Вольфрам. раздел 6(1). Заготовок деталей машин
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
Глава VII Обработка заготовок на станках строгально-протяжной группы 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА СТРОГАНИЯ Технологический метод формообразования поверхности заготовок строганием характеризуется наличием двух движений: возвратно-поступательного резца или заготовки (скорость главного движения резания) и прерывистого прямолинейного движения подачи, направленного перпендикулярно к вектору главного движения резания. Разновидностью строгания является долбление, где главное движение резания - возвратно-поступательное - совершает резец в вертикальной плоскости. Процесс резания при строгании прерывистый, и удаление материала происходит только при рабочем ходе. Во время обратного (вспомогательного) хода резец работу не производит. Прерывистый процесс резания способствует охлаждению инструмента во время обработки заготовок, что исключает в большинстве случаев применение смазывающе-охлаждающих жидкостей. Прерывистый процесс резания приводит к значительным динамическим нагрузкам режущего инструмента, поэтому строгание осуществляют на умеренных скоростях резания. При строгании режим резания составляет совокупность величин: скорости главного движения резания v, подачи sи глубины резания t. Глубина резания (мм) - наибольшее расстояние, на которое проникает режущая кромка в заготовку; ее измеряют в плоскости, перпендикулярной к направлению движения подачи. При строгании и долблении движение подачи является прерывистым и осуществляется в конце вспомогательного хода заготовки или резца. Величины t и sвыбирают из справочников. Задавшись глубиной резания и подачей, по эмпирической формуле определяют скорость главного движения резания (м/с). 2. ТИПЫ СТРОГАЛЬНЫХ СТАНКОВ Строгальные станки предназначены для обработки резцами плоских поверхностей, канавок, фасонных линейчатых поверхностей в условиях единичного и мелкосерийного производств. 378 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН Широкое применение строгальные станки находят в станкостроении и тяжелом машиностроении, когда необходимо обрабатывать крупные, большой массы заготовки станин, корпусов, рам, оснований, колонн и других деталей. В зависимости от конструктивных и технологических признаков строгальные станки подразделяют на ряд типов: поперечно-строгальные, продольно-строгальные, долбежные и специальные. Наибольшее использование находят продольно-строгальные станки, предназначенные для обработки сравнительно крупных заготовок. Эти станки характеризуются наибольшей длиной строгания (ходом стола), которая составляет 1,5 ... 12,5 м, и шириной строгания 0,6 ... 5 м. Продольно-строгальные станки подразделяют на одностоечные и двухстоечные. Продольно-строгальный двухстоечный станок (рис. 6.50) имеет станину 1, с которой жестко связаны две вертикальные стойки 3 и 8, соединенные поперечиной 7. Стол 2 с закрепленной на нем заготовкой имеет возвратно-поступательное перемещение по горизонтальным направляющим станины - главное движение резания. По вертикальным направляющим стоек перемещается траверса 5, которую в зависимости от размера заготовки устанавливают Рис. 6.50. Общий вид двухстоечного продольно-строгального станка на определенном уровне от плоскости стола. На траверсе смонтированы два верхних суппорта б и 9, получающие движение поперечной подачи. Суппорты можно поворачивать в вертикальной плоскости. По вертикальным направляющим стоек перемещаются боковые суппорты 4 и 10. На всех суппортах установлены откидные резцедержатели для закрепления резцов. Поперечно-строгальные станки предназначены для обработки заготовок мелких и средних размеров. Наибольшая длина строгания не превышает 200 ... 2400 мм. Главное движение резания - возвратно-поступательное в горизонтальной плоскости - сообщают ползуну с суппортом, в котором в откидном резцедержателе установлен резец. Суппорт с резцом имеет движение вертикальной и наклонной подач. Заготовке, установленной на столе, сообщают движение поперечной подачи. На долбежных станках главное движение резания - возвратно-поступательное в вертикальной плоскости - сообщают ползуну, на котором установлен резцедержатель с резцом. Длина хода ползуна обычно не превышает 200 мм. Заготовку закрепляют на столе станка, который имеет прерывистое движение продольной и поперечной подач. Кроме того, стол имеет движение круговой подачи относительно своей вертикальной оси. 3. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТРОГАЛЬНЫХ И ДОЛБЕЖНЫХ СТАНКАХ Строгальные резцы по сравнению с токарными работают в более тяжелых условиях, так как резец, врезаясь в материал заготовки, при каждом рабочем ходе испытывает ударную (динамическую) нагрузку. Под действием этой нагрузки резец изгибается в сторону опорной поверхности стержня. Если вершина резца расположена слева от оси стержня, то она вследствие деформирования опишет дугу, ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГ АЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ 379 и глубина резания изменится. Во избежание этого необходимо, чтобы при деформировании вершина резца описывала дугу радиусом R, касательную к обработанной поверхности (рис. 6.51, а). Дня этого вершина резца должна быть расположена между опорной поверхностью стержня и плоскостью, проходящей через ось стержня резца. Чтобы выдержать это условие, строгальные резцы выполняют изогнутыми. В зависимости от назначения различают следующие типы строгальных резцов (рис. 6.51): проходные (б), подрезные (в), отрезные (г) и фасонные. Указанные резцы выполняют правыми и левыми, черновыми и чистовыми; их конструкции аналогичны конструкциям резцов для токарной обработки. Долбежные резцы изготовляют трех основных типов (рис. 6.51): проходные (д), прорезные (е) и для шпоночных пазов (ж). На строгальных станках обрабатывают плоские поверхности, уступы, пазы угловые, Т-образные, V-образные, призматические, фасонные поверхности. На долбежных станках обрабатывают плоские вертикальные поверхности, мно- н ^и£ в) г) д) е) ж) Рис. 6.51. Строгальные и долбежные резцы гогранники, многогранные отверстия, наружные пазы, фасонные поверхности. Плоскости горизонтальные (рис. 6.52, а), вертикальные (рис. 6.52, б) и наклонные (рис. 6.52, в) на поперечно-строгальных станках обрабатывают соответственно с движением поперечной, вертикальной и наклонной подач. При строгании наклонной плоскости вертикальный суппорт поворачивают на угол, равный углу наклона обрабатываемой плоскости. На рис. 6.52, г показано строгание вертикальной плоскости на долбежном станке. На продольно-строгальных станках можно одновременно производить обработку горизонтальной и вертикальной плоскостей (рис. 6.52, д). f ii  !#f tms m OP?" ^-^ з) Рис. 6.52. Схемы обработки заготовок на строгальных и долбежных станках 380 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН Пазы угловые и прямоугольные одновременно можно обрабатывать на продольно-строгальных станках (рис. 6.52, е). Строгание шпоночного паза (рис. 6.52, ж) производят на долбежных станках. Фасонные поверхности по копиру обрабатывают на продольно-строгальных станках (рис. 6.52, з). Строгание горизонтальных плоскостей выполняют проходными резцами, вертикальных и наклонных плоскостей - подрезными резцами, пазов - прорезными резцами и т.д. 4. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ПРОТЯГИВАНИЯ Протягивание - высокопроизводительный метод обработки внутренних и наружных поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Протягивают многолезвийным режущим инструментом-протяжкой - при его поступательном движении относительно неподвижной заготовки (главное движение резания). Скорость главного движения резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограничивается технологическими возможностями протяжных станков. Движение подачи при протягивании как самостоятельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи s„ определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, принимают подъем на зуб, т.е. разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; sz является одновременно и глубиной резания. Подача в основном зависит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жесткости заготовки и составляет 0,01 ... 0,2 мм/зуб. Оптимальные параметры режима резания выбирают из справочников. 5. ТИПЫ ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ Протяжные станки отличаются простотой конструкции и эксплуатации. Это обусловлено тем, что формообразование поверхности на протяжном станке осуществляется копированием формы режущих кромок зубьев инструмента. Основными параметрами протяжного станка являются наибольшая сила протягивания: она может достигать 290 ... 390 кН у средних станков и 1170 кН у крупных станков; максимальная длина хода протяжки: для средних станков она колеблется в пределах 350 ... 