развертки; ж - метчик; з - комбинированный зенкер с пластинками из твердого

сплава

развертка с механическим креплением режущих пластинок в ее корпусе.

Метчики применяют для нарезания внутренних резьб. Метчик (рис. 6.41, ж) представляет собой винт с прорезанными прямыми или винтовыми канавками, обра­зующими режущие кромки. Рабочая часть метчика имеет режущую 9 и калибрую-

щую 10 части. Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю наре­заемой резьбы. Метчик закрепляют в спе­циальном патроне.

При обработке на сверлильных станках применяют различные приспособления для установки и закрепления заготовки на столах станков (рис. 6.42).

Рис. 6.42. Приспособления для закрепления заготовок на сверлильных станках

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

367

Заготовки закрепляют прижимными планками (рис. 6.42, а) или в машинных тисках. При обработке отверстий, оси ко­торых параллельны или расположены под углом к установочной плоскости, исполь­зуют угольники (рис. 6.42, б).

Заготовки, имеющие цилиндрические части, закрепляют в трех- или четырехку-лачковых патронах, которые закрепляют на столе станка. При сверлении отверстий в цилиндрических заготовках их устанав­ливают на призме и закрепляют струбци­ной (рис. 6.42, в). Для сверления несколь­ких точно расположенных отверстий в заготовках, обрабатываемых большими пар­тиями, широко используют специальные приспособления - кондукторы (рис. 6.42, г). Они имеют направляющие втулки 2, обес­печивающие определенное положение режущего инструмента относительно об­рабатываемой заготовки /, закрепляемой в кондукторе. Необходимость в разметке при использовании кондукторов отпадает.

Режущий инструмент в шпинделе сверлильного станка закрепляют с помо­щью вспомогательного инструмента: пе­реходных втулок, сверлильных патронов и оправок.

Режущие инструменты с коническим хвостовиком закрепляют непосредственно в шпинделе сверлильного станка (рис. 6.43, а). Если размер конуса хвостовика инструмента меньше размера конического отверстия шпинделя, то применяют пере­ходные конические втулки (рис. 6.43, б).

а) 6) в)

Рис. 6.43. Схемы закрепления инструмента на сверлильных станках

Инструменты с цилиндрическим хво­стовиком закрепляют в двух-, трехкулач-ковых или цанговых патронах. Закрепле­ние режущего инструмента в цанговом патроне показано на рис. 6.43, е. На резь­бовую часть корпуса патрона 1 навинчена втулка 2, в которой находится разрезная цанга 3. Цилиндрический хвостовик инст­румента 4 вставляют в отверстие цанги и закрепляют вращением втулки 2.

4. СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ

На сверлильных станках выполняют сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, цекование, зенкование, нарезание резьбы и обработку сложных отверстий (рис. 6.44).

Сверление сквозного отверстия пока­зано на рис. 6.44, а. Режущим инструмен­том служит спиральное сверло. В зависи­мости от требуемой точности и величины партии обрабатываемых заготовок отвер­стия сверлят в кондукторе или по разметке.

Рассверливание - процесс увеличения диаметра ранее просверленного отверстия сверлом большего диаметра (рис. 6.44, б). Диаметр отверстия под рассверливание выбирают так, чтобы поперечная режущая кромка в работе не участвовала. В этом случае осевая сила уменьшается.

Зенкерование - обработка предвари­тельно полученных отверстий для прида­ния им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости многолезвийным режущим инструментом - зенкером (рис. 6.44, в).

Развертывание - окончательная обра­ботка цилиндрического или конического отверстия разверткой (обычно после зен-керования) в целях получения высокой точности и малой шероховатости обрабо­танной поверхности (рис. 6.44, г, д).

Цекование - обработка торцовой по­верхности отверстия торцовым зенкером для достижения перпендикулярности пло­ской торцовой поверхности к его оси (рис. 6.44, ё).

