ТПвМС. Воронежский государственный технический университет
 Скачать 448.94 Kb.
|
|
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки. Метод позволяет обрабатывать поверх- ности деталей различной формы и размеров с высокой точно- стью из наиболее используемых конструкционных материалов. Он обладает малой энергоемкостью и высокой производитель- ностью. Вследствие этого обработка резанием является основ- ным, наиболее используемым в промышленности процессом размерной обработки деталей. Задачей всех способов размерной обработки является по- лучение деталей требуемых размеров, формы и качества по- верхностей, отвечающих требованиям чертежа, и с макси- мальной производительностью. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ Цель работы: изучить устройство токарно-винторезного станка, конструкцию проходного токарного резца, типы ре- жущего инструмента для токарной обработки, схемы обработ- ки заготовок на токарно-винторезном станке, применяемые приспособления. Устройство токарных станков На станках токарной группы обрабатывают детали типа валов, дисков и втулок, осуществляя обтачивание наружных цилиндрических поверхностей, торцов и уступов, прорезание канавок и отрезку, растачивание отверстий (цилиндрических, конических и фасонных), обтачивание конических и фасонных поверхностей, сверление, зенкерование и развертывание от- верстий, нарезание наружной и внутренней резьбы резцом, нарезание резьбы метчиком и плашкой, вихревое нарезание резьбы, накатывание рифленых поверхностей. Главным движением, определяющим скорость резания, является вращение шпинделя, несущего заготовку. Движени- ем, определяющим величины продольных и поперечных по- дач, является движение суппорта, в котором закрепляют рез- цы, а при обработке концевым инструментом движение подачи получает задняя бабка станка. Токарно-винторезный станок состоит из следующих уз- лов (рис. 1.1). Станина 2 с призматическими направляющими служит для монтажа узлов станка и закреплена на тумбах. В передней тумбе 1 смонтирован электродвигатель главного привода станка, в задней тумбе 12 — бак для смазочно- охлаждающей жидкости и насосная станция. В передней бабке 6 смонтированы коробка скоростей станка и шпиндель. Механизмы и передачи коробки скоростей позволяют получать разные частоты вращения шпинделя. На шпинделе закрепляют зажимные приспособления для переда- чи крутящего момента обрабатываемой заготовке. На лицевой стороне передней бабки установлена панель управления 5 ме- ханизмами коробки скоростей. Рис. 1.1. Схема токарно-винторезного станка Коробку подач 3 крепят к лицевой стороне станины. Она предназначена для передачи вращения ходовому валу или хо- довому винту, а также для изменения их частот вращения с целью получения необходимых подач или определенного шага при нарезании резьб. Движение на входной вал коробки подач поступает от шпинделя через сменные колеса гитары. С левой торцовой стороны станины установлена коробка 4 сменных зубчатых колес (гитара), необходимых для наладки станка на нарезание резьбы. Продольный суппорт 7 перемещается по направляющим станины и обеспечивает продольную подачу резцу. По направ- ляющим продольного суппорта перпендикулярно к оси враще- ния заготовки перемещается поперечная каретка, на которой смонтирован верхний суппорт 9. Поперечная каретка обеспе- чивает поперечную подачу резцу. Верхний поворотный суп- порт можно устанавливать под любым углом к оси вращения заготовки, что необходимо при обработке конических поверх- ностей заготовок. На верхнем суппорте смонтирован четырехпозиционный поворотный резцедержатель 8, в котором можно одновремен- но закреплять четыре резца. К продольному суппорту крепят фартук 10. В фартуке смонтированы механизмы и передачи, преобразующие враща- тельное движение ходового валика или ходового винта в по- ступательные движения суппортов. В фартуке расположены разъемная маточная гайка винтовой передачи и механизм ее включения, а также механизмы управления и передачи про- дольной и поперечной подачи суппорта. Задняя бабка 11 установлена с правой стороны станины и перемещается по ее направляющим. В пиноли задней бабки устанавливают задний центр (для поддержания детали при об- работке в центрах) или инструмент для обработки отверстий (сверла, зенкеры, развертки). Корпус