2300 мм. Протяжные станки предназначены для обработки внутренних и наружных поверхностей различной формы, чаще всего в условиях серийного и массового производств. Протяжные станки имеют гидравлический привод и часто работают по полуавтоматическому циклу. В зависимости от вида обрабатываемых поверхностей их делят на станки для внутреннего и наружного протягивания; по направлению главного движения - на горизонтальные и вертикальные. Горизонтально-протяжной станок для внутреннего протягивания (рис. 6.53, а) состоит из станины /, насосной станции 2, гидроцилиндра 3, каретки 4, опорного кронштейна 5 и корыта б. Протяжку хвостовой частью вставляют в предварительно обработанное отверстие заготовки и закрепляют в патроне каретки 4. Каретка с протяжкой получает поступательное движение от штока поршня гидроцилиндра -главное движение резания. Заготовка при протягивании опирается торцом на опорную поверхность кронштейна 5. Поступательное движение протяжке сообщают до тех пор, пока она не выйдет из отверстия заготовки. После окончания протягивания заготовка падает в корыто 6, протяжка извлекается из каретки 4, последняя возвращается в исходное положение (вспомогательный ход), и цикл обработки повторяется. Протяжные станки для внутреннего протягивания оснащаются механизмами автоматического подвода и отвода протяжек, что позволяет исключить тяжелые ручные вспомогательные движения, связанные с переустановкой протяжек после окончания каждого цикла (рабочего хода). ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ 381 б) Рис. 6.53. Основные типы протяжных станков Вертикально-протяжной станок для наружного протягивания (рис. 6.53, б) состоит из основания /, станины 5, насосной станции 4, каретки 3, стола 2. Заготовку устанавливают в приспособлении на столе станка. Протяжку закрепляют в каретке и от гидропривода сообщают ей вертикальное поступательное перемещение - главное движение резания. Протяжка, опускаясь (рабочий ход), обрабатывает заготовку. Обработанную заготовку снимают, и подвижная каретка быстро возвращается в исходное положение (вспомогательный ход). Протяжные станки непрерывной обработки (рис. 6.53, в) являются станками высокой производительности. Заготовки 2 устанавливают в приспособлениях непрерывно вращающейся тяговой цепи / и сообщают им поступательное - главное движение резания - относительно неподвижной протяжки 3. На протяжных станках непрерывной обработки карусельного типа заготовки устанавливают на вращающемся круглом столе. При оснащении протяжных станков за-грузочно-разгрузочными устройствами цикл обработки полностью автоматизируется. 6. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА ПРОТЯЖНЫХ СТАНКАХ По характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внут- ренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными - полузамкнутые и открытые поверхности различного профиля. По форме различают круглые, шли-цевые, шпоночные, многогранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглаживающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют режущие кромки, в двух последних - скругленные, работающие по методу пластического деформирования. Различают также сборные протяжки со вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава. Элементы круглой протяжки (рис. 6.54, а). Замковая часть (хвостовик) 1\ служит для закрепления протяжки в патроне тянущего устройства станка; шейка 1г - для соединения замковой части с передней направляющей частью; передняя направляющая часть /3 вместе с направляющим конусом - для центрирования обрабатываемой заготовки в начале резания; режущая часть U - Для срезания припуска - состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя. Калибрующая часть /5 - для придания обработанной поверхности окончательных размеров, необходимой точности и шероховатости; состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба. 382 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН АзЙь tS-m .. 1Р б) Рис. 6.54. Элементы и геометрия зуба круглой протяжки Задняя направляющая часть 16служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкодели-тельные канавки. Геометрия зуба протяжки (рис. 6.54, б). Передние и задние углы протяжки измеряют в плоскости, перпендикулярной к главной режущей кромке. Передний угол у выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала, задний угол а -в зависимости от требуемой точности обработки. На задних поверхностях калибрующих зубьев в ряде случаев шлифуют фаску (ленточку) шириной / = 0,2 ... 