книги / Основы технологии машиностроения. Методы обработки заготовок и технологические процессы изготовления типовых деталей машин

Производительность можно также повысить за счет последовательной или параллельно-последовательной об- работки одновременно одного или нескольких рядов обра- батываемых заготовок.

На долбежных станках, относящихся к классу стро- гальных, долбяк с закрепленным на нем резцом совершает возвратно-поступательные движения в вертикальной плос- кости. Стол станка, на котором закрепляется обрабатываемая заготовка, имеет движение подачи в горизонтальной плоско- сти в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Долбежные станки применяют в единичном, мелко- серийном и серийном производствах для получения шпо- ночных канавок в отверстиях, а также для обработки отвер- стий квадратных, прямоугольных и других форм. Для этих же работ в крупносерийном и массовом производствах применяют протягивание.

Наиболее характерные виды работ, выполняемые на строгальных и долбежных станках, показаны на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Виды обработки на строгальных и долбежных станках:

а– строгание плоскости; б – строгание паза; в – строгание Т-образного паза; г – долбление углового профиля;

д– долбление прямоугольного отверстия

101

При строгании крупных литых и сварных заготовок особое значение имеет правильность закрепления их на сто- ле станка. При закреплении необходимо избегать дефор- мации заготовки, так как в противном случае после окон- чания и освобождения от прижимов деталь примет перво- начальную форму, и обработанная поверхность окажется искривленной.

Наличие в заготовках (отливках) внутренних напря- жений сильно отражается на точности строгания. Для по- вышения точности строгания стальные заготовки, получен- ные литьем, ковкой, штамповкой, сваркой необходимо (для устранения или уменьшения величины внутренних напря- жений) подвергать отжигу. Чугунные отливки следует под- вергать искусственному или естественному старению.

Строгание и долбление делят на черновое, чистовое и тонкое.

5.1.1.Черновое строгание и долбление

Черновое строгание и долбление осуществляют при скоростях резания 15–20 м/мин с глубиной резания от 0,5– 1,0 мм и более. Припуск делают 2 мм и более.

В результате чернового строгания достигается точ- ность обработки 9–10-го квалитета и шероховатость по- верхности Rz = 20…40 мкм.

Отклонение от плоскостности 0,1–0,2 мм.

5.1.2. Чистовое строгание и долбление

Чистовое строгание и долбление осуществляют при скоростях резания 4–12 м/мин с глубиной резания от 0,1–0,5 мм.

При чистовом строгании применяют широкие резцы с шириной режущей кромки от 15 до 50 мм и большие по- дачи от 10 до 25 мм на один двойной ход инструмента. Припуск составляет 0,7–1,5 мм.

102

В результате чистового строгания достигают точ- ность обработки 8–9-го квалитета и шероховатость поверх-

ности Ra = 0,63…2,5 мкм.

Отклонение от плоскостности не превышает 0,05 мм на 1 м длины.

5.1.3. Тонкое строгание

Тонкое строгание осуществляют широкими резцами с доведенной рабочей поверхностью шириной до 50 мм

иподачей 0,3–0,5 ширины резца при скоростях реза- ния 4–12 м/мин с глубиной резания 0,05–0,08 мм. При- пуск до 0,5 мм.

Врезультате тонкого строгания достигают точность обработки 7-го квалитета и шероховатость поверхности

Ra = 0,32…1,25 мкм.

Отклонение от плоскостности (экономическая точ- ность) не превышает 0,02 мм на 1 м длины. Достижимое отклонение от плоскостности (достижимая точность) со- ставляет 0,005 мм на 1 м длины.

5.2.Фрезерование плоских поверхностей

Вкрупносерийном и массовом производствах фрезе- рование полностью вытеснило строгание.

При фрезеровании плоская поверхность обрабатыва- ется не однолезвийным инструментом – резцом, а много- лезвийным вращающимся инструментом – фрезой. Подача осуществляется путем перемещения обрабатываемой дета- ли, закрепленной на столе станка. Фреза получает враще- ние от шпинделя станка.

Плоские поверхности можно фрезеровать торцовыми

ицилиндрическими фрезами. Фрезерование торцовыми фрезами более производительно. Это объясняется тем, что при торцовом фрезеровании происходит одновременное резание металла несколькими зубьями фрезы, причем воз-

103

можно применение фрез большого диаметра с большим числом зубьев.

Фрезерование цилиндрическими фрезами осуществля- ется двумя способами (рис. 5.3). Первый способ – встречное фрезерование (см. рис. 5.3, а), когда вращение фрезы на- правлено против подачи; второй способ – попутное фрезеро- вание (см. рис. 5.3, б), когда направление вращения фрезы совпадает с направлением подачи.

Рис. 5.3. Схемы фрезерования цилиндрическими фрезами: а – встречного; б – попутного

При первом способе фрезерования толщина стружки постепенно увеличивается при резании металла каждым зубом фрезы, достигая величины αmax при выходе режущей кромки зуба фрезы из металла. Перед началом резания происходит небольшое проскальзывание режущей кромки зуба по поверхности металла детали, что вызывает наклеп обработанной поверхности детали и затупляет зубья.

При втором способе фрезерования толщина стружки постепенно уменьшается. Производительность при втором способе фрезерования может быть выше, а качество обра- ботанной поверхности – лучше, чем при первом способе, но при втором способе фрезерования зуб фрезы захватыва- ет металл сразу на полную толщину αmax и, таким образом, резание происходит с ударами. В связи с этим второй спо- соб фрезерования можно применять только для работы на станках, которым свойственна большая жесткость кон-

104

струкции, с устройством для устранения зазоров в меха- низмах подачи станка. По этой причине первый способ фрезерования применяется чаще, чем второй.

Фрезерные станки для обработки плоских поверхно- стей разделяются на следующие виды: 1) горизонтально- фрезерные; 2) вертикально-фрезерные; 3) универсально-фре- зерные; 4) продольно-фрезерные; 5) карусельно-фрезерные; 6) барабанно-фрезерные; 7) специальные.

Фрезерные станки первых трех видов являются стан- ками общего назначения и применяются во всех видах про- изводства; остальные станки относятся к высокопроизводи- тельным и используются преимущественно в крупносерий- ном и массовом производстве.

На горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезер- ных станках можно устанавливать на столе станка 3 в при- способлении 4 как одну деталь 1, так и несколько деталей рядами, обрабатывая их параллельно-последовательно фре- зами 2 (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Фрезерование деталей, установленных рядами: 1 – обрабатываемая деталь; 2 – набор фрез;

3 – стол станка; 4 – приспособление

Универсально-фрезерные станки, в отличие от гори- зонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных, имеют по- воротный стол, которому можно придать положение к го-

105

ризонтальной плоскости под углом к оси шпинделя (фре- зы). Это дает возможность при использовании универсаль- ной делительной головки фрезеровать винтовые поверхно- сти (например, у спиральных сверл) и зубчатые колеса с винтовыми зубьями.

Продольно-фрезерные станки изготавливают с одним или несколькими вертикальными и горизонтальными шпинделями; в последнем случае заготовку можно обраба- тывать одновременно с нескольких сторон. В настоящее время в производстве используют продольно-фрезерные станки с 12 шпинделями. На рис. 5.5 показан общий вид четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка.

Рис. 5.5. Внешний вид четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка

106

По направляющим станины 1 может перемещаться стол 2, на котором закрепляют заготовку (заготовки). Обра- ботку выполняют фрезами, которые установлены в шпин- делях, находящихся в шпиндельных бабках 3, 5, 6 и 7. Так как стол станка не может подниматься и перемещаться в поперечном направлении, то, чтобы получить требуемые размеры при обработке, инструменты устанавливают вы- движением шпинделей вдоль их оси и перемещением шпиндельных бабок 5 и 6 по направляющим поперечины 4 перпендикулярно осям шпинделей этих бабок.

Барабанно-фрезерные станки относятся к группе не- прерывно действующих станков (рис. 5.6). Они имеют пре- имущественное распространение в крупносерийном и мас-

гранях которого установлены приспособления 6 для за- крепления детали. Вал вместе с барабаном 3 вращается от отдельного привода 4. Скорость вращения барабана может регулироваться коробкой подач, помещенной в корпусе станины.

На двух вертикальных стойках 1 размещены фре- зерные головки 2, которые представляют собой самостоя-

107

тельные узлы с индивидуальными приводами. Фрезерные головки могут перемещаться на стойках 1 и закрепляться в любом положении согласно настройке станка. Для регу- лирования глубины фрезерования шпиндели, кроме вра- щательного движения, имеют поступательное движение по направлению оси вращения.

