6.2.
Внутренние поверхности вращения.
81
Отверстия в деталях машин имеют самое различное назна- чение [1, 2], а именно для:
крепежной резьбы,
направляющих при сборке,
подачи
смазочного материала к узлам,
размещения тех или иных органов управления,
для уменьшения веса,
удаления лишнего металла при балансировке,
другое назначение.
Отверстия классифицируются:
I.
По виду:
1. глухие,
2. сквозные.
II.
По форме отверстия:
1. цилиндрические,
2. конические,
3. фасонные,
4. гладкие,
5. ступенчатые.
Достигнуть заданной точности размеров отверстия значи- тельно сложнее, чем аналогичную точность размеров на наружной поверхности. Например: 5-й квалитет – самый высокий для вала,
6- й квалитет – самый высокий для отверстия.
Виды обработки отверстий. Со снятием стружки можно обрабатывать лезвийным, абра- зивным инструментом или абразивным порошком.
Лезвийным инструментом можно производить сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, тонкое алмазное то- чение и протягивание.
Абразивным инструментом можно производить шлифование и хонингование.
Абразивным порошком можно производить притирку и довод- ку.
Обработкой без снятия стружки можно производить калиб- ровку отверстия шариком, прошивку и раскатывание.
Сверление отверстий. Сверлением отверстий сверлами различной конструкции в сплошном металле можно достичь 9…10-го квалитета точности и шероховатости R
а
= 6,3…12,5 мкм.
82
Дальнейшая обработка отверстий производится зенкерова- нием, развертыванием или растачиванием.
При получении отверстия на сверлильном станке деталь за- крепляется на станке, а инструмент вращается. При получении от- верстия на токарном станке деталь вращается, а инструмент неподвижен.
«Увод» сверла, при одинаковых режимах обработки, на свер- лильном станке больше, чем на токарном станке.
Для повышения точности сверления при обработке на свер- лильном станке применяют кондукторы (рисунок 6.3). По-
вышается точность обработки и производительность, при этом отпадает необходимость в операции разметки. Кондук- тор изготавливают из закален- ной стали. Кондукторные втул- ки иногда устанавливаются впереди детали, иногда – сза- ди, а иногда и впереди и сзади. Соответственно, если кондуктор спереди схема называется обработкой переднего направления, а если сзади, то обработкой заднего направления.
Сверла подразделяются на нормальные, сверла для глубоко- го сверления и специальные.
К нормальным относят перовые, центровочные и спираль- ные.
Сверло для глубокого сверления представляет собой штангу, на конце которой укреплены пластины из твердого сплава. На штанге имеется две канавки – для подвода СОЖ под давлением и отвода СОЖ со стружкой.
Пушечные сверла имеют особенности конструкции. У пушеч- ных сверл вершина смещена на ¼ диаметра, благодаря чему об- разуется «направляющий конус». Сверло не имеет поперечной режущей кромки. Недостатками является низкая производитель- ность и необходимость специальной подготовки начального конуса для захода сверла.
Для сверления отверстий от 80 до 900 мм и длиной (глуби- ной) до 500 мм применяются кольцевые сверла. Кольцевые сверла можно применять на токарных, расточных, револьверных и ради- ально-сверлильных станках с обычной подачей. Производитель- ность в 4 раза выше, чем при сверлении нормальными сверлами.
Рис. 6.3. Примерная схема расположения кондуктора на детали.
83
Достаточно широко применяются инжекторные сверла. Про- изводительность этих сверл в 5…6 раз больше, чем у обычных сверл. СОЖ в инжекторном сверле подается под давлением 12 атм. Используются для работы на тяжелых станках.
Методы чистовой отделки отверстий. Для окончательной, чистовой отделки отверстий используют- ся самые разнообразные способы обработки. Рассмотрим наибо- лее употребляемые способы обработки: чистовое развертывание, растачивание отверстий, протягивание отверстий, шлифование и хонингование.
Чистовое развертывание применяется для обработки от- верстий диаметром до 150 мм на сверлильных, токарных и токар- но-револьверных станках.
При выборе диаметра сверла под дальнейшее развертыва- ние, следует учитывать тот факт, что «увод» сверла должно быть меньше припуска на зенкерование. После сверления сверление зенкеруется и оставляется припуск равный 2Z = 0,25 мм, а припуск на сторону 0,12 мм.
Затем следует черновое развертывание, оставляя 2Z = 0,1 мм, для чистового развертывания (0,05 мм на сторону). Затем идет чистовое развертывание.
Растачивание отверстий. Чистовое растачивание применя- ется во всех типах производства. В массовом и крупносерийном – на многошпиндельных станках, в мелкосерийном и единичном – на одношпиндельных и расточных станках.
Поскольку при растачивании отверстий часто бывают случаи, когда диаметр отверстия достаточно мал, а длина отверстия большая. В этом случае силы резания приводят к тому, что рас- точной резец отгибается. В результате растачиваемое отверстие получается не цилиндрическим, а в виде усеченного конуса, что является браком. Для компенсации отжимающей составляющей силы резания Р
у используются различные конструкции технологи-
P
у
V
S
P
у
Рис. 6.4. Схема растачивания с использова- нием противоупорного ролика (а) и симмет- ричного резца (б) упорный ролик
P
у
V
S
а) б)
84 ческой оснастки. На рисунке 6.4 (а) показана схема создания про- тиводействующей силы при помощи упорного ролика, который опирается на обработанную поверхность отверстия.
Другая схема резания, предотвращающая изгиб расточного резца показана на рисунке 6.4 (б). На данной схеме компенсация изгиба производится установкой на борштанге двух одинаковых расточных резцов (что очень важно для создания одинаковых сил
Р
у
). при данной схеме растачивания увеличивается производи- тельность обработки. Меньше износ инструмента, выше качество обработки.
В целом растачивание имеет ряд преимуществ по сравне- нию с процессом шлифования:
поверхность не засоряется частицами абразива;
точность по 6-у квалитету точности;
простота инструмента;
шероховатость до R
а
= 0.05 мкм.
Шлифование отверстий применяется в основном для зака- ленных деталей. Отверстие можно шлифовать несколькими спо- собами: а) деталь вращается, будучи закрепленной, в патроне (круг- лое шлифование); б) при неподвижной детали шлифование производится на станках с планетарным (круговым) движением шпинделя; в) бесцентровое внутреннее шлифование.
На рисунке 6.5 показана условная схема планетарного шли- фования.
Рис. 6.5. Схема планетарного шлифования.
При планетарном шлифовании – планетарная головка имеет четыре движения:
V n
S
V
85 1. вокруг собственной оси;
2.
движение по внутренней окружности;
3. возвратно-поступательное движение вдоль оси детали;
4. поперечную подачу.
На таких станках можно шлифовать наружные поверхности.
Следует отметить, что планетарное шлифование процесс мало- производительный.
Внецентровое внутреннее шлифование применяется в тех случаях, когда невозможно закрепить деталь. На рисун- ке 6.6 показана схема такого шлифования. Позицией 1 обозначен ведущий ролик, позицией 2 ведомый ролик.
Поддерживающий ролик 3 обеспечивает удержание де- тали по оси вращения. По- зицией 5 обозначен инстру- мент – шлифовальный круг.
Протягивание отверстий. Во многих случаях протягивание отверстий заменяет развертывание. При изготовлении отверстий со шлицами или шпоночным пазом – протягивание является наиболее производительным и предпочтительным процессом.
Возможно применение долбления, но только в единичном и мелкосерийном производстве.
Хонингование отверстий. Предварительно развернутое или тонко расточенное отверстие обрабатывается специальными брусками в специальной головке называемой
хоном.
Шероховатость поверхности после хонингования R
а
= 0.025 мкм, при точности по 1-у квалитету.
Хонинговальная головка совершает не только вращатель- ное, но и возвратно-поступательное движение. Здесь также, как и при суперфинишировании используется принцип «неповторяюще- гося следа». В качестве СОЖ используют порошок с машинным маслом. Возвратно-поступательное движение хона обеспечивает- ся гидроприводом.
Преимущества хонингования по сравнению со шлифовани- ем:
обеспечивается цилиндричность отверстия, поскольку от- сутствует отжим инструмента от заготовки;
точность выше, поскольку отсутствует вибрация инстру- мента;
2 4
3 5
1
Рис. 6.6. Схема внецентрового внутреннего шлифования.
86
высокая плавность хода хонинговальной головки и реверса, поскольку привод от гидропривода.
Для хонингования шлифованных отверстий применяют го- ловки, бруски которых установлены под углом 15…25 0
относитель- но продольной оси детали.
6.3. Резьбовые отверстия. Виды резьбы применяемой в машиностроении. Общепринятое деление резьбы на крепежную резьбу и хо- довую [1, 2].
По геометрии профиля резьбы подразделяются на треуголь- ные, прямоугольные, трапециевидные и фасонные.
Конструктивно резьбы подразделяются на цилиндрические и конические.
В России приняты метрические резьбы. В настоящее время изготовление дюймовых крепежных соединений запрещено.