368

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Л) 6 5

Рис. 6.44. Схемы обработки заготовок на сверлильных станках

Зенкованием получают в имеющихся отверстиях цилиндрические или кониче­ские углубления под головки винтов, бол­тов, заклепок и других деталей. На рис. 6.44, ж, з показано зенкование цилиндри­ческого углубления цилиндрическим зен­кером (зенковкой) и конического углубле­ния коническим зенкером.

Нарезание резьбы - получение на внутренней цилиндрической поверхности с помощью метчика винтовой канавки (рис. 6.44, и).

Отверстия сложного профиля обра­батывают с помощью комбинированного режущего инструмента. На рис. 6.44, к показан комбинированный зенкер для об­работки двух поверхностей: цилиндриче­ской и конической.

Сверление глубоких отверстий (дли­на отверстия больше пяти диаметров) вы­полняют на специальных горизонтально-сверлильных станках. При обработке глу­боких отверстий спиральными сверлами происходят увод сверла и "разбивание" отверстия: затрудняются подвод смазоч-но-охлаждающей жидкости и отвод стружки. Поэтому для сверления глубоких отверстий применяют сверла специальной конструкции (см. рис. 6.40, в, г).

На рис. 6.44, л показана схема сверле­ния глубокого отверстия специальным однокромочным сверлом на горизонталь­но-сверлильном станке. Заготовке /, за­крепленной в трехкулачковом патроне и люнете, сообщают главное вращательное движение резания (Д.). Сверло 7 закреп-

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

369

ляют на резьбе в стебле 3 (трубе), а второй конец последнего - в суппорте 4 и сооб­щают сверлу продольную подачу (D_s ).

Смазочно-охлаждающая жидкость под большим давлением подается насосом из резервуара 6 по трубопроводу через мас-лоприемник 2 к режущей кромке сверла, стружка отводится вместе с жидкостью через внутренний канал сверла в струж-косборник 5.

При данном способе глубокого сверле­ния для получения отверстия заданного размера весь металл, подлежащий удале­нию, превращается в стружку (рис. 6.44, б).

Глубокие отверстия большого диамет­ра (D > 100 мм) сверлят сверлами кольце­вого типа (см. рис. 6.40, г). В процессе сверления в стружку превращается только металл кольцевой полости (рис. 6.44, в). Оставшийся после сверления центральный стержень используют как заготовку для изготовления различных деталей.

5. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА РАСТАЧИВАНИЯ

Главным движением резания при рас­тачивании является вращение резца или другого режущего инструмента. Движение подачи сообщают заготовке или инстру­менту. Направление движения подачи мо­жет быть продольным, поперечным, ради­альным и вертикальным в зависимости от характера обрабатываемой поверхности.

При работе на расточных станках вра­щательное движение инструмента харак­теризуется скоростью главного движения резания,

За скорость главного движения реза­ния принимают окружную скорость вра­щающегося режущего инструмента, м/с:

v = 7tZ)n/(l000-60),

где D - диаметр обработанной поверхно­сти, мм; п - частота вращения режущего инструмента, об/мин.

Подача s - перемещение режущего ин­струмента (или заготовки) относительно обрабатываемой поверхности (измеряется

в мм/мин или за один оборот шпинделя в мм/об).

Глубина резания при растачивании от­верстий, мм:

t = {D-d)/2,

где D - диаметр отверстия после обработ­ки, мм; d - диаметр отверстия до обработ­ки, мм.

6. ТИПЫ РАСТОЧНЫХ СТАНКОВ

Расточные станки подразделяют на го­ризонтально-расточные, координатно-рас-точные, алмазно-расточные и специальные.

