книги / Технология инструментального производства

ГЛАВА IV

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ

§ 1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ

Задачи технологического процесса. Задачи, которые ставятся при проектировании всякого технологического процесса изготовле­ ния изделия, заключаются в том, чтобы обеспечить хорошее его ка­ чество, высокую производительность труда и наименьшую себестои­ мость обработки.

Качество всякого режущего инструмента, являющегося оружием труда, характеризуется его надежностью [7]. Под надежностью любого изделия понимается его способность безотказно работать в соответствии со своим назначением, сохраняя при этом все преду­ смотренные техническими требованиями показатели в течение за­ данного времени и в определенных условиях эксплуатации. Основ­ ными показателями надежности режущего инструмента являются: размерная точность, точность геометрической формы, стойкость, раз­ брос стойкости.

Режущий инструмент должен не только обеспечить получение требуемых размеров обрабатываемых заготовок и класс чистоты по­ верхностей, но также и оптимальную их стойкость. Большое коли­ чество заготовок, обрабатываемых одним режущим инструментом за период работы между двумя переточками и до полного его износа, свидетельствует о высоком качестве такого инструмента. Разброс стойкости — это отношение максимальной стойкости режущего ин­ струмента к минимальной стойкости в партии данного инструмента, подвергаемой испытанию. Величина разброса должна быть не бо­ лее двух.

Высокая производительность труда обеспечивается правильным выбором методов обработки, принимаемых для изготовления всякого изделия на разных этапах технологического процесса. Выбор наи­ более выгодного метода обработки в смысле наибольшей произво­ дительности труда обусловливается типом производства. В резуль­ тате рационально выбранных методов обработки, участвующих в ис­ полнении данного технологического процесса, определится наимень­ шая себестоимость обработки.

Важным вопросом является экономное расходование металла при конструировании исходных заготовок. Выбор вида заготовок (горя­ чекатаная сталь, холоднотянутая сталь или серебрянка) будет зависеть от типа производства. Например, в крупносерийном производстве для автоматов будет принята холоднотянутая сталь и серебрянка, а для

212

штучных заготовок будет принят метод штамповки, вследствие чего размеры заготовок будут приближаться к форме готового изделия.

Удельный расход быстрорежущей стали для изготовления режу­ щего инструмента, независимо от метода образования стружечных канавок (резанием или горячей обработкой):

Таким образом, чем больше цифра в знаменателе, тем меньший удельный расход быстрорежущей стали в сравнении с аналогичным режущим инструментом, но изготовленным по какому-то другому технологическому процессу. Это говорит о хорошем, устойчивом технологическом процессе данного режущего инструмента, о эко­ номном расходовании быстрорежущей стали.

Приведенная формула может быть выражена в стоимостном выра­ жении и тогда стоимость, отнесенная на одно просверленное отвер­ стие, обработанное изделие или погонную длину 1 м будет равна

Д 5 = («+!)<? рубм

где 5 — полная стоимость режущего инструмента в руб.

Дорогой режущий инструмент, но обладающий высокой стой­ костью, будет выгоден для предприятия, так как его стоимость будет отнесена на большое количество обработанных заготовок. Это будет выгодно и для народного хозяйства, так как уменьшится потребление быстрорежущей стали и твердых сплавов. Таким образом, повыше­ ние стойкости режущего инструмента равносильно увеличению вы­ пуска этого инструмента на инструментальных заводах или в инстру­ ментальных цехах машиностроительных заводов во столько раз, во сколько повысилась стойкость того или иного режущего инструмента.

Основным требованием, предъявляемым к технологическому про­ цессу, является обеспечение его устойчивости. Под устойчивостью технологического процесса понимается создание таких условий обра­ ботки заготовок, при которых на всех операциях выдерживаются за­ данные размеры, геометрия форм поверхностей с установленными допусками в течение весьма длительного времени. Такая устойчи­ вость достигается правильным выбором баз, их неизменностью в про­ цессе обработки без особого на то основания, правильным выбором станков, рабочих режущих и измерительных инструментов и при­ способлений. Достоверным’ способом определения устойчивости

213

отдельных операций технологического процесса является примене­ ние математико-статистических методов исследования.

Технологические этапы. Методы обработки, применяемые для изготовления всякого изделия, в суммарном виде составляют про­ цесс, который мы называем технологическим. Весь технологический процесс изготовления изделия можно разбить на ряд технологиче­ ских этапов.

На каждом технологическом этапе могут осуществляться один или несколько методов обработки. Соединение определенных мето­ дов обработки в каком-либо технологическом этапе изготовления обусловливается стремлением:

а) получить поверхности для образования других геометрических поверхностей в других этапах;

б) получить определенные физические свойства (например, с по­ мощью термической обработки);

в) восстановить базовые поверхности, нарушенные при механи­ ческой и термической обработках;

г) на окончательных операциях получить рабочие и установоч­ ные поверхности в соответствии с техническими требованиями.