Резьбу
можно наносить цилиндрические, фасонные и плос- кие поверхности. Резьбовые поверхности на плоскости использу- ются при изготовлении реек.
Резьбовые поверхности бывают наружными и внутренними.
Внутренние резьбы изготавливаются в сквозных и глухих отвер- стиях разными способами.
Инструмент для изготовления резьбы. В качестве инструмента для нарезания наружной резьбы ис- пользуются:
токарные резцы;
плашки;
резьбовые гребенки;
саморасправляющиеся головки;
накатные ролики (плашки).
Крупные резьбы изготавливаются фрезерованием
Способы изготовления резьбовых поверхностей. Изготовление наружной резьбы резцами чаще всего произ- водится в условиях мелкосерийного или единичного производства на токарно-винторезных станках. Используются резьбовые резцы, угол заточки которых соответствует профилю резьбы. На токарно- винторезных станках можно изготавливать однозаходные и много- заходные резьбы. В этом случае каждая винтовая канавка каждого захода изготавливается на полный профиль.
87
При изготовлении резьбы на токарно-резьбонарезных полу- автоматах предусматривается ускоренное возвращение резца в исходное положение. Для предотвращения поломки резца о бурт применяют отстреливающее пружинное устройство.
Для изготовления точной резьбы применяют корректирующие устройства, компенсирующие погрешности, возникающие в паре винт-гайка.
Фрезерование резьбы осуществляется на фрезерных станках концевой фрезой как показано на рисунке 6.7. Заготовка при этом закрепляется в делительную го- ловку и вращающийся центр. Де- лительная головка кинематически связана с механизмом переме- щения стола. Профиль инстру- мента соответствует профилю винтовой канавки. Резьба наре- зается на полный профиль за один проход. Точность обработки высокая, но производительность низкая.
Производительность фрезерования резьбы можно повысить, используя дисковые фре- зы как показано на рисунке 6.8.
Существуют два способа фре- зерования дисковой фрезой.
Под буквой а) дисковая фреза располагается под углом к заго- товке. Под б) показан второй способ – ось вращения фрезы проходит параллельно оси вра- щения заготовки.
Нарезание резьбы группо- вой фрезой применяется при из- готовлении коротких резьбовых поверхностей.
Вихревой метод изготовления резьбы.
Вихревое нарезание резьбы представляет собой обработку заготовки 1 (рисунок 6.9) резцом или резцами 2 движущимся по траектории 3. Вихревое нарезание резьбы осуществляется двумя способами:
1) деталь находится внутри траектории движения резца (как на рис. 6.9);
2) деталь находится снаружи траектории движения резца.
Рис. 6.7.Фрезерование резьбы.
Рис. 6.8.Фрезерование резьбы дисковыми фрезами. а) б)
88
При этом способе, за одно касание резца с заго- товкой, на поверхности заго- товки образуется лунка в ви- де «капли». При следующем обороте такая лунка образу- ется в другом месте медлен- но вращающейся заготовки.
Скорость резания составляет до 7 м
/
с
. Если в вихревой го- ловке закреплены 4 резца, то в этом случае два резца про- резают канавку, третий резец формирует профиль резьбы, а чет- вертый снимает заусенец.
Нарезание резьбы самораскрывающимися головками. Само- раскрывающиеся резьбовые головки работают по принципу плаш- ки. Причем режущие гребенки или
резцы могут располагаться как радиально, так и тангенциально по отношению к обрабатываемой поверхности. После окончания процесса нарезания резьбы голов- ка раскрывается, то есть режущие кромки инструмента выходят из нарезаемой винтовой линии. Следовательно, отпадает необходи- мость процесса свинчивания головки.
Накатывание резьбы применяется в массовом или крупно- серийном производстве. Например, для изготовления метизов.
Накатка болтов – безотходная технология, то есть коэффициент использования материала равен 1.
При изготовлении короткой резьбы используют плоские или круглые плашки. При изготовлении длинной резьбы применяются круглые накатные плашки со сквозной подачей, по схеме анало- гично схеме бесцентрового шлифования.
Шлифование резьбы чаще всего применяется для изготовле- ния резьбонарезного инструмента. Шлифование осуществляется однониточным или многониточным кругом. При этом все нитки резьбы последовательно обрабатываются всеми нитками шлифо- вального круга.
Применяют шлифование резьбы после термической обработ- ки на резьбошлифовальных станках.
Мелкую резьбу (с шагом до 1,5 мм) часто выполняют
вы-шлифовыванием из круглого валика однониточным или многони- точным шлифовальным кругом.