1,2 мм, у которой задний ак = 0. Шаг режущих зубьев tpпротяжки определяют в зависимости от длины Lпротягиваемой поверхности, при этом исходят из того, чтобы в резании участвовало не менее трех зубьев. Разновидность протяжки - прошивка -отличается отсутствием хвостовика и шейки и при обработке проталкивается через отверстие. Прошивка работает на сжатие, протяжка - на растяжение. Отверстия различной геометрической формы протягивают на горизонтально-протяжных станках для внутреннего протягивания. Размеры протягиваемых отверстий составляют 5 ... 250 мм. Цилиндрические отверстия протягивают круглыми протяжками после сверле- ния, растачивания или зенкерования. Применяют также протягивание отверстий, полученных при литье и штамповке, без предварительной их обработки. Обычно длина отверстий не превышает трех диаметров. Если торец отверстия в заготовке не обработан, то для ее установки применяют приспособления со сферической опорной поверхностью (рис. 6.55, а). Заготовка в этом случае может самоустанавливаться (центрироваться) по оси протяжки. В тех случаях, когда после предыдущей обработки получен торец детали, перпендикулярный к оси протягиваемого отверстия, заготовка опирается на жесткую (неподвижную) поверхность. Многогранные отверстия (треугольные, квадратные и т.п.) протягивают многогранными протяжками. Исходной поверхностью для протягивания служит круглое отверстие. На рис. 6.55, б приведена схема протягивания квадратного отверстия. Шлицевые отверстия с различным профилем шлицев протягивают много-шлицевыми протяжками, формирующими одновременно весь профиль отверстия. На рис. 6.55, в приведена схема протягивания прямых шлицев. Винтовые шлицы протягивают протяжкой, режущие зубья которой расположены по винтовой линии, с приспособлением, обеспечивающим дополнительное вращение протяжки (рис. 6.55, г) или заготовки. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ 383 Рис. 6.55. Схемы обработки заготовок на протяжных станках: 1 - заготовка; 2 - протяжка; 3 - направляющая втулка Шпоночные и другие пазы протягивают протяжками, форма зубьев которых в поперечном сечении соответствует профилю протягиваемого паза. Шпоночные пазы протягивают плоской шпоночной протяжкой (рис. 6.55, д) с применением специального приспособления - направляющей втулки 3. Вдоль всей втулки прорезают прямоугольный паз, который является направляющим для протяжки. Наружные поверхности различной геометрической формы с прямолинейной образующей протягивают на вертикально-протяжных станках для наружного протягивания, а также на станках непрерывной обработки конвейерного типа. Протягивание наружных поверхностей успешно применяют вместо других методов обработки в целях снижения ее трудо- емкости и стоимости. Наружным протягиванием можно заменить строгание, фрезерование, а в некоторых случаях и шлифование. При протягивании сложных фасонных контуров взамен фрезерования (например, плоских кулачков) не только снижается трудоемкость обработки, но и обеспечивается высокое качество обработанной поверхности. На рис. 6.55, е приведена схема протягивания вертикальной плоскости. На специальных протяжных станках можно обрабатывать наружные поверхности заготовок формы тел вращения плоскими (рис. 6.55, ж) и дисковыми (рис. 6.55, з) протяжками. В обоих случаях заготовке сообщают круговую подачу. Плоская протяжка имеет главное движение - поступательное, а дисковая протяжка - вращательное вокруг своей оси. 384 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН Цилиндрические и конические зубчатые колеса наружного зацепления протягивают следующим образом. Цилиндрические зубчатые колеса с прямыми зубьями и другие детали, имеющие наружные пазы, изготовляют последовательным протягиванием впадины между зубьями за один или несколько проходов на горизонтальных и вертикальных протяжных станках с делительными автоматическими устройствами. На специальных протяжных автоматах с непрерывно вращающейся круглой протяжкой специальной конструкции нарезают цилиндрические и конические зубчатые колеса с прямыми зубьями. 