Рассмотрим в качестве примера технологические этапы обра­ ботки хвостовой и насадной групп режущих инструментов.

1. Заготовительные операции — отрезка заготовок, сварка, от­ жиг, прокатка профиля для заготовок сверл, завивка сверл, ковка, центрование и другие операции.

2.Образования формы. Этот этап включает операции, с помощью которых получаются базы и заготовкам придают окончательную внеш­ нюю форму. Сюда же следует отнести долбление, протягивание, фре­ зерование шпоночных канавок фрез, насадных разверток и зенкеров.

3.Маркирование. Иногда маркирование выполняют после всех операций или после других этапов обработки или между опера­ циями образования формы и др.

4.Образование стружечных канавок на цилиндрических, тор­ цовых и конических поверхностях. К этому же этапу относятся: затылование зубьев, фрезерование пазов, протягивание, фрезерова­ ние или долбление рифлений в пазах корпусов составных инстру­ ментов, фрезерование квадратов и лапок хвостовых режущих инстру­

ментов. Сюда же относятся и ручные операции по снятию заусенцев. , 5. Образование дополнительных поверхностей — сверление боко­ вых гнезд в круглых плашках, сверление и нарезание резьбы в от­ верстиях для крепежных винтов и т. д.

6.Термическая обработка. Твердосплавный инструмент на этом этапе подвергают напайке.

7.Удаление припоя и обработка технологических или основных баз, предусмотренных для дальнейшей обработки режущего инстру­ мента. На этом этапе снимают припой с поверхности твердосплав-' ного инструмента, шлифуют отверстия и торцы у'насадных инстру­ ментов, а также зачищают резьбовые отверстия в хвостовиках, до­ водят отверстия, шлифуют, доводят центровые отверстия. На данном этапе производят образование технологических баз на наружных

214

поверхностях насадных изделий для простой и надежной установки их в приспособлениях.

применяется для сборных инструментов.

9. Шлифование и затачивание рабочих частей режущего инстру­ мента и шлифование хвостовиков. К этому этапу следует отнести и вышлифовывание Стружечных канавок и спинок в цельных заго­ товках.

Как видно из изложенного, создается определенная последова­ тельность в общей цепочке технологии изготовления режущего ин­ струмента, относящегося к хвостовой или насадной группе. При этом характерной является приемлемость приведенных выше этапов обработки для инструментов цельных и составных, сварных и твердо­ сплавных.

Технология изготовления всякого режущего инструмента вклю­ чает все этапы или большинство из них. Последовательность опе­ раций внутри каждого технологического этапа обработки различная и зависит от конструкции режущего инструмента и принятого техно­ логического процесса обработки.

Стандартизация отдельных технологических этапов обработки. Внутри отдельных этапов обработки может быть установлена опре­ деленная последовательность операций для изготовления ряда ре­ жущих инструментов.

Так как номенклатура режущего инструмента, изготовляемого на всяком инструментальном, заводе и в инструментальном цехе машиностроительного завода, весьма обширна и достигает несколь­ ких тысяч типоразмеров, возникает производственная необходимость создания типовых технологических процессов для введения едино­ образия в последовательность обработки, установления оптимальных общих и операционных припусков и допусков, сокращения разновид­ ностей и типоразмеров рабочего режущего инструмента. Типовой технологический процесс — процесс, характеризуемый единством со­ держания и последовательности большинства технологических опе­ раций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.

Так,' при изготовлении хвостового инструмента диаметром 8— 80 мм (сварных сверл, разверток, зенкеров и метчиков) устанавли­ вают определенную последовательность обработки на заготовитель­ ном этапе, которая состоит из следующих операций (рис. 169).

1.Отрезка заготовки для рабочей части на абразивно-отрезном станке.

2.Отрезка заготовки для хвостовой части на абразивно-отрезном

станке.

3.Протачивание шейки на рабочей или хвостовой части под сварку для создания одинаковых диаметров свариваемых заготовок.

4.Очистка (дробеструйная или галтовка в барабане).

5.Сварка встык на полуавтомате МФ341 для сварки трением.

6.Отжиг.

215

1

О

Рис. 169. Эскизы заготовительных операций обработки сварных заготовок

7. Обтачивание сварного шва после сварки на электросвароч­ ных с т ы к о в ы х машинах.

8. Подрезка торца рабочей части. Эту операцию выполняют для снятия обезуглероженного слоя с торца рабочей части заготовки, а также для получения заготовок определенной длины. Торец можно подрезать путем протачивания его от периферии к центру подрезным резцом для разверток, зенкеров, концевых фрез или при изготовле­ нии спиральных сверл путем протачивания наружного центра со стороны рабочей части.

9. Подрезка торца хвостовой части на токарном станке для полу­ чения заготовки строго определенной длины.

10. Центрование со стороны рабочей части на центровальном станке.

216

11.Центрование со стороны хвостовой части.

12.Правка заготовок. Эту операцию выполняют вручную на

винтовых прессах, а вслед за этим проверяют на биение в центрах при помощи индикатора. Для облегчения условий труда прав­ щиков эту операцию целесообразно выполнять на гидравлических прессах.

В качестве второго примера типизации технологических этапов обработки можно привести этап образования формы у насадных ин­ струментов, имеющих цилиндрическое отверстие. К таким инстру­ ментам относится подавляющее большинство фрез: цилиндрических, торцовых, пазовых, дисковых, трехсторонних, угловых, фасонных, зуборезных, составных, а также долбяки и шеверы.

Заготовки диаметром до 50 мм получают отрезкой от кованых прутков, диаметром свыше 63 мм — ковкой. Ковка заготовок улуч­ шает структуру быстрорежущей стали, вызывая лучшее распределе­ ние карбидов и их размельчение (уменьшается балл карбидной не­ однородности). Балл карбидной неоднородности должен быть не более 4-го.

Обработка штучных заготовок возможна по двум вариантам обра­ ботки. При первом варианте устанавливается следующая последо­ вательность операций.

1.Отрезка заготовки на одну штуку.

2.Ковка заготовки.

3.Отжиг.

4.Очистка от окалины (дробеструйная или галтовка в барабанах).

5.Револьверная операция. Она состоит из следующих переходов: центрование, сверление, подрезание торца, зенкерование отверстия, растачивание выточки в отверстии, развертывание отверстия. Перед развертыванием можно снять фаску в отверстии (см. рис. 10).

6.Подрезание второго торца в трехкулачковом патроне на то­ карном станке в случае изготовления фрез из поковок. На этой опе­ рации снимают слой металла для облегчения шлифования торца фрез длиной до 1,250 (где О — диаметр фрезы) на плоскошлифоваль­ ном станке.

7.Шлифование второго торца на плоскошлифовальном станке сегментным шлифовальным кругом. Торцы шлифуют у фрез, длина которых должна быть не более 1,250. После шлифования торец дол­ жен располагаться параллельно первому, подрезанному во время револьверной обработки и, следовательно, перпендикулярным оси отверстия. Фрезы длиной выше 1,250 неустойчивы на магнитной плите.

8.Растачивание выемки (если это требуется для конструкции изделия) с двух сторон на вертикально-сверлильном станке зенке­ ром с направлением по отверстию (рис. 170, а).

9.Снятие фасок с двух сторон зенковкой на вертикально-свер­ лильном станке коническим зенкером (рис. 170, б) (или одной фаски, если она была сделана в операции 5).

10.Протягивание шпоночной канавки на горизонтально-протяж­ ном станке (рис. 170, в).

217

11.Снятие фаски у шпоночной канавки с двух Сторон и заусен­ цев вдоль отверстия по шпоночной канавке. Эту операцию выпол­ няют вручную личным напильником (рис. 170, г).

12.Черновое и чистовое обтачивание наружной поверхности. Заготовки по нескольку штук устанавливают на цилиндрическую оправку и закрепляют гайкой. Оправку устанавливают в центрах токарного станка (см. рис. 11, б) или выбирают оправку, у которой конический хвостовик вставляется в конус шпинделя станка, а вто­ рой-конец поддерживается центром задней бабки (см. рис. 11, а).

Второй торец подрезают у фрез длиной более 1,25^ на оправке

вцентрах после протягивания шпоночной канавки. В случае протя­ гивания отверстия на горизонтально-протяжном станке, на револь­ верной операции отверстие не развертывают, а протягивают его после шлифования второго торца.

Второй вариант обработки отличается от первого введением в ре­ вольверную операцию чернового протачивания наружной поверх­ ности до кулачков, выполняемого после рассверливания. Этот пере­ ход включается в том случае, если цех не располагает обдирочным плоскошлифовальным станком для обработки второго торца. В этом случае при подрезании второго торца чистовой базой является обто­ ченная часть наружной поверхности, правильно ориентирующая за­

готовку в патроне. Таким образом, после револьверной обработки

218

Рис. 171. Типы торцовых выточек и утопленных ступиц у фреа

выполняют черновое протачивание оставшейся части по наружной поверхности и протачивание второго торца. Далее следуют операции 8—12. Этот вариант обработки применим также для второй таловой технологической схемы обработки насадных фрез.

Вторая типовая технологическая схема обработки фрез с торцо­ вой выточкой и утопленной ступицей составлена для обработки на­ садных фрез, имеющих торцовую выточку или утопленную ступицу, или то и другое вместе как с одной, так и с двух сторон (рис. 171). По этой схеме изготовляют пазовые, угловые трехсторонние и другие -фрезы. Схема предусматривает обработку фрез из поковок. После­ довательность обработки устанавливают следующую.

