5.1 Назначение развертывания

Точность и шероховатость поверхности отверстий, обработанных зенкерованием, не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к некоторым отверстиям. Обработка таких отверстий растачиванием в некоторых случаях и возможна, но связана с трудностями установки резца на точный размер и с необходимостью (для получения требуемой шероховатости) работать с малой подачей, т. е. непроизводительно. Поэтому обработка отверстий, к точности и шероховатости поверхности которых предъявляются сравнительно высокие требования, производится развертками.

5.2 Развертки

Развертка цельная с цилиндрическим хвостовиком показана на рис. 123, а. Такие развертки применяются для обработки отверстий диаметром D = З--9 мм. Для обработки отверстий диаметром 10--30 мм используются развертки с коническим хвостовиком. Отверстия диаметром 25--50 мм обрабатываются насадными цельными развертками (рис. 123, б), а диаметром до 100 мм -- сборными (рис. 123, в).

По способу применения развертки бывают ручные и машинные. У ручных разверток (рис. 124) на хвостовике делается квадрат под вороток.

Развертки изготовляются преимущественно из быстрорежущей стали. В последнее время получили распространение развертки, оснащенные пластинками из твердых сплавов.

Принятые названия частей и элементов разверток указаны на рис. 124.

Очень важное значение имеет величина угла конуса режущей (заборной) части, равная удвоенной величине угла в плане ф. Чем меньше этот угол, тем больше длина режущей части, тем точнее и чище получаются отверстия, обработанные разверткой. Длинной режущую часть у разверток, применяемых при обработке отверстий в стальных деталях, делать, однако, нельзя, так как ширина среза при работе развертки в этом случае получается очень большой. Сталь обладает большой вязкостью, поэтому при значительной ширине среза возникают значительные силы резания, в результате которых зубья развертки выкрашиваются. Поэтому у машинных разверток, используемых для обработки стальных деталей, режущая часть делается небольшой длины, с углом в плане 15° (рис. 125,а). Срез при работе такой разверткой получается узкий, но со сравнительно большой толщиной. Отделение стружки не требует такого большого усилия, которое может вызвать поломку развертки.

У разверток, используемых при обработке отверстий в чугунных деталях, угол в плане делается равным 4--5° (рис. 125, б). Стружка, снимаемая зубьями такой развертки, получается тонкой и широкой. Это однако в данном случае не вызывает вышеуказанных вредных явлений, так как усилие резания при обработке чугуна меньше, чем при обработке стали.

У ручных разверток длину режущей части делают значительно большей, чем у машинных, и с очень малым углом в плане (ф = = 0,5-1,5°).

Для облегчения ввода развертки в обрабатываемое отверстие на переднем конце ее имеется направляющий конус. Калибрующая часть развертки делается цилиндрической: она не участвует в резании, а лишь калибрует и зачищает отверстие. За цилиндрическим участком калибрующей части следует конус (диаметр правого конца рабочей части развертки делается на 0,04--0,06 мм меньше диаметра цилиндрического участка).

Шаг зубьев у развертки делают неравномерным, так как отверстия, обработанные разверткой с равномерным шагом, получаются иногда не круглыми, а гранеными. С другой стороны, для измерения диаметра развертки необходимо, чтобы ее зубья располагались попарно в одной диаметральной плоскости развертки. Этому условию удовлетворяет расположение зубьев развертки, схематически показанное на рис. 126, а, где S1, S2 и S3 не равны между собой, но S1 == S4; S2 -- S5 и S3 = S6, так что зубья 1 и4, 2 и 5, З и 6 находятся попарно в одной диаметральной плоскости. Диаметр такой развертки измерить очень просто.

Необходимость неравномерности шага зубьев станет понятной, если проследить работу развертки с равномерным шагом (рис. 126, б). При повороте развертки на один шаг зуб 1, находившийся до поворота в точке а, попадет в точку b, где находился зуб 2. Точно также зуб 2 из точки b попадет в точку с, где был до поворота зуб 3, и т. д. Если при этом в точках а, b, с до поворота оставался не снятым небольшой участок металла, то все последующие зубья, дошедшие до таких участков, получают дополнительную нагрузку. Развертка вследствие этого «дробит», развертываемое отверстие получается граненым.

При неравномерном шаге зубьев (рис. 126, а) после поворота ее, например на шаг Sl,зуб 1 попадет из точки а, так же как и в рассмотренном выше случае, в точку b, в которой находился до поворота зуб 2; но зуб 2 попадет не в точку с, в которой был зуб 5, а в точку d. To же самое произойдет и с зубом 3 и т. д., но врезание зубьев 2, 3 и последующих в металл будет происходить не одновременно, как это имеет место при работе развертки с равномерным шагом, а в разные моменты времени. Развертка будет вследствие этого работать спокойнее, дробления не возникнет, отверстие получится круглым, с чистой поверхностью.

Во время работы развертки зубья ее изнашиваются, она теряет размер и становится негодной для дальнейшей работы. Такую развертку обыкновенно переделывают (шлифованием) на следующий меньший размер. Во избежание этого развертки иногда делают регулируемыми, чтобы после износа зубьев можно было несколько увеличить их диаметр.

5.3 Закрепление разверток

Развертки могут закрепляться в пиноли задней бабки или в патроне так же, как и сверла. Для закрепления насадных разверток используются оправки, подобные применяемым для насадных зенкеров. Если, однако, задняя бабка хотя бы немного смещена со своего среднего положения, ось развертки не будет совпадать с осью отверстия, подготовленного для развертывания. То же самое происходит при неисправной оправке, неправильной установке на ней разверток и т. п. В результате развертка будет работать одной стороной, и диаметр развернутого отверстия получится больше требуемого. Этого не случится, если развертка будет направляться самим развертываемым отверстием, что обеспечивается закреплением ее в шарнирной оправке.

Одна из таких оправок изображена на рис. 127. Корпус 4 имеет конический хвостовик 9, который вставляется в пиноль задней бабки. В цилиндрическое отверстие, сделанное в утолщенной части корпуса 4, входит правый конец втулки 2. В этот конец втулки 2 и в дно отверстия, имеющегося в корпусе 4, запрессованы стальные закаленные опоры 6 и 8, между которыми находится шарик 7. Последний удерживается кольцом-обоймой 3, прикрепленной к торцу втулки 2 несколькими винтами. Стержень 5 закреплен посредством винта 10 во втулке 2 и проходит через отверстие, сделанное в стенках корпуса 4. Развертка 1 вставляется в коническое гнездо, имеющееся в левом конце втулки 2. Диаметр отверстия в корпусе 4 для стержня 5 делают больше диаметра стержня. Наличие зазоров между деталями оправки, а также шариковой опоры обеспечивают втулке 2 возможность некоторой игры. Поэтому развертка, закрепленная в данной втулке, сама находит свое место и, направляемая отверстием, обрабатывает его точно, не разбивая.

5.4 Практика развертывания отверстий

Отверстия диаметром до 10 мм развертываются после сверления. При больших диаметрах просверленное отверстие обрабатывается зенкером или резцом и лишь после этого развертывается одной или двумя развертками. Подготовку отверстия растачиванием следует производить только в тех случаях, когда нет зенкера необходимого размера, или когда ось отверстия должна быть строго прямолинейной и требуется обеспечить ее определенное положение относительно оси другого отверстия (параллельность к этой оси или к какой-либо плоской поверхности детали) и т. д.

В качестве черновых часто используются износившиеся и перешлифованные на новый размер чистовые развертки.

Торцовую поверхность обрабатываемой детали перед развертыванием следует обточить, чтобы развертка с самого начала работала равномерно всеми зубьями. Если торцовая поверхность не перпендикулярна к оси обрабатываемого отверстия (обработана при другой установке детали), то зубья развертки вступают в работу не все сразу, и поэтому развертка не получает верного направления. Торцовые поверхности чугунных деталей, в особенности с твердой коркой, для предотвращения затупления зубьев развертки необходимо обтачивать.

При развертывании отверстий, имеющих продольные канавки (например, шпоночные), следует пользоваться развертками с винтовыми канавками, так как каждый раз, когда прямой зуб развертки попадает против канавки отверстия (т. е. выходит из работы), развертка смещается в сторону этой канавки, увеличивая тем самым диаметр отверстия. При винтовом расположении зубья перекрывают канавку по диагонали, поэтому резких изменений в нагрузке на них не получается и развертка не смещается в сторону канавки. При обычном нравом вращении шпинделя станка винтовые зубья развертки должны быть левыми, чтобы развертка не затягивалась в отверстие давлением стружки.

Припуски на развертывание. Для уменьшения износа разверток и получения чистой поверхности припуски на развертывание должны быть небольшими. Величины их при работе двумя развертками можно принимать по табл. 36. При обработке отверстия одной разверткой припуски на развертывание должны быть несколько меньше указанных в таблице для черновой развертки.

5.5 Режимы резания при развертывании

Подача при обработке " отверстий разверткой осуществляется вручную и должна быть равномерной. Чем меньше подача, тем чище получается поверхность отверстия. Скорости резания при развертывании должны быть небольшими во избежание быстрого износа разверток.

Величина подачи при развертывании отверстий диаметром от 5 до 50 мм должна быть при обработке стали 0,5--2 мм/об, а при обработке чугуна -- 1--4 мм/об. Скорости резания при обработке стали средней твердости должны составлять 6--16 м/мин, а при обработке чугуна -- 4--14 м/мин. Чем больше диаметр отверстия, тем ниже при одной и той же подаче должны быть скорости резания. Чем больше подача при одном и том же диаметре отверстия, тем меньшую следует принимать скорость. Для получения шероховатости поверхности отверстия по 8-му классу скорости резания рекомендуется выбирать не выше 6 м/мин.

5.6 Точность и шероховатость поверхности, получаемые при развертывании

При развертывании отверстия двумя развертками достигается точность 2-го класса, а при особо тщательной работе -- даже точнее. Отверстия диаметром до 10 мм, а также все отверстия 3-го класса точности не требуют двукратного развертывания.

Шероховатость поверхности, получаемая развертыванием, находится в пределах 7--9-го классов.



6. Зенкерование отверстий: эскиз детали,инструмент, режимы обработки

6.1 Назначение и инструменты

Зенкерование применяется для чистовой обработки просверленных, литых или кованых отверстий с точностью З - 4-го классов и 4 - 5-го классов чистоты, а также для их предварительной обработки под развертывание. Используемые для этой цели режущие инструменты называются зенкерами (рис.1).

По способу установки на станке зенкеры делятся на хвостовые и насадные, а по конструкции рабочей части -- на цельные и сборные. Хвостовой зенкер (рис. 1, а) по внешнему виду напоминает сверло и состоит из тех же конструктивных частей и элементов.

Однако в отличие от последнего зенкер имеет 3--4 зуба и режущую часть по форме усеченного конуса. Неглубокие стружечные канавки обеспечивают повышенную прочность и жесткость зенкера, а увеличенное количество ленточек на калибрующей части создает ему лучшее направление в отверстии. Благодаря этому обеспечивается не только более высокая точность и чистота обработки, но также более строгая прямолинейность оси обрабатываемого отверстия.

Для уменьшения трения о стенки отверстия калибрующая часть зенкера выполняется с обратной конусностью 0,05--0,1 мм на каждые 100 мм длины. Задние углы а в пределах 8--10° создают затачиванием задних поверхностей зубьев на режущей части. Передние углы y получаются за счет винтовой формы стружечных канавок.



Рис. 1. Зенкеры: а -- хвостовой; б-- насадной; в -- насадной сборный.

Угол конуса режущей части 2ц для зенкеров общего назначения выполняется 120°. Насадные зенкеры (рис.1, б и в) имеют коническое отверстие конусностью 1:30 и паз под торцовую шпонку для крепления на оправке (рис. 2).

Сборная конструкция зенкеров (рис. 1, в) позволяет многократно восстанавливать их по мере потери размера. Такие зенкеры состоят из корпуса 3, изготовленного из конструкционной стали, и ножей 2, закрепляемых в пазах корпуса клиньями 1.

Стандартами предусмотрен выпуск зенкеров для отверстий диаметром 10--100 мм двух номеров. Зенкеры № 1 предназначаются для предварительной обработки отверстий с припуском под развертывание, № 2 -- для окончательной обработки с точностью 4-го класса.

Рабочая часть зенкеров выполняется из быстрорежущих сталей либо оснащается пластинками твердого сплава ВК8 in Т15К6. На шейке зенкера маркируются номинальный диаметр, номер и марка материала.



6.2 Приемы зенкерования

Зенкерование на токарном станке выполняется аналогично сверлению (рис. 3). Заготовку закрепляют в патроне и при необходимости выверяют по отверстию. Зенкер устанавливают в пиноль задней бабки, ось которой должна строго совпадать с осью шпинделя. Заднюю бабку закрепляют на станине в таком месте, чтобы вылет пиноли во время работы был наименьшим. Ручной подачей зенкер подают в отверстие заготовки и по окончании обработки выводят из него до выключения станка.