Производительность станка зависит от количества одновременно обрабатываемых заготовок и скорости вра- щения барабана.

Карусельно-фрезерные станки имеют круглые вра- щающиеся столы большого диаметра и один или два верти- кально расположенных шпинделя. На этих станках плоские поверхности обрабатываются торцовыми фрезами. Детали устанавливают для обработки и снимают их по ее окончании во время вращения стола; таким образом, детали обрабаты- ваются непрерывно. Если на станке два шпинделя, то одним шпинделем производится черновая обработка, а другим – чистовая.

Из приведенного выше видно, что при обработке плоских поверхностей фрезерованием можно обеспечить значительно большую производительность, чем при стро- гании, так как посредством многолезвийного инструмента можно обрабатывать в единицу времени значительно большую поверхность, чем при обработке однолезвийным инструментом – резцом. Повышение производительности при фрезеровании достигается также увеличением количе- ства одновременно обрабатываемых заготовок, одновре- менно работающих фрез, сокращением продолжительности рабочих и холостых ходов.

Основными способами фрезерования, обеспечиваю- щими повышение производительности обработки, являются:

– параллельное (то есть одновременное) фрезерова- ние нескольких заготовок;

108

–последовательное фрезерование нескольких уста- новленных в ряд на столе станка заготовок;

–параллельно-последовательное фрезерование, при котором одновременную обработку нескольких заготовок, установленных в один или несколько рядов на столе станка, комбинируют с последовательной обработкой;

–фрезерование на поворотных столах и приспособ- лениях уменьшает трудоемкость обработки вследствие со- вмещения большей части вспомогательного времени с ма- шинным временем;

–фрезерование с подачей в обе стороны (маятнико- вая подача), являющееся разновидностью предыдущего способа, применяют для длинных заготовок, когда приме- нение поворотных устройств затруднено;

–непрерывное фрезерование заключается в том, что обрабатываемые заготовки устанавливают на круглом не- прерывно вращающемся столе или барабанном устройстве

ифрезеруют торцовыми фрезами (при этом штучное время приближается к машинному времени).

Обработка плоскостей торцовыми фрезами в крупно- серийном и массовом производстве вытесняет фрезерование цилиндрическими фрезами, так как этот способ более произ- водителен, а также позволяет осуществлять обработку заго- товок значительной ширины при жестком креплении инст- румента и получать меньшую шероховатость поверхности.

Фрезы могут быть изготовлены цельными или со вставными ножами, в том числе оснащенными пласти- нами твердых сплавов.

Фрезерование всех видов делят на черновое, чистовое и тонкое.

109

5.2.1. Черновое фрезерование

Черновое фрезерование используют для съема ос- новного припуска материала. В качестве СОЖ обычно применяют эмульсии. При выборе режимов резания исхо- дят из наиболее рациональной стойкости фрез, соответст- вующей нормальному износу.

Припуск под черновое фрезерование составляет 1– 2 мм и более.

Обработку фрезами из быстрорежущей стали осуще- ствляют при скорости резания от 25 до 150 м/мин, подаче от 0,18 до 0,35 мм/зуб и глубине резания от 3 до 10 мм.

Обработку фрезами с пластинами из твердого сплава ведут при скорости резания от 150 до 400 м/мин, подаче от 0,18 до 0,35 мм/зуб и глубине резания от 5 до 15 мм.

При черновом фрезеровании цилиндрическими тор- цовыми фрезами достигают точность обработки 8–11-го квалитетов и шероховатости поверхности Rz = 20…40 мкм.

5.2.2. Чистовое фрезерование

При выборе режимов резания исходят из наиболее ра- циональной стойкости фрез, соответствующей нормальному износу. В качестве СОЖ обычно применяют эмульсии.

Припуск под чистовое фрезерование составляет 0,7– 1,5 мм.

Обработку фрезами из быстрорежущей стали осуще- ствляют при скорости резания от 25 до 150 м/мин, подаче от 0,10 до 0,18 мм/зуб и глубине резания от 1 до 3 мм.

Обработку фрезами с пластинами из твердого сплава ведут при скорости резания от 150 до 400 м/мин, подаче от 0,13 до 0,18 мм/зуб и глубине резания от 2 до 5 мм.

Чистовое фрезерование обеспечивает точность об- работки 7–8-го квалитетов и шероховатость поверхности

110