1.Отрезка заготовки на одну штуку.

2.Ковка.

3.Отжиг.

4.Очистка окалины.

5. Револьверная обработка (рис. 172). Она. включает переходы: 1 — центрование; 2 — сверление; 3 — подрезание торца; 4 — раста­ чивание утопленной ступицы; 5 — растачивание торцовой выточки;

Рис. 172. Схема типового технологического процесса изготовления фрез с торцо­ вой выточкой и утопленной ступицей на револьверном станке

219

6 — зенкерование отверстия; 7 — снятие фаски торцовой выточки резцом или зенковкой; 8 — развертывание отверстия; 9 — снятие фаски в отверстии.

6.Подрезание второго торца в трехкулачковом патроне.

7.Шлифование второго торца.

8.Снятие фаски в отверстии на вертикально-сверлильном станке производится у фрез с односторонней выточкой, а также у фрез типа I с двух сторон. Предварительное снятие фаски у фрез с дву­ сторонней выточкой производится с одной стороны с целью снятия заусенцев, оставшихся после шлифования второго торца.

9.Протягивание шпоночной канавки.

10.Черновое и чистовое обтачивание по наружной поверх­

ности.

11.Растачивание утопленной ступицы, растачивание торцовой выточки и снятие фаски у выточки со второй стороны. Эту операцию выполняют после создания базы по наружной поверхности на токар­ ном станке в трехкулачковом патроне. Для хорошего центрирования перед установкой заготовки в патроне незакаленные кулачки трех­ кулачкового патрона следует расточить на данный диаметр заготовки.

12.Снятие фаски в отверстии со стороны утопленной ступицы (см. рис. 170, д) на сверлильном станке.

13.Снятие фаски у шпоночной канавки с двух сторон и заусен­ цев вдоль шпоночной канавки (см. рис. 170, г).

При изготовлении отверстия протягиванием обработку отверстия развертыванием исключают, а протягивание производят после шли­ фования второго торца.

Этими типовыми технологическими схемами не исчерпывается порядок обработки фрез, имеющих отверстие. Однако приведенные типовые технологические схемы охватывают подавляющее большин­ ство фрез. Из типовых технологических схем следует, что в этапе образования формы обработку заготовки заканчивают обтачиванием наружной поверхности. Однако для некоторых фрез нужно выпол­ нить еще некоторые операции, например, обточить конус конических фрез, обработать фасонный профиль фасонных фрез. Типовая техно­ логическая схема для обработки отверстий с конусностью 1 : 30 при­ ведена на рис. 173. Эта схема рассматривается только в этапе обра­ зования формы.

ние отверстия черновой разверткой (снимаемый припуск зачернен); 7 — растачивание выточки в отверстии; 8 — развертывание чистовой разверткой; 9 — снятие фаски в отверстии. Отверстие как после черновой, хак и после чистовой развертки проверяют коническим калибром-пробкой.

2. Протачивание наружной поверхности оставшейся части и чер­ новое подрезание второго торца.

220

3. Шлифование второго тор­ ца на плоскошлифовальном станке сегментным шлифоваль­ ным кругом.

4.Снятие фаски в отверстии со стороны подрезанного торца на вертикально-сверлильном станке с помощью конической зенковки.

5.Чистовое обтачивание на­

7.Фрезерование шпоноч­

Отверстия и торцы всякой насадной фрезы являются базами для обработки и эксплуатации, поэтому к перпендикулярности торцов относительно отверстия предъявляются жесткие требования. Обра­ ботку отверстий ведут по одной из четырех схем.

По первой схеме отверстие обрабатывают на внутришлифовальном станке (рис. 174, а) за одну установку: шлифуют отверстие и один торец (/, 2). Второй торец шлифуют на плоскошлифовальном стан­ ке (3). Положение заготовки определяют короткой оправкой, устана­ вливаемой в центре магнитной плиты, на которой она закрепляется.

Вторая схема (рис. 174, б) предусматривает вначале обработку двух торцов на плоскошлифовальном станке по одной штуке (7). Затем, базируясь на шлифованные, параллельные друг другу пло­ скости, шлифуют отверстие, ось которого будет перпендикулярна торцам (2).

Третья схема (рис. 174, в) характерна тем, что вначале шлифуют отверстие на внутришлифовальном станке (/), а затем обрабатывают торцы I и //. Заготовка устанавливается на конической оправке на круглошлифовальном станке (2, 3).

■По четвертой схеме (рис. 174, г) обрабатывают фрезы с утоплен­ ной ступицей. Вначале с одной установки шлифуют отверстие и тор-

221