Наиболее широкое распространение получили горизонтально-расточные стан­ки (рис. 6.45, а), на которых чаще всего обрабатывают заготовки крупно- и сред-негабаритных корпусных деталей. На ста­нине / таких станков установлена стой­ка 2, на вертикальных направляющих ко­торой смонтирована шпиндельная бабка 3. В шпиндельной бабке расположены ко­робка скоростей и коробка подач. Шпин­дель коробки скоростей полый, на нем закреплена планшайба 4 с радиальным суппортом 5. Внутри полого шпинделя смонтирован расточной шпиндель б. Зад­няя стойка 7 с люнетом 8 предназначена для поддержания длинных расточных оп­равок. Люнет 8 перемещается по задней стойке 7 синхронно со шпиндельной баб­кой 3, сохраняя соосность со шпинделем.

Заготовку устанавливают на поворот­ном столе II, состоящем из двух частей: салазок 9, перемещающихся вдоль стани­ны, и каретки 10, имеющей поперечное перемещение. Главным движением реза­ния является вращение расточного шпин­деля или планшайбы. Движение подачи в зависимости от характера обрабатывае­мых поверхностей получает стол (заготов­ка) или инструмент за счет осевого пере­мещения расточного шпинделя 6, ради­ального перемещения суппорта 5 или вер­тикального перемещения шпиндельной бабки 3 по направляющим стойки 2.

370

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рис. 6.45. Основные типы расточных станков

На координатно-расточных станках обрабатывают с высокой точностью от­верстия, при этом обеспечивается большая точность расположения их осей.

На рис. 6.45, б показан одностоечный координатно-расточной станок. На стани­не / смонтирована стойка 2. В верхней части стойки расположены коробка скоро­стей 3 и расточная головка 4 со шпинде­лем 5. Шпинделю с инструментом сооб­щают главное вращательное движение резания через коробку скоростей. Шпин­дель станка имеет также вертикальное перемещение (движение подачи).

Заготовку относительно инструмента устанавливают на заданные координаты перемещением стола б в двух взаимно перпендикулярных направлениях: про­дольном по направляющим салазок 7 и поперечном по направляющим станины 1. Во время обработки заготовка не переме­щается.

Для точного отсчета перемещений (ко­ординат) на станке имеются специальные

оптические устройства. Точность установ­ки координатных размеров достигает 0,001 мм.

Для обеспечения высокой точности обработки эти станки изолируют от воз­действия колебаний соседнего оборудова­ния и устанавливают в помещении с по­стоянной температурой +20 °С (±1 °С).

Координатно-расточные станки ис­пользуют также для точных измерений и разметки. Наибольшее применение эти станки получили в инструментальном производстве для изготовления штампов, пресс-форм, шаблонов, копиров и т. п.

На алмазно-расточных станках оконча­тельно обрабатывают отверстия алмазны­ми и твердосплавными резцами в корпус­ных заготовках небольших размеров.

На рис. 6.45, в показан одношпиндель-ный алмазно-расточной станок с горизон­тальным расположением шпинделя. На станине 1 установлена расточная головка 2. В головке расположен шпиндель, в кото­ром закреплена оправка с резцом. Заго-

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

371

товку закрепляют на столе 3, имеющем перемещение по направляющим станины -движение продольной подачи, величина которой регулируется механизмом подач 4. Два соосных отверстия обрабатывают на алмазно-расточных станках двустороннего действия, имеющих две расточные головки.

Высокая точность и малая шерохова­тость обработанной поверхности обеспе­чиваются применением высоких скоро­стей резания (3,5 ... 16,5 м/с), малых по­дач (0,01 ... 0,1 мм/об) и глубин резания (0,05 ... 0,2 мм). Обработка на этих стан­ках ведется по полуавтоматическому циклу.

Алмазно-расточные станки широко применяют для растачивания отверстий в блоках цилиндров и гильзах тракторных, автомобильных и мотоциклетных двига­телей.

На базе горизонтально- и координатно-расточных станков создают расточные станки с ЧПУ. На этих станках весь цикл обработки заготовки производится в авто­матическом или полуавтоматическом ре­жиме. В последнем случае программиру­ются установка заготовки относительно инструмента на заданные координаты и фиксация подвижных узлов станка.

Станки с ЧПУ могут быть многоопера­ционными с автоматической сменой инст­рументов и предназначены для комплекс­ной обработки заготовок.

Многоцелевой станок, созданный на базе координатно-расточного станка, по­казан на рис. 6.45, г. На станине / закреп­лена стойка 2. В верхней части стойки размещены привод главного движения резания - вращения шпинделя и редуктор движения подачи по координате z гильзы шпинделя. Шпиндельная головка 5 имеет установочное перемещение по вертикаль­ным направляющим стойки. На стойке укреплен инструментальный магазин 4, из которого необходимый инструмент для обработки заданной поверхности по про­грамме вместе с оправкой переводится в рабочее положение (поворачивается на 90° относительно оси инструментального магазина) и подается автоматической ру-

кой 3 в шпиндель и в нем закрепляется. Станок оснащен крестовым координатным столом б. По горизонтальным направ­ляющим станины перемещаются в попе­речном направлении салазки 7 по коорди­нате у', а в продольном направлении по направляющим салазок - стол по коорди­нате х'.

К числу специальных расточных стан­ков относятся и агрегатные станки.

Агрегатные станки обеспечивают кон­центрацию видов обработки, выполняе­мых в совокупности на расточных, свер­лильных и бесконсольно-фрезерных стан­ках.

Агрегатные станки изготовляют из стандартных и нормализованных деталей и узлов (агрегатов), которые могут много­кратно использоваться при перекомпонов­ке станка на выпуск нового изделия. Ком­поновка станков весьма разнообразна. Она зависит от формы, размеров заготовки, характера выполняемых работ и точности обрабатываемой заготовки. На рис. 6.45, д приведена одна из разновидностей компо­новки агрегатного станка.

Основными нормализованными узлами станка являются станина 1, силовая голов­ка 2 и стол 3. Заготовку закрепляют в при­способлении, установленном на столе станка, и обрабатывают с трех сторон од­новременно многими инструментами, за­крепленными в шпинделях силовых голо­вок. Инструментальные шпиндели вра­щаются от приводного вала силовой го­ловки - главное движение резания, а дви­жение подачи вдоль оси отверстия полу­чают перемещением корпуса силовой го­ловки по направляющим станины.

Компоновка агрегатных станков с ис­пользованием делительных поворотных столов (рис. 6.45, е) позволяет реализовать многоинструментальные параллельно-последовательные схемы обработки по­верхностей. Заготовки обрабатывают с двух сторон - сверху и с горизонтально расположенных вокруг стола / агрегатных силовых головок 2 с инструментами.

372

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

На агрегатных станках выполняют сверление, зенкерование, растачивание, развертывание, фрезерование и другие виды обработки в заготовках типа корпу­сов, плит, панелей и т.д.

Агрегатные станки - это преимущест­венно станки-полуавтоматы, и их часто встраивают в автоматические линии. Они обеспечивают высокую производитель­ность и стабильную точность обработки.

Агрегатные станки с ЧПУ, как прави­ло, многооперационные. Они оснащены или револьверными головками, или мага­зинами инструментов. Переналадка станка на обработку различных заготовок заклю­чается в замене управляющей программы.

Агрегатные переналаживаемые станки с ЧПУ являются эффективным средством автоматизации производства, выпускающе­го изделия сравнительно малыми партиями.

7. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА

РАСТОЧНЫХ СТАНКОВ

На расточных станках для обработки поверхностей используют различные ин-

А-А

струменты: резцы, сверла, зенкеры, раз­вертки, метчики, фрезы.

Расточные резцы по форме попереч­ного сечения стержня подразделяют на квадратные, прямоугольные (рис. 6.46, а) и круглые (рис. 6.46, б). В зависимости от вида обработки используют расточные резцы различных типов: проходные, под­резные, канавочные и резьбовые. Широко применяют пластинчатые резцы - основ­ной инструмент для растачивания отвер­стий диаметром более 20 мм. Пластинча­тые резцы делят на одно- и двухлезвийные (рис. 6.46, в). Двухлезвийные пластинча­тые резцы выполняют по размеру раста­чиваемого отверстия.

Расточные блоки (рис. 6.46, г) пред­ставляют собой сборную конструкцию, состоящую из корпуса 1 и вставных регу­лируемых резцов 2, закрепленных винта­ми 3 и 4. Резцы регулируют по диаметру растачиваемого отверстия.

Расточные головки применяют для об­работки отверстий большого диаметра. На рис. 6.46, д показана разъемная расточная головка для обработки отверстий диаметром

>\

_ш

_£Е

Рис. 6.46. Режущий инструмент для растачивания отверстий

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

373

130 ... 225 мм. Подрезные резцы головки предварительно устанавливают по диа­метру и торцу на заданный размер, что позволяет обрабатывать ряд соосных от­верстий как по диаметру, так и по торцам.

Специальные развертки с нерегули­руемыми и регулируемыми ножами при­меняют для окончательной обработки от­верстий после предварительного растачи­вания их резцами. Регулируемая плаваю­щая развертка (рис. 6.46, е) имеет два но­жа 5, взаимно перемещающихся по шпон­ке/и скрепленных винтами б при упоре в винт 8, положение которого регулируется в зависимости от заданного размера обра­батываемого отверстия. Развертка осна­щена пластинками из твердого сплава.

Заготовки на столе расточного станка закрепляют с помощью различных уни­версальных приспособлений: прижимных планок, станочных болтов, угольников, призм (см. рис. 6.42).

При обработке отверстий и плоско­стей, расположенных под углом к основа­нию заготовки или друг к другу, приме­няют угольники. Заготовки с опорными поверхностями цилиндрической формы устанавливают на призмы.

Корпусные детали отличаются боль­шим многообразием форм и размеров об­рабатываемых поверхностей и точностью их обработки. В зависимости от этого ис­пользуют различные конструкции расточ­ных кондукторов для закрепления корпус­ных заготовок и обеспечения правильного положения инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Режущий инструмент на расточных станках закрепляют с помощью вспомога­тельного инструмента: консольных опра­вок, двухопорных оправок и патронов. Использование вспомогательного инстру­мента обусловлено тем, что резец нельзя непосредственно закреплять в расточном шпинделе или радиальном суппорте. Рас­точные оправки имеют прямоугольные, квадратные или круглые окна, располо­женные под углом 45 или 90° к оси оправ­ки для установки резцов. Короткие кон­сольные оправки предназначены для за-

крепления одного или двух резцов при растачивании глухих и сквозных отвер­стий небольшой длины.

Для растачивания отверстий, находя­щихся на большом расстоянии от торца планшайбы станка, или нескольких соос­ных отверстий используют удлиненные консольные оправки (рис. 6.47, а). Приме­няют консольные оправки также для пла­стинчатых плавающих разверток (рис. 6.47, б). Пластинку 3 вставляют в гнездо оправки и винтом 1 удерживают от выпа­дения. В то же время благодаря наличию небольшого зазора (0,1 ... 0,15 мм) между пазом 2 пластинки 3 и винтом / развертка может самоустанавливаться ("плавать").

Двухопорная расточная оправка (рис. 6.47, в) представляет собой длинный вал с коническим хвостовиком на одном конце для установки его в шпинделе станка. Другой конец оправки закрепляют в лю­нете задней стойки станка. По длине оп­равки расположены окна для установки стержневых и пластинчатых резцов.

Для закрепления стандартных много­лезвийных режущих инструментов (сверл, зенкеров, разверток, фрез и т.п.) на рас­точных станках применяют специальные оправки, переходные втулки и патроны.

8. СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА РАСТОЧНЫХ СТАНКАХ

На расточных станках обрабатывают отверстия, наружные цилиндрические и плоские поверхности, уступы, канавки, реже конические отверстия и нарезают внутреннюю и наружную резьбы резцами. Наиболее распространенный вид обработ­ки на расточных станках - растачивание отверстий резцами.

