книги / Технология инструментального производства

режущие и измерительные инструменты имеют форму тел вращения — сверла, зенкеры, развертки, фрезы, шеверы, долбяки, круглые резцы, круглые плашки и гребенки, метчики, круглые и шлицевые про­ тяжки, гладкие и резьбовые калибры, конусные калибры. Изготов­ ление таких изделий обычно начинают с токарной обработки. Токарную обработку разделяют на черновую и чистовую. Для чисто­ вой токарной обработки оставляют припуск 0,25—0,5 ммна сторону, а при обработке протяжек — 1,5—2 мм на сторону. Скорость реза­ ния при обтачивании заготовок из быстрорежущих сталей выбирают в пределах 70—130 м/мин, подачу 0,12—0,3 мм/об; чистоту поверх­ ности 5—б-го классов. Вместо чистовой токарной обработки часто применяют шлифование поверхностей на круглошлифовальных стан­ ках. На чистовую токарную обработку после нормализации оста­ вляют припуск 1,5—2 мм на сторону в зависимости от размера заго­ товок.

Длинные изделия (например, протяжки) после черновой токар­ ной обработки подвергают отжигу или нормализации для снятия напряжений, возникающих в процессе точения. Для чистовой токар­ ной обработки после отжига на всех поверхностях (по диаметру) оставляют припуск 1,5—2 мм на сторону.

В серийном производстве режущего инструмента применяют:

1)токарные станки для подрезания торцов, снятия фасок и т. д.; они простые по конструкции и, следовательно, дешевые;

2)токарно-винторезные станки для нарезания различных резьб

всочетании с обтачиванием;

3)токарные автоматы и полуавтоматы;

4)токарно-револьверные станки;

5)специальные станки для изготовления метчиков, разверток,

сверл;

6)карусельные станки для обработки корпусов сборных фрез диаметром до 1000 мм, требующие для изготовления ряда последо­ вательных переходов — обтачивание, подрезание, сверление, раз­ вертывание и т. д.

Конические поверхности хвостовых инструментов (сверл, зенке­ ров и разверток) на токарных станках можно получить при движении резца по образующей конуса. Это достигается движением резца под заданным углом к оси вращения заготовки. Такая обработка осу­ ществляется на станках, имеющих копирные линейки, с помощью которых верхняя часть суппорта, помимо продольного перемещения, получает и поперечное перемещение соответственно требуемой ко­ нусности.

Шлифование. В инструментальном производстве различают сле­ дующие виды шлифования: круглое центровое, бесцентровое, пло­

ля т ь с я с продольной подачей (рис. 98, а), врезанием (рис. 98, б)

иглубинным методом (рис. 98, в).

Круглошлифовальные станки с продольной подачей относительно неподвижных центров задней и передней бабок позволяют шлифовать

141

Рис. 98. Методы круглого шлифования

конические детали с углом конуса не более 5°. На универсальных круглошлифовальных станках возможно шлифовать детали с углом конуса до 45°. Этот метод шлифования характеризуется тем', что при­ пуск снимается за много проходов с незначительной глубиной ре­ зания.

Продольную подачу при черновом шлифовании принимают рав­ ной 0,4—0,8 ширины круга на один оборот детали и при чистовом шлифовании 0,2—0,4 ширины круга. Глубина резания принимается при чистовой обработке 0,005—0,02 мм на каждый проход и прй черновой — 0,01—0,08 мм. При черновом шлифовании скорость вра­ щения заготовки 15—25 м/мин, при чистовом шлифовании — 12— 18 м/мин.

Процесс круглого шлифования включает такие стадии, как чер­ новое шлифование, чистовое шлифование и выхаживание. Выхажи­ ванием определяется конец процесса, когда шлифовальный круг не снимает стружку и вся технологическая система СПИД приходит в равновесие. Черновое и чистовое шлифование можно производить на различных станках в целях сохранения точности станков для чистового шлифования. В этом случае и в черновом шлифовании появится стадия выхаживания.

В серийном и крупносерийном производстве в целях увеличения производительности труда применяют круглошлифовальные станки с широким кругом, работающие методом врезания. Этот метод харак­ теризуется тем, что припуск непрерывно удаляется по всей ширине обрабатываемой заготовки с подачей, сообщаемой шлифовальному кругу за каждый оборот заготовки. Этот способ находит применение при шлифовании относительно коротких заготовок. Для получения высокого класса чистоты поверхности и, следовательно, устранения повторяемости работы абразивных зерен вследствие движения их по одной и той же траектории применяют механизм осцилляции -шлифовального круга. В инструментальном производстве шлифо­ вание методом врезания применяют для чернового шлифования, а чистовое шлифование выполняют на круглошлифовальных станках

142

с продольной подачей. Поперечная подача при черновом шлифовании принимается 0,002—0,02 мм/об при скорости вращения заготовки 15—.25 м/мин, а при чистовом шлифовании — 0,001—0,01 мм/об при скорости вращения 10—18 м/мин.