задней бабки смещается относительно основания в поперечном направлении, что необходимо при обтачивании наружных конических поверхностей. Конструкция токарного резца Токарные резцы используют на токарных (или подобных им) станках для получения из заготовок деталей с цилиндри- ческими, коническими, фасонными и торцовыми поверхно- стями, образующимися в результате вращения заготовки и пе- ремещения резца, подобный процесс принято называть точе- нием. Токарные резцы являются наиболее распространенными и к тому же наиболее простыми видами режущего инструмента. Резец состоит из головки, т. е. рабочей части, и тела, или стержня (рис. 1.2), служащего для закрепления резца в резце- держателе. Головка резца образуется при специальной заточке (на за- точных станках) и имеет следующие элементы: переднюю по- верхность, задние поверхности, режущие кромки и вершину. Рис. 1.2. Элементы проходного токарного резца Передней поверхностью называются поверхность резца, по которой сходит стружка. Задними поверхностями, называ- ются поверхности резца, обращенные к обрабатываемой заго- товке (главная и вспомогательная). Режущие кромки образуются при пересечении передней и задних поверхностей. Главная режущая кромка (лезвие) выполняет основную работу резания. Она образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей. Вспомогательная режущая кромка (лезвие) образуется от пересечения передней и вспомогательной задней поверхно- стей. Вершина резца — это место сопряжения главной и вспо- могательной режущих кромок; при криволинейном сопряже- нии режущих кромок вершина имеет округленную форму с радиусом r. Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенным углом. Для определения углов резца устанавли- ваются исходные плоскости: плоскость резания и основная плоскость. На обрабатываемой заготовке (рис. 1.3) различают обра- ботанную поверхность и поверхность резания. Обработанной поверхностью называется поверхность, полученная после сня- тия стружки. Поверхностью резания называется поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно главной режущей кромкой. Плоскостью резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку (рис. 1.3). Основной плоскостью называется плоскость, параллель- ная продольному (параллельно оси заготовки) и поперечному (перпендикулярно к оси заготовки) перемещению. У токарных резцов с призматическим телом за эту плоскость может быть принята нижняя (опорная) поверхность резца. Рис. 1.3. Плоскость резания, основная плоскость и поверхности при точении Схемы обработки заготовок на токарно-винторезных станках различными типами инструмента Обтачивание наружных цилиндрических поверхностей выполняют прямыми, отогнутыми или упорными проходными резцами с продольной подачей (рис. 1.4, а); гладкие валы, — при установке заготовки на центрах. Вначале обтачивают один конец заготовки, а затем ее поворачивают на 180° и обтачива- ют остальную часть. Ступенчатые валы обтачивают по схемам деления при- пуска на части (рис. 1.4, б) или деления длины заготовки на части (рис. 1.4, в). В первом случае обрабатывают заготовки с меньшей глубиной резания, однако общий путь резца получа- ется большим и резко возрастает Т о . Во втором случае при- пуск с каждой ступени срезается сразу за счет обработки заго- товки с большой глубиной резания. При этом Т о уменьшается, но требуется большая мощность привода станка. Нежесткие валы рекомендуется обрабатывать упорными, проходными резцами, с главным углом в плане φ = 90°. При обработке заготовок валов такими резцами радиальная состав- ляющая силы резания Р у = 0, что снижает деформацию загото- вок. Рис. 1.4. Схемы обработки заготовок на токарно-винторезном станке Подрезание торцов заготовки выполняют перед обтачива- нием наружных поверхностей. Торцы подрезают подрезными резцами с поперечной подачей к центру (рис. 1.4, г) или от центра заготовки. При подрезании от центра к периферии по- верхность торца получается менее шероховатой. Обтачивание округлений между ступенями валов (рис. 1.4, д) выполняют проходными резцами с закруглением между ре- жущими кромками по соответствующему радиусу с продоль- ной подачей или специальными резцами с поперечной пода- чей. Протачивание канавок (рис. 1.4, е) выполняют с попереч- ной подачей прорезными резцами, у которых длина