Расточные резцы работают в менее благоприятных условиях, чем токарные. Они имеют меньшие размеры, зависящие от размера оправок, в которых их закреп­ляют, и диаметра обрабатываемого отвер­стия. Растачиванием можно обрабатывать отверстия любых диаметров: от 3 ... 5 мм и более.

374

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

_ЗВЗЕЗэ

а)

1 1 3

Рис. 6.47. Оправки для закрепления режущего инструмента на расточных станках

Растачивание цилиндрических от­верстий выполняют резцами, установлен­ными на консольной или двухопорной оправке. Использование консольной оп­равки целесообразно в тех случаях, когда длина обрабатываемого отверстия / < 5d, так как с увеличением длины оправки снижается ее жесткость.

На рис. 6.48, а показана схема рас­тачивания отверстия небольшой длины двухлезвийным пластинчатым резцом, закрепленным в консольной оправке. За­готовке сообщают продольную подачу. При небольшой длине отверстия, когда возможна работа с короткой жесткой оп­равкой, растачивают при осевой подаче расточного шпинделя. Растачиванием с продольной подачей заготовки получают более правильное отверстие вследствие постоянного вылета шпинделя. Отверстия с отношением lid > 5 и соосные отверстия растачивают резцами, закрепленными в двухопорной оправке.

На рис. 6.48, б показано одновремен­ное растачивание двух соосных отверстий. Оправка с резцами получает главное вра­щательное движение резания, а заготовка -

движение продольной подачи в направле­нии от задней стойки к шпиндельной бабке.

Отверстия большого диаметра, но ма­лой длины растачивают резцом, закреп­ленным в радиальном суппорте планшай­бы (рис. 6.48, в). Планшайбе с резцом со­общают главное вращательное движение резания, а столу с заготовкой - движение продольной подачи. Отверстия диаметром более 130 мм обрабатывают расточными блоками и головками.

Растачивание параллельных и вза­имно перпендикулярных отверстий вы­полняют с одной установки заготовки. После растачивания первого отверстия перемещают стол в поперечном направле­нии или шпиндельную бабку в вертикаль­ном направлении на величину, равную межцентровому расстоянию, затем раста­чивают второе и другие отверстия. Если требуется расточить взаимно перпендику­лярные отверстия, то после растачивания первого отверстия стол поворачивают на 90° и растачивают второе отверстие.

Растачивание конических отверстий осуществляют расточными головками, закрепленными в расточном шпинделе,

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

375

Рис. 6.48. Схемы обработки заготовок на горизонтально-расточных станках

которому сообщают движение осевой по­дачи. Конические отверстия диаметром более 80 мм растачивают резцом с исполь­зованием универсального приспособле­ния, смонтированного на радиальном суппорте планшайбы (рис. 6.48, г).

Сверление, зенкерованне, разверты­вание, цекование, зенкование и нареза­ние резьбы метчиками выполняют на расточных станках так же, как и на верти­кально-сверлильных. Инструмент закреп­ляют в расточном шпинделе и сообщают ему главное вращательное движение реза­ния и движение осевой подачи. Заготовка, установленная на столе станка, остается неподвижной.

Подрезание торцов выполняют двумя способами: движением подачи резца в направлении, перпендикулярном или па­раллельном оси шпинделя.

На рис. 6.48, д показано подрезание торца проходным резцом, закрепленным на радиальном суппорте планшайбы. Рез­цу, вращающемуся вместе с планшайбой, сообщают движение радиальной подачи перемещением суппорта по направляю­щим планшайбы. Небольшие плоскости

подрезают пластинчатым резцом (рис. 6.48, е), которому сообщают движение осевой подачи перемещением расточного шпинделя. Обработка торцовых поверхно­стей с движением радиальной подачи обеспечивает большую их точность.

Фрезерование поверхностей показано на рис. 6.48, ж. При фрезеровании верти­кальной плоскости торцовой фрезерной головкой, закрепленной в расточном шпинделе, фрезе сообщают главное вра­щательное движение резания и движение вертикальной подачи перемещением шпиндельной бабки.

При использовании специальных при­способлений на горизонтально-расточных станках можно обрабатывать фасонные поверхности и нарезать резьбу резцами.

9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Отверстия, к которым предъявляют высокие требования по точности изготов­ления, необходимо выполнять сквозными (рис. 6.49, а), а не глухими. Форма и раз-

376

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рис. 6.49. Примеры конструкций деталей машин, изготовляемых на станках сверлильно-расточной группы

меры дна глухих отверстий должны соот­ветствовать форме и размерам стандарт­ного инструмента (рис. 6.49, б, в).

Поверхность, в которую врезается сверло, должна быть перпендикулярна к направлению его движения. Иначе возни­кающие изгибные деформации могут вызвать поломку сверла (рис. 6.49, г). По­этому на цилиндрических поверхностях литых деталей необходимо предусматри­вать плоскости, перпендикулярные к оси отверстия (рис. 6.49, д), а на заготовках из проката фрезеровать уступы (рис. 6.49, ё).

Смазочные отверстия лучше распола­гать перпендикулярно к поверхности, на которой они должны находиться (рис. 6.49, ж). Наклонное их расположение (рис. 6.49, з) затрудняет обработку.

Глубокие отверстия (рис. 6.49, и) ре­комендуется заменять двумя неглубокими (рис. 6.49, к), что обеспечивает одновре­менную обработку с двух сторон на агре­гатном станке.

Рекомендуется использовать ступенча­тые отверстия (рис. 6.49, м) вместо двух глухих соосных отверстий (рис. 6.49, л), что исключает необходимость обработки

их за две установки и устраняет погреш­ности, связанные со взаимным располо­жением отверстий. В корпусных деталях следует предусматривать отверстия про­стой формы (рис. 6.49, н). Отверстия глу­хие глубокие, а также конические и с вы­точками (рис. 6.49, о) обрабатывать трудно.

Детали с несколькими соосными от­верстиями целесообразно конструировать так, чтобы их диаметры последовательно уменьшались в одном направлении (рис. 6.49, п). При этом отверстия можно одно­временно растачивать за один проход рез­цами, установленными на двухопорной оправке.

Если в корпусной заготовке имеются внутренняя стенка или отверстия неболь­шого диаметра, не позволяющие ввести оправку, то такая конструкция нетехноло­гична (рис. 6.49, р). Расположение торцов следует предусматривать в одной плоско­сти (рис. 6.49, с), чтобы обрабатывать их за один проход. Наличие уступов в отвер­стиях и расположение торцовых поверх­ностей на разных высотах (рис. 6.49, т) затрудняют обработку.

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГ АЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ

377

Большое значение имеет свободный доступ ко всем элементам детали при об­работке и измерении. В рекомендуемой на рис. 6.49, у конструкции за счет увеличе­ния диаметра отверстия Б облегчается доступ режущего инструмента для подре­зания торца отверстия А. Конструкция, приведенная на рис. 6.49, ф, менее техно­логична.

Обрабатываемые поверхности реко­мендуется располагать параллельно или взаимно перпендикулярно (рис. 6.49, х). Применение наклонных обрабатываемых поверхностей затрудняет изготовление деталей из-за сложности установки их на станке (рис. 6.49, ц).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Каковы особенности процесса резания при сверлении по сравнению с методом точе­ния?

2. При каких условиях применяют рас­сверливание, зенкерование и развертывание отверстий?

3. Почему расточные станки должны иметь повышенную жесткость?

4. Как вы предлагаете производить обра­ботку соосных отверстий в нескольких стенках корпусных деталей?

5. Какими способами можно обрабатывать плоскую поверхность на расточном станке?

6. Каковы преимущества агрегатных стан­ков и их значение в автоматизации производ­ства деталей машин?