Глубинное шлифование применяют при черновой обработке ко­ ротких цилиндрических поверхностей. При этом обычно весь при­ пуск (до 2 мм) снимается за один проход при относительно небольшой продольной подаче — 1—6 мм/об. В процессе шлифования на круге образуется скос в виде заборного конуса. Такой скос под углом 2° можно сделать на шлифовальном круге путем правки. При угле

водят той частью круга, на которой имеется заборный конус. Осталь­ ная часть шлифовального круга зачищает шлифующую поверхность. Скорость вращения заготовки принимается равной до 25 М/мин.

Б е с ц е н т р о в о е ш л и ф о в а н и е заготовок применяют в тех случаях, когда на последующих операциях базой является наружная поверхность. Бесцентрово-шлифовальные станки приме­ няют для обработки цилиндрических, конических и фасонных по­ верхностей. Различают три способа шлифования: на проход (рис. 99, а), врезанием (рис. 99, б) и до упора (рис. 99, в).

Шлифование на проход применяют для гладких заготовок без уступов, а также для заготовок, у которых длина шлифуемой по­ верхности должна быть равна или больше длины поверхности мень­ шего диаметра, который не шлифуют. Длина шлифуемой поверхности

143

Продольную подачу заготовок на проход осуществляют путем установки ведущего круга на угол а = 1-5-6°. Чем больше угол, тем больше подача. При меньшей подаче класс чистоты поверхности получится выше. Величину подачи определяют по формуле

При черновом шлифовании применяют: глубину резания 0,02— 0,15 мм, скорость ведущего круга 15—30 м/мин и угол наклона веду­ щего круга а до 5°. При чистовом шлифовании выбирают следующие режимы обработки: глубину резания 0,005—0,02 мм, скорость веду­ щего круга 10—15 м/мин и угол наклона ведущего круга а до 3°.

При шлифовании врезанием ведущий круг устанавливают парал­ лельно шлифовальному. Подача заготовок к шлифовальному кругу — радиальная и сообщается ведущим кругом в пределах 0,004— 0,05 мм/об при черновом шлифовании и при скорости ведущего круга 8—20 м/мин. При чистовом шлифовании применяют подачу 0,002— 0,01 мм/об и_скорость ведущего круга 5—10 м/мин.

Шлифование до упора осуществляют медленным продвижением заготовки до упора путем наклона ведущего круга на угол а — = 0° 30'. При этом глубина резания 0,005—0,02 мм, скорость веду­ щего круга 10—15 м/мин.

Основными преимуществами бесцентрово-шлифовальных станков по сравнению с круглошлифовальными являются: высокая произво­ дительность, обслуживание станка рабочим более низкой квалифи­ кации, уменьшение припуска после токарной обработки. Основной недостаток этих станков заключается в трудности достижения стро­ гой соосности рабочей и хвостовой частей сверл, разверток и других инструментов даже после предварительной обработки на круглошли­ фовальном станке. Имеется в виду раздельное шлифование рабочей и хвостовой частей.

Высокий класс чистоты поверхности и точность размеров, помимо причин, обеспечивающих это требование, и о которых было сказано выше, достигается хорошей балансировкой шлифовального круга. Шлифовальный круг рекомендуется балансировать один раз после закрепления во фланцах, а второй раз — после предварительной правки.

§ б. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ

Отверстия режущих инструментов определяют их положение в процессе эксплуатации и, следовательно, они являются основными базами. Степень точности отверстий режущих инструментов зависит от их служебного назначения. Например, у цилиндрических, услов­ ных, пазовых и трехсторонних фрез отверстия выполняются по 2-му классу точности; у точных червячно-модульных фрез классов В, А, АА, ААА — по 1-му классу точности (для В и А) и с точностью 0,7 и 0,5 А (для АА и ААА).

144

Отверстия 3-го класса точности в деталях, термически необрабо­ танных, выполняют за четыре перехода. В первом переходе центри­ руют отверстия для получения базирующей поверхности следующему режущему инструменту — сверлу для его правильного направления в теле заготовки. Центрируют коротким спиральным сверлом с ко­ ническим хвостовиком (изношенное сверло) в целях придания ему наибольшей жесткости. Угол при вершине делается равным 90°. Во втором переходе сверлят отверстия спиральным сверлом. Отвер­ стия диаметром больше 40 мм обрабатывают двумя сверлами: первое сверло имеет диаметр 25 мм, а второе — в зависимости от принятых припусков на дальнейшую обработку. Сверлением можно получить отверстия 5-го класса точности. В третьем переходе растачивают отверстия резцом, расточной пластиной или зенкером. После раста­ чивания отверстия получаются с допусками по 4-му классу точности. Четвертый переход назначается для получения отверстия 3-го класса точности. Это достигается развертыванием или протягиванием. Если нужно получить отверстие 2-го класса точности, то применяют пятый переход — чистовую развертку.