главной режущей кромки равна ширине протачиваемой канавки. Ши- рокие канавки протачивают теми же резцами сначала с попе- речной, а затем с продольной подачей. Сверление, зенкерование и развертывание отверстий вы- полняют соответствующими инструментами, закрепляемыми в пиноли задней бабки. На рис. 1.4, ж показана схема сверления в заготовке цилиндрического отверстия. Растачивание внутренних цилиндрических поверхностей выполняют расточными резцами, закрепленными в резцедер- жателе станка, с продольной подачей. Гладкие сквозные от- верстия растачивают проходными резцами (рис. 1.4, з); сту- пенчатые и глухие — упорными расточными резцами (рис. 1.4, и). Отрезку обработанных деталей выполняют отрезными резцами с поперечной подачей. При отрезке детали резцом с прямой главной режущей кромкой (рис. 1.4, к) разрушается образующаяся шейка и приходится дополнительно подрезать торец готовой детали. При отрезке детали резцом с наклонной режущей кромкой (рис. 1.4, л) торец получается чистым. Обтачивание наружных конических поверхностей загото- вок осуществляют на токарно-винторезных станках одним из следующих способов. 1. Широкими токарными резцами. Обтачивают короткие конические поверхности с длиной образующей до 30 мм то- карными проходными резцами, у которых главный угол в плане равен половине угла при вершине обтачиваемой кониче- ской поверхности. 2 . Поворотом каретки верхнего суппорта (короткие кони- ческие поверхности). 3. Смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении. Обрабатываемую заготовку устанавливают на шариковые центры. При этом ось вращения заготовки распо- лагается под углом к линии центров станка, а образующая ко- нической поверхности — параллельно линии центров станка. Обтачивают с продольной подачей резца длинные конические поверхности с небольшим углом конуса при вершине (2 α ≤ 8°) 4. С помощью конусной линейки, которую закрепляют на кронштейнах на станине станка. Обтачивают длинные кониче- ские поверхности с углом при вершине конуса до 30…40°. Обтачивание внутренних конических поверхностей вы- полняют широким резцом, поворотом каретки верхнего суп- порта, с конусной линейкой. Часто внутренние конические по- верхности обрабатывают специальными коническими зенке- рами. Нарезание резьбы на токарно-винторезных станках вы- полняют резцами, метчиками и плашками. Форма режущих кромок резцов определяется профилем и размерами попереч- ного сечения нарезаемых резьб. На токарно-винторезных станках нарезают метрические, дюймовые, модульные и специальные резьбы. Нарезание мно- гозаходных резьб на токарно-винторезном станке требует точ- ного углового деления обрабатываемой заготовки при перехо- де от одной нитки нарезаемой резьбы к другой. Приспособления для токарных станков К наиболее распространенным приспособлениям токар- ных станков следует отнести патроны, центры, оправки, люне- ты, хомутики. Патроны применяют для закрепления деталей, у которых L/d ≤ 4, где L — длина; d — диаметр детали. Патро- ном осуществляют базирование деталей по наружному, внут- реннему диаметру и торцу. Применяют кулачковые, поводко- вые и цанговые патроны. Центры предназначены для поддержания при обработке заготовок с соотношением L/d > 4 и бывают неподвижные — для обработки легких и средних деталей и вращающиеся — для тяжелых деталей. Оправки предназначены для закрепления деталей с соот- ношением L/d = 1,5 ÷ 2 с базированием на предварительно об- работанное отверстие и применяются при чистовой обработке наружных поверхностей. Люнеты предназначены для создания дополнительной опоры при обработке длинных валов с целью предотвращения прогиба вала под действием сил резания и зажима и применя- ются при обработке валов с соотношением L/d > 10. Люнеты бывают неподвижные, устанавливаемые на станине, и по- движные, устанавливаемые на каретке станка. Работа № 6 ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ Цель работы: изучить устройство горизонтально- фрезерного и вертикально-фрезерного станков, типы фрез, схемы обработки заготовок на фрезерных станках, применяе- мые приспособления. Фрезерование — один из высокопроизводительных и рас- пространенных методов обработки поверхностей заготовок многолезвийным режущим инструментом — фрезой. Технологический метод формообразования поверхностей фрезерованием характеризуется главным вращательным дви- жением инструмента и обычно поступательным движением подачи. Подачей может быть и вращательное движение заго- товки вокруг оси вращающегося стола или барабана (кару- сельно-фрезерные и барабанно-фрезерные станки). На фрезерных станках обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенность процесса фрезерования — прерывистость резания каждым зубом фрезы. Зуб фрезы находится в контакте с заготовкой и выполняет ра- боту резания только на некоторой части оборота, а затем про- должает движение, не касаясь заготовки, до следующего вре- зания. На рис. 2.1 показаны схемы фрезерования плоскости ци- линдрической (а) и торцовой (б) фрезами. При цилиндриче- ском фрезеровании плоскостей работу выполняют зубья, рас- положенные на цилиндрической поверхности фрезы. При тор- цовом фрезеровании плоскостей в работе участвуют зубья, расположенные на цилиндрической и торцовой поверхностях фрезы. Рис. 2.1. Схемы фрезерования цилиндрической (а) и торцовой (б) фрезами, против подачи (в) и по подаче (г): 1 — заготовка; 2 — фреза Цилиндрическое и торцовое фрезерование в зависимости от направления вращения фрезы и направления подачи заго- товки можно осуществлять двумя способами: 1) против подачи (встречное фрезерование), когда направление подачи противо- положно направлению вращения фрезы (рис. 2.1, в); 2) по по- даче (попутное фрезерование), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают (рис. 2.1, г). При фрезеровании против подачи нагрузка на зуб фрезы возрастает от нуля до максимума, при этом сила, действующая на заготовку, стремится оторвать ее от стола, что приводит к вибрациям и увеличению шероховатости обработанной по- верхности. Преимуществом фрезерования против подачи явля- ется работа зубьев фрезы «из-под корки», т. е. фреза подходит к твердому поверхностному слою снизу и отрывает стружку при подходе к точке В (рис. 2.1, в). Недостатком является наличие начального скольжения зуба по наклепанной по- верхности, образованной предыдущим зубом, что вызывает повышенный износ фрезы. При фрезеровании по подаче зуб фрезы сразу начинает срезать слой максимальной толщины и подвергается макси- мальной 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. Горизонтально- и вертикально-фрезерные станки Горизонтально-фрезерные станки (рис. 2.2). В станине 1 станка размещена коробка скоростей 2. По вертикальным направляющим станины перемещается консоль 7. Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или приспособлении, по- лучает подачу в трех направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (переме- щение консоли по направляющим станины). Главным движе- нием является вращение шпинделя. Коробка подач 8 размеще- на в консоли. Хобот 3 служит для закрепления подвески 5, поддерживающей конец фрезерной оправки. Рис. 2.2. Горизонтально-фрезерный станок Вертикально-фрезерные станки (рис. 2.3). Основные узлы станка: станина 1, поворотная шпиндельная головка 3 со шпинделем 4, стол 5, салазки 6, консоль 7, коробка скоростей 2 и коробка подач 8. Главным является вращательное движение шпинделя. Заготовка, установленная на столе, может получать подачу в трех направлениях: продольном, поперечном и вер- тикальном. Рис. 2.3. Вертикально-фрезерный станок Типы фрез В зависимости от назначения и вида обрабатываемых по- верхностей различают следующие типы фрез: цилиндрические (рис. 2.4, а), торцовые (рис. 2.4, б, з), дисковые (рис. 2.4, в), концевые (рис. 2.4, г), угловые (рис. 2.4, д), шпоночные (рис. 2.4, е), фасонные (рис. 2.4, ж). Рис. 2.4. Типы фрез Фрезы изготовляют цельными (рис. 2.4, б - ж) или сбор- ными (рис. 2.4, а, з). Режущие кромки могут быть прямыми (рис. 2.4, д) или винтовыми (рис. 2.4, а). Фрезы имеют остро- конечную (рис. 2.4, и) или затылованную (рис.2.4, к) форму зуба. У фрез с остроконечными зубьями передняя и задняя по- верхности плоские. У фрез с затылованными зубьями передняя поверхность плоская, а задняя выполнена по спирали Архиме- да; при переточке по передней поверхности профиль зуба фре- зы сохраняется. Цельные фрезы изготовляют из инструментальных сталей. У сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и за- крепляют в корпусе фрезы пайкой или механически. Схемы фрезерования поверхностей На рис. 2.5 показаны схемы фрезерования поверхностей на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Движе- ния, участвующие в формообразовании поверхностей в про- цессе резания, на схемах указаны стрелками. Горизонтальные плоскости фрезеруют на горизонтально- фрезерных станках цилиндрическими фрезами (рис. 2.5, а) и на вертикально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 2.5, б). Цилиндрическими фрезами целесообразно обрабаты- вать горизонтальные плоскости шириной до 120 мм. В боль- шинстве случаев плоскости удобнее обрабатывать торцовыми фрезами вследствие большей жесткости их крепления в шпин- деле и более плавной работы, так как число одновременно ра- ботающих зубьев торцовой фрезы больше числа зубьев цилин- дрической фрезы. Вертикальные плоскости фрезеруют на горизонтально- фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 2.5, в) и торцо- выми фрезерными головками, а на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами (рис. 2.5, г). Наклонные плоскости и скосы фрезеруют торцовыми (рис. 2.5, д) и концевыми фрезами на вертикально-фрезерных стан- ках, у которых фрезерная головка со шпинделем поворачива- ется в вертикальной плоскости. Скосы фрезеруют на горизон- тально-фрезерном станке одноугловой фрезой (рис. 2.5, е). Комбинированные поверхности фрезеруют набором фрез (рис. 2.5, ж) на горизонтально-фрезерных станках. Точность взаиморасположения обработанных поверхно- стей зависит от жесткости крепления фрез по длине оправки. С этой целью применяют дополнительные опоры (подвески), из- бегают использования несоразмерных по диаметру фрез (ре- комендуемое отношение диаметра фрез не более 1,5). Уступы и прямоугольные пазы фрезеруют концевыми (рис. 2.5, з) и дисковыми (рис. 2.5, и) фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Уступы и пазы целесообразнее фрезеровать дисковыми фрезами, так как они имеют большее число зубьев и допуска- ют работу с большими скоростями резания. Фасонные пазы фрезеруют фасонной дисковой фрезой (рис. 2.5, к), угловые пазы — одноугловой и двухугловой (рис. 2.5, л) фрезами на горизонтально-фрезерных станках. Паз клиновой фрезеруют на вертикально-фрезерном стан- ке за два прохода: прямоугольный паз — концевой фрезой, за- тем скосы паза — концевой одноугловой фрезой (рис. 2.5, м). Т-образные пазы (рис. 2.5, н), которые широко применяют в машиностроении как станочные пазы, например на столах фрезерных станков, фрезеруют обычно за два прохода: вначале паз прямоугольного профиля концевой фрезой, затем нижнюю часть паза — фрезой для Т-образных пазов. Шпоночные пазы фрезеруют концевыми или шпоночными (рис. 2.5, о) фрезами на вертикально-фрезерных станках. Точ- ность получения шпоночного паза — важное условие при фре- зеровании, так как от нее зависит характер посадки на шпонку сопрягаемых с валом деталей. Фрезерование шпоночной фре- зой обеспечивает получение более точного паза; при переточке по торцовым зубьям диаметр шпоночной фрезы практически не изменяется. Фасонные поверхности незамкнутого контура с криволи- нейной образующей и прямолинейной направляющей фрезе- руют на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках фа- сонными фрезами соответствующего профиля (рис. 2.5, п). Ри с. 2.5. Схе мы об ра бот ки з агот ов ок н а гор из он та ль но - и вер ти кал ьн о- фр ез ер ны х ст ан- ках Применение фасонных фрез эффективно при обработке узких и длинных фасонных поверхностей. Широкие профили обрабатывают набором фасонных фрез. Фрезерование цилиндрических зубчатых колес на гори- зонтально- и вертикально-фрезерных станках может прово- диться методом копирования. Копирование — метод, основанный на профилировании, например, зубьев фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса. По методу копирования зубчатые колеса нарезают дисковой модульной фрезой на горизонтально- или универсально-фрезерных станках (рис. 2.6, а) и концевой мо- дульной фрезой на вертикально-фрезерных станках (рис. 2.6, б) последовательно по одной впадине с использованием дели- тельной головки. Концевыми фрезами нарезают зубчатые ко- леса больших модулей и шевронные колеса. Метод копирования не обеспечивает высокой точности и имеет сравнительно низкую производительность. Рис. 2.6. Схемы фрезерования зубьев по методу копирования: 1 — фреза; 2 — нарезаемое коле- со Работа № 7 |