3 1
2
Рис. 6.9. Вихревое нарезание резьбы
89
Методы контроля резьбовых поверхностей.
Основным параметром при контроле резьбы является точ- ность по среднему диаметру. Кроме того, измеряется угол профи- ля, шаг, наружные и внутренние диаметры. Контроль осуществля- ется резьбовыми пробками – для внутренней резьбы, калибровы- ми пробками – для наружной резьбы, шагомером (шаг резьбы), резьбовыми микрометрами со специальными наконечниками.
6.4.
Зубчатые поверхности.
Классификация зубчатых поверхностей.
Зубчатые поверхности делятся на цилиндрические, кониче- ские и червячные.
Конструктивно элементы зубчатого соединения могут выпол- няться в виде дисков с гладким или шлифованным центральным отверстием, в виде блока шестерен (объединение нескольких дис- ков) и в виде вала-шестерни [1, 2].
По механическим признакам, зубчатые поверхности шесте- рен бывают: одновенцовые, цилиндрические, конические, с пря- мым или спиральным зубом, червячными со ступицей (или флан- цевого типа) и многовенцовые.
Зубчатые передачи служат для передачи крутящего
Момента при заданном значении частоты вращения. Чаще всего зубчатые передачи применяются в коробках передач, в редукторах, шестеренных клетях прокатных станов и др. Реечные передачи служат для преобразования вращательного движения в поступательное или наоборот.
Материал для изготовления колес.
Для силовых передач применяются хромистые стали марок
Х15, Х15А, 20ХА, 40Х и 45Х. Возможно применение сталей с добавками бора до 0,01…0.05 %, позволяет полностью исключить хром с улучшением свойств сталей. Для более высоких требований применяют хромоникелевые и хромомолибденовые стали марок 12ХН3А, 20ХН3А, 12ХН3, 40ХН, 35ХМА, 30ХН3М и
18ХГТ.
Все перечисленные стали относятся к классу цементируемых сталей. Литые стальные колеса изготавливают из литейных сталей марок 40Л, 50Л, 40ГЛ или ХГСЛ.
Зубчатые колеса тихоходных малонагруженных передач преимущественно изготавливаются из модифицированных чугунов. Для обеспечения бесшумной работы зубчатой передачи колеса часто изготавливают из неметаллических материалов -
90 полимерных материалов. Преимущества этих материалов в бесшумности работы, низкой чувствительности к перекосу.
Недостаток - низкая прочность и теплопроводность.
Заготовки для зубчатых колес. В условиях массового или крупносерийного производства заготовками служат поковки или отливки. Для изготовления
крупногабаритных колес применяют бандажирование, то есть тело шестерни изготавливается из более дешевого материала на которое после механической обработки насаживается бандаж. Изготовленный из материала, который отвечает условиям работы колеса. Стоимость таких колес значительно ниже цельных. При изготовлении крупногабаритных чугунных зубчатых колес, отдельно отливаются ступица и отдельно – сегменты зубчатых поверхностей. В единичном и мелкосерийном производстве для изготовления шестерен используют прокат.
Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес.
Шестерни изготавливают по 11 квалитету точности из сталей марок 18ХГТ, диаметром 80…220 мм, с модулем m = 2,5…5 в условиях серийного производства по следуюему маршруту:
1. Изготовление поковок или штамповок;
2. Предварительная токарно-револьверная обработка;
3. Нормализация для измельчения структуры и уменьшения деформаций при последующих термических обработках
(режимы: 900 ± 10 0
С, выдержка 1,5…2 часа, охлаждение на воздухе);
4.
Окончательная токарная обработка;
5. Зубонарезание;
6. Контроль;
7. Термическая обработка. Цементация, закалка, отпуск.
Режимы: температура цементации 930 ± 10 0
С, температура масла
60…80 0
С, температура отпуска 160 ± 10 0
С, выдержка 2 часа.
Толщина слоя 1,5 мм;
8. Чистовая механическая обработка. Предварительное шлифование венца и базового торца. Предварительное шлифование отверстия и второго торца;
9. Искусственное старение при температуре 150 0
С с выдержкой в течение 8…10 часов;
10. Отделочная механическая обработка. Шлифование наружного диаметра венца зубчатой поверхности;
11. Мойка;
91 12. Контроль;
13. Консервация.
Токарную обработку в условиях серийного и мелкосерийного производства проводят на токарно-револьверных полуавтоматах имеющих 2 и более суппортов (продольный, поперечный, наклонный).
Зубья нарезаются одним из двух методов – копирования или обкатки.
В настоящее время получило распространение предварительное формирование зубчатых поверхностей с помощью
Скачать 1.4 Mb.