Рис. 2. Оправка для насадного зенкера

Припуск под зенкер у предварительно просверленных отверстий должен составлять 1--3 мм на диаметр в зависимости от размера отверстия.

При зенкеровании литых и кованых отверстий с неравномерным припуском их рекомендуется вначале расточить на глубину 5--10 мм для создания направления зенкеру.



Рис.3. Зенкерования отверстия

6.3 Режимы резания при зенкеровании

При выборе режима резания для работы зенкером следует учитывать, что глубина резания для него составляет 1/2 припуска на диаметр отверстия. Подачу для зенкерования можно увеличить в 1,5--2 раза по сравнению с ее значениями для сверления, а скорость резания принимают в тех же пределах

Обработку отверстий в стальных заготовках быстрорежущими зенкерами необходимо производить с охлаждением эмульсий. При обработке чугуна и цветных металлов, а также при использовании твердосплавных зенкеров охлаждение обычно не применяют.



7. Протягивание: эскиз детали, какой станок, инструмент, режимы резания

7.1 Протягивание

Протяжкой называют способ обработки или процесс, при котором для удаления материала используется многолезвийный металлорежущий инструмент - протяжка. Существуют два основных вида протягивания: осевое (или линейное) и поворотное. При линейном протягивании, которое является наиболее распространенным процессом, протяжка выполнения резания движется линейно по поверхности заготовки. Линейные протяжки используются в протяжных станках. При поворотном протягивании протяжка вкручивается в заготовку, двумя движениями - линейным и вращательным, чтобы придать оси винтовую форму. Винтовые протяжки применяются в токарных или винторезных станках. В обоих случаях обработка выполняется в один проход протяжки, это обеспечивает высокую эффективность процесса. Шлицевая и её вариант эвольвентная протяжка обычно стандартизированы по ГОСТ или DIN, что дает производителям изготавливать инструмент не под конкретный заказ, а запускать плановое производство, и, при этом значительно сокращать срок поставки потребителю.



Рис. 1. Сборочная конструкция

Её рабочая часть состоит из отдельных участков (секций):

1) фасочные зубья;

2) круглые;

3) угловые.

7.2 Протяжные инструменты

Используются, когда требуется высокая точность обработки, при изготовлении особо сложных форм, невозможных обработкой другими способами. Как правило, обрабатываемые поверхности имеют сложную геометрическую форму: круг, овал, шлицы, эвольвента, пазы и плоские поверхности. Заготовками служат отливки малых и средних размеров, поковки, штамповки и готовые детали машин. Хотя протяжки и являются дорогостоящим профессиональным инструментом, в сравнении с другими технологиями мехобработки протягивание имеет несколько преимуществ:

1) в работе участвуют в нескольких зубьев, что обеспечивает повышенную величину минутной подачи в процессе резания. Низкая скорость рабочего движения от 2 до 15 м/мин (по серым чугунам протяжки с твердосплавными зубьями работают на скоростях до 50 м/мин). Количество одновременно снимаемого припуска выше, чем например даже у фрез, что определяет высокую производительность процесса протягивания;

2) точность обработки может достигать 6-го квалитета;

3) шероховатость обрабатываемых поверхностей - Ra1,25 и в отдельных случаях - Ra0,16 мкм;

4) хороший ресурс стойкости протяжек;

5) возможность устранения дефектов;

6) невысокие требования к квалификации рабочих;

7) невысокие расходы по эксплуатации инструмента.

В связи с высокой стоимостью инструмента и сложностью его производства определяется область использования протяжек - крупносерийное и массовое производство. Применение протяжек в своем производстве позволяет повысить его экономический эффект даже в мелкосерийном и единичном производстве, если размеры и формы обрабатываемых поверхностей ГОСТированы, а также в случаях, когда кроме протягивания нет других вариантов обработки.

Протяжки изготавливаются похожими на пилу, высота зубьев которой поднимается по длине инструмента. Кроме того, протяжки состоят из трёх различных отделов: - для черновой обработки; - для чистовой обработки; и, наконец, - для финишной обработки изделия. Профиль обработанной поверхности зеркально повторяет профиль протяжного инструмента. Подъемом на зуб (также известен как шаг или подача на зуб), определяет объем удаляемого материала каждым зубом протяжки. В процессе обработки возможно как перемещение протяжки по отношению к заготовке, так и наоборот: заготовки по отношению к протяжке. Благодаря заложенным в него возможностям, процесс протягивания не требует сложного специализированного оборудования и высококвалифицированной рабочей силы. Последовательность следующих одна за другой режущих кромок обеспечивает формирование необходимого профиля изделия.



Протяжки для обработки отверстий

Рис. 2

1) функциональные части круглой внутренней протяжки (рис. 2)

l₁ - хвостовик - нужен для закрепления протяжки в патроне протяжного станка, бывает нескольких исполнений (рис. 3-7).

d₁ = d_{заготовки} - (0,9…1) мм, где d_{заготовки} - диаметр отверстия в заготовке под протягивание.

Рис. 3 Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6 Рис. 7

Размеры хвостовиков нормализованы и должны соответствовать нормализованным размерам патронов в протяжных станках.

l₂ - шейка соединяет хвостовик с остальными частями протяжки.

d₂ = d₁ - (0,5…1) мм, длина шейки рассчитывается так, что перед началом протягивания один зуб располагается от торца заготовки на расстояние 2…5 мм.

Если длина шейки окажется меньше рассчитанной, протяжка упрется в торец детали, и не зажмется в патроне станка, если же длина шейки вала окажется больше - производительность уменьшится, из-за увеличения холостого хода.

Обычно на шейке маркируют протяжку (материал протяжки, длину протягиваемого отверстия, заводской номер протяжки).

l₃ - направляющий конус служит для предварительного центрирования отверстия заготовки: l₃ = 10…25 мм.

l₄ - передняя направляющая часть служит для окончательного центрирования обрабатываемого отверстия заготовки относительно оси протяжки:

d₄ = d_{заготовки (min)} (f7, e8); l₄ = (0,6…1) l_{заготовки}.

l₅ - рабочая часть - служит для срезания припуска образования требуемой точности обработки поверхности, включает:

l₆ - черновые зубья;

У черновых зубьев первый зуб выполняют усиленным или, как ещё называют, буферным. От других черновых зубьев он отличается лишь шириной зуба, а стружечные канавки идентичны. Буферный зуб необходим как для случая, если заготовка будет с отклонением отверстия, так и для того, чтобы исключить её поломку.

Рис. 8

l₇ - чистовые зубья;

l₈ - калибрующие зубья (последние калибрующие зубья делают на 0,02-0,04 мм меньше диаметра предшествующих зубьев группы, для удаления всего слоя металла по окружности).

l₉ - зад. направляющая часть - служит для центрирования протяжки в детали в момент выхода из неё последних калибрующих зубьев:

d₉ = d_{min калибр. зуб} (f7, e8), l₉ = l₄.

l₁₀ - опорная цапфа, имеется только у длинных нежестких протяжек на горизонтально-протяжных станках, служит для поддерживания заднего конца протяжки от провисания, приводящего к искажению формы и размеров обрабатываемой поверхности.

Цапфа лежит на подвижном скользящем люнете, передвигается вместе с протяжкой на люнете, скользит по направлению станка.

У протяжек, работающих на станках с автоматическим возвратом в исходное (верхнее) положение (обычно это станки вертикального типа), вместо опорной цапфы имеется задний хвостовик (рис. 93), под быстросменный патрон; задний хвостовик аналогичен переднему, а размеры его могут быть либо равны переднему, либо на одну - две позиции нормализованного ряда меньше размеров переднего хвостовика.

У прошивки нет хвостовика l₁ и шейки l₂ (рис. 17).

б)

Рис. 9 Схемы резания, применяемые при протягивании наружных поверхностей: а - профильная; б - генераторная с чистовыми зубьями, выполненными по профильной схеме.

Рис. 10. Плоская протяжка с трапецеидальной схемой резания.

7.3 Технология протягивания

Процесс протягивания определяется типом применяемого протяжного инструмента. Процесс плоского протягивания очень прост - заготовка устанавливается на стол протяжного станка, плоская протяжка или заготовка перемещаются относительно друг-друга. Внутреннее протягивание более сложный процесс: заготовку устанавливают в кондуктор или адаптер. Технологический процесс начинается с фиксации заготовки в специальный патрон, который вмонтирован в протяжной станок. Протяжной станок имеет зажимной патрон для зажима хвостовика протяжки, который является частью машины. Хвостовик протяжки пропускается сквозь подготовленное отверстие в детали. Затем зажимается в патроне. Гидроцилиндр протягивает протяжку сквозь деталь. Заготовка снимается со станка и протяжка возвращается в исходное положение. Протяжка обычно движется линейно вдоль оси детали, но для изготовления некоторых деталей протяжке придают дополнительное вращательное движение так же вдоль оси протягиваемой втулки.

Смазочно-охлаждающие жидкости обязательны в процессе мехобработки по нескольким причинам:

1. Требуется охлаждение заготовки и инструмента - протяжки;

2. Для смазки режущих зубьем;

3. Очистка стружки с зубьев режущего иснтрумента.

Смазочно-охлаждающие жидкости на основе масел являются наиболее распространенными в металлообработке, однако СОЖ на основе водорастворимых жидкостей также находят широкое применение - они используются из-за их превосходных свойств: охлаждения, смыва стружки, и не горючести.

7.4 Применение протяжек

Изначально протяжки были разработаны для обработки внутренних шлицевых и шпоночных пазов. Однако практика показала, что протягивание является очень эффективным и для обработки других поверхностей и форм для деталей высокой точности. Так как каждая протяжка специализирована для конкретного профиля, то либо протяжка должна быть разработана под геометрию изделия, либо детали должны быть разработаны соответственно геометрии стандартных протяжек. Применение протяжки, как правило, обусловлено большим объемом изготовления деталей, так как стоимость самого производство протяжек может достигать сотен тысяч рублей и уникальных протяжек для обработки пазов турбинных лопаток до миллиона рублей.

Скорость обработки поверхности протягиванием варьируется от 6 до 40 м/мин. Это приводит к сокращению полного цикла обработки до 5-30 секунд. Большая часть времени расходуется на обратный ход протяжки, заготовки и установки новой заготовки и закрепления инструмента.

Есть несколько ограничений при обработке протягиванием:

1. Длина протягивания,

2. Геометрия протягиваемой поверхности,

3. При внутреннем протягивании шлицевого отверстия, требуется предварительное отверстие,

4. Размер отверстия при внутреннем протягивании шпоночного паза.

Обычно наружный диаметр отверстия при протягивании шлицевой протяжкой илишпоночной протяжкой варьируется от 3 до 150 мм, но в отдельных случаях можно изготовить протяжку диаметром от 1,5 до 320 мм).

Длина стандартных протяжек обычно от 400 до 1600 мм. Имеется возможность производства протяжек с длиной до 2200 мм

Допуски при этом виде механической обработки, как правило ± 0,05 мм, но при высокоточной чистовой обработке допуск может быть до ± 0,01 мм.

Легче всего металлорежущие протяжки работают:

1. на нетвердых металлах: алюминий, медь, латунь, бронза,

2. на неметаллах: пластик и композиционные материалы, графит, твердая резина, дерево.

По-прежнему незаменимы протяжки при обработке эвольвентных и шлицевых отверстий, при обработке легированных и углеродистых сталей. Стойкость напрямую зависит от твердости инструмента и от твердости обрабатываемого изделия. Оптимальная твердость детали для качественного выполнения операции протягивания от 16 до 24 HRC, твердость изделия больше 35 HRC будет негативно влиять на стойкость инструмента. Протягивание твёрдых и вязких материалов как нержавеющая и жаропрочная сталь, титан сложнее, но тоже возможно. Это обеспечивается изменением передних и задних углов зубьев, а также подачей и шагом зуба.

7.5 Внутренние протяжки

Производство протяжек из монолитного материала, например Р18, Р6М5, является наиболее распространенным способом изготовления. Для металлорежущего инструмента, работающего в тяжелых условиях и подвергающегося быстрому износу, в частности протяжкам, работающим по твердым материалам, используется другая технология производства. Такой инструмент изготавливают сборным. Т.е. на корпус, выполненный в виде точного «стержня» надеваются внешние режущие элементы, которые изготавливаются серийными партиями и поэтому стоят дешевле, чем монолитные инструменты. Монолитные протяжки стоят дороже, но окупаются со временем, так как они более ресурсостойки и не требуют столь частой замены сменных режущих элементов в процессе производства.

Сборные протяжки обычно применяются в массовом производстве. Они представляют собой собранный из разных элементов инструмент: корпус, режущие лезвия и крепеж. Сборная конструкция используется