После термической обработки инструмент в результате проис­ шедших деформаций получает искажения, которые обычно выра­ жаются в виде неконцентричности наружной окружности зубьев и окружности отверстия, овальности отверстия и т. д. Для устране­ ния этих искажений отверстия инструментов шлифуют. Шлифова­ ние отверстия в насадном инструменте является ответственной опе­ рацией, имеющей целью не только исправление базы для выполнения окончательных операций при изготовлении инструмента, но и созда­ ние базы для закрепления инструмента при его эксплуатации. Процесс шлифования отверстий на внутришлифовальных станках включает следующие стадии: черновое шлифование, чистовое шли­ фование и выхаживание. Отверстия в инструментах шлифуют мето­ дом продольной подачи.

Наиболее распространенным способом закрепления насадных режущих инструментов при шлифовании отверстия является уста­ новка их в трехкулачковых самоцентрирующих патронах с помощью разрезного кольца или разрезной втулки.

Для обеспечения перпендикулярности торца и оси заготовки целесообразно отверстие и торец шлифовать с одной установки. При этом торец шлифуют либо чашечным (рис. 100, а), либо плоским (рис. 100, б) кругами. В последнем случае торец шлифуют перифе-

Рис. 100. Способы шлифования отверстия и торца

145

рией круга, в результате поверхность получается значительно чище. При шлифовании торца чашечным шлифовальным кругом на по­ верхности получаются грубые риски.

Выше уже были рассмотрены приспособления для закрепления инструментов при внутреннем шлифовании (см. рис. 37, 68, 80), но есть еще и другие. Инструменты с затылованным зубом можно закреплять в приспособлениях с центрированием по затылкам зубьев посредством трех роликов (штифтов) и закреплением при помощи при­ жимных планок (рис. 101, а). Приспособление для центрирования по буртикам у червячно-модульных фрез показано на рис. 101, б.

Диаметр шлифовального круга выбирают равным 0,7—0,9 диа­ метра отверстия. Ширину круга принимают равной 1,5—2 диаме­ трам шлифовального круга. Продольную подачу при черновом шли­ фовании принимают равной 0,3—0,5, а при чистовом шлифовании 0,2—0,3 ширины шлифовального круга. Скорость вращения заго­ товки принимают 10—25 м/мин; глубину резания за один двойной ход 0,005—0,02 мм при черновом шлифовании и 0,002—0,01 мм при чисто­ вом шлифовании.

Отверстия, изготовляемые по 1-му классу точности и с микронной точностью (зуборезный инструмент), после шлифования подвергают доводке.

§ в ОБРАБОТКА НА ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫХ СТАНКАХ, ТОКАРНЫХ АВТОМАТАХ И ПОЛУАВТОМАТАХ

Обработка на токарно-револьверных станках заключается в том, что заготовка обрабатывается последовательным введением в дей­ ствие различных режущих инструментов, закрепленных в револь­ верной головке. Например, в заготовке фрезы обрабатывают отвер­ стие, применяя инструменты в ' следующей последовательности: сверло для центрования, сверло, зенкер, расточный резец для раста­ чивания выточки в этом отверстии, развертку, зенковку для фаски

146

й, наконец, проходной резец для подрезания торца. Иногда в этой установке тем же проходным резцом обтачивают наружную поверх­ ность до кулачков. Большое количество закрепляемых в револьвер­ ной головке режущих инструментов дает возможность уменьшить время обработки по сравнению с временем обработки на токарных станках в 2—3 раза.

В зависимости от расположения оси револьверной головки раз­ личают три типа револьверных станков (рис. 102). Наибольшее распространение получили станки типа I, у которых ось головки расположена вертикально. Меньшее распространение получили ре­ вольверные станки типа И, у которых ось головки расположена горизонтально (параллельно оси шпинделя). Не имеют распростране­ ния в настоящее время револьверные станки типа III с шестигранной головкой, расположенной на горизонтальной оси перпендикулярно оси шпинделя. Такое расположение головки имеет место только в то­ карно-револьверных автоматах.

Револьверные станки типа I обычно имеют 6 гнезд для установки различных режущих инструментов, а станки типа II — 12—16 гнезд. Достоинством револьверных головок типа II является возможность закрепления в них большего количества режущих инструментов, чем в головках других типов. Кроме того, при одновременной работе нескольких инструментов конструкции державок получаются про­ стыми. Недостатком этих головок является более сложная их на­ ладка, а также изменение углов резания при поперечной подаче. Наружные цилиндрические и торцовые поверхности в револьверных

ГОЛОВКИ

147

станках типа I обрабатывают резцами, которые устанавливают в че­ тырехрезцовой поворотной головке поперечного суппорта.

Револьверные станки применяются для прутковой и патронной работы. Их выгодно применять при партии не менее 5 шт., т. е. в мелкосерийном производстве при обработке однотипных заготовок, отличающихся друг от друга размерами отверстий и габаритными раз­ мерами. Это объясняется тем, что для наладки револьверных станков применяется нормальный набор вспомогательных инструментов: втулки для установки сверл и зенкеров, качающиеся державки для установки разверток, державки в револьверную головку (типа II) для расточных, проходных и других резцов, державки для метчиков и т. д. Помимо нормального набора, в зависимости от требований технологического процесса, применяются специальные вспомога­ тельные инструменты (державки, втулки).

В револьверной головке типа II два отверстия для инструментов соединены в общее продолговатое отверстие, что позволяет отрезать от прутка более длинную заготовку. Отрезку производят посредством отрезного резца, укрепленного в державке, устанавливаемой в от­ верстии для инструментов, расположенном рядом с продолговатым отверстием. Для револьверной обработки' применяют различные приспособления, с помощью которых можно совмещать обработку, например одновременно сверлить и обтачивать.

На рис. 103 приведена схема наладки револьверного станка типа I для обработки насадных фрез.

Обработка на токарных автоматах и полуавтоматах применяется в серийном и крупносерийном производстве режущих инструментов. Максимальная загрузка автомата может быть осуществлена закре­ плением за данным автоматом однотипных заготовок. Практически целесообразно использовать автоматы при полной загрузке его пар­ тией заготовок на 5—10 дней. В данном случае имеется в виду произ­ водственная партия пир, а не операционная. Тогда время на одну заготовку

По расположению шпинделей автоматы разделяются на горизон­ тальные и вертикальные. Преимущество вертикальных автоматов и полуавтоматов заключается в экономии площади, потребной для их установки. По технологическому признаку автоматы и полуавтоматй, применяемые в производстве режущих инструментов, можно разделить на следующие-виды: прутковые одношпиндельные автоматы, патронные многошпиндельные полуавтоматы, прутковые многошпиндельные автоматы. Основное преимущество автоматов и полуавтоматов: устойчивость качества обработанных заготовок по размерам, геометрическим параметрам и шероховатости поверх­ ности; возможность многостаночного обслуживания, а отсюда и вы­ сокая производительность труда.

Для автоматной обработки заготовок применяют прутки из холод­ нотянутой и холоднотянутой шлифованной сталей (серебрянки).

148

Условиями для нормальной бесперебойной работы автоматов являются: однородность качества прутков по твердости и структуре в установленных пределах:, малый допуск на наружный диаметр на прутках холоднотянутой стали и серебрянки; минимальная кри­ визна прутков, которая не должна превышать 0,5 мм на 1 м длины прутка для серебрянки и холоднотянутой стали.

П р у т к о в ы е о д н о ш п и н д е л ь н ы е а в т о м а т ы являются наиболее распространенной группой станков в инстру­ ментальном производстве. Они находят применение при изготовлении ручных разверток, машинно-ручных метчиков диаметром до 14 мм

икруглых плашек.

Винструментальном производстве применяют автоматы для фасонного и продольного точения (модели ПОЗ, МФ-122, 1А10П, 1П12и 1П16), а также токарно-револьверные автоматы (модели 1Б125,

1Б136, 1Б146). Автоматы для фасонного и продольного точения при­ меняют для обтачивания заготовок из прутка. При продольной по­ даче прутка-в комбинации с поперечной подачей двух, трех и более суппортов на автомате можно обрабатывать заготовки различной конфигурации. В процессе обработки пруток поддерживается люне­ том (втулкой), а продольная подача осуществляется осевым переме­ щением прутка.

149

В табл. 26 приведена схема обработки машинной развертки диаметром 8 мм на одношпиндельном автомате для фасонного и про­ дольного точения.

Токарно-револьверные автоматы применяют для обработки сравнительно сложных по форме деталей и главным образом име­ ющих отверстия и торцовые выточки (плашки круглые). На этих станках одновременно работают инструменты, закрепленные на двух или более поперечных суппортах и в револьверной головке (сверла, зенкеры, развертки и зенковки).

Таблица 26

Схема обработки машинной развертки