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ Поверхности деталей, подлежащие обработке на строгальных и долбежных станках, целесообразно оформлять в виде плоскостей или их сочетаний в пространстве. Следует избегать в конструкциях деталей сложных фасонных поверхностей, обработка которых требует изготовления специальных копиров. Обрабатываемые поверхности целесообразно располагать в одной плоскости (АА) для обработки за один проход (рис. 6.56, а). Перед обработкой поверхности необходимо прострогать фаски Ъ х 45° со стороны входа и выхода резца (рис. 6.56, б). Это обеспечивает более плавное врезание резца в материал заготовки и уменьшает ударную (динамическую) нагрузку, а при выходе резца предотвращает скалывание материала заготовки. При строгании бортов деталей коробчатой формы необходимо для увеличения прочности и жесткости бортов усиливать их дополнительными внутренними или наружными (рис. 6.56, в) ребрами жесткости, что исключает их разрушение вследствие ударной нагрузки. При строгании уступов необходимо предусматривать разделительные канавки для выхода резца шириной Ъ= 10 ... 15 мм при обработке заготовок на поперечно-строгальных станках и Ъ = 30 ... 40 мм при обработке заготовок на продольно-строгальных станках (рис. 6.56, г). Поверхности детали, расположенные под углом друг к другу, необходимо разделять канавками для выхода резца из материала заготовки (рис. 6.56, д), что обеспечивает правильную сборку этой детали с сопрягаемой. Пазы, обрабатываемые строганием на-проход, должны быть открытыми. При строгании Т-образного паза ширина Ъ должна обеспечивать ввод резца (рис. 6.56, ё). При долблении несквозных шпоночных и шлицевых пазов необходимо предусматривать канавки для выхода долбежного резца (рис. 6.56, ж). Г ТЕ а) СЕ^Щ г) д) е) ж) Рис. 6.56. Примеры конструкций деталей машин, изготовляемых на строгальных и долбежных станках ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ 385 Ш//Ш mzzzzm в) е)ж) Рис. 6.57. Примеры конструкций деталей машин, изготовляемых на протяжных станках Поверхности, обрабатываемые долблением, должны быть небольшой длины, так как при обработке длинных заготовок необходим большой вылет резца из резцедержателя, что приводит к значительным деформациям и его разрушению. Обрабатывать протягиванием можно лишь отверстия с достаточно толстыми стенками равномерной толщины. При протягивании отверстий в тонкостенных втулках с буртиками (рис. 6.57, а) возникают значительное радиальное давление и неравномерная деформация по длине обрабатываемой поверхности, приводящие к искажению формы отверстия. Торец протягиваемой заготовки должен быть перпендикулярен к оси отверстия со стороны входа и выхода протяжки (рис. 6.57, б). Протягивание отверстия в заготовке с наклонным торцом (рис. 6.57, в) вызывает неравномерную нагрузку на зубья протяжки и ее перекос. Отверстия с фасонным сечением следует максимально упрощать и делать их форму симметричной. Такие отверстия (рис. 6.57, г) более технологичны для протягивания. Для обработки несимметричного отверстия (рис. 6.57, д) требуется протяжка сложной конфигурации. Наиболее технологично квадратное (или восьмигранное) фасонное отверстие с неполной поверхностью боковых сторон. При этом отверстие сверлят или растачивают до требуемого диаметра, после чего протягивают углы (рис. 6.57, е). Конст- рукция, показанная на рис. 6.57, ж, менее технологична. Шлицевые отверстия не должны иметь выточек в средней части (рис. 6.57, з). Наличие в отверстии выточки (рис. 6.57, и) может привести к поломке зубьев протяжки вследствие неравномерного съема металла по длине отверстия. При подрезании торцов после протягивания шлицев необходимо на торцах отверстия предусматривать выточки (рис. 6.57, к), обеспечивающие безударную работу резца. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ Каковы особенности процесса резания при строгании по сравнению с методом точения? Что обеспечивает высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности при протягивании? Что обеспечивает центрирование заготовки по оси протяжки, если протягивается отверстие в литой или штампованной заготовке без ее предварительной обработки? Чему будет равен диаметр отверстия после протягивания, если число рабочих зубьев круглой протяжки равно 30, подача на зуб составляет 0,05 мм/зуб, а диаметр исходного отверстия заготовки равен 97 мм? Сколько рабочих зубьев должна иметь плоская протяжка, если на вертикально-протяжном станке с заготовки срезается припуск величиной 1,5 мм, а подача составляет 0,1 мм/зуб? В каких целях иногда применяют протягивание вместо других методов обработки, например строгания, фрезерования? 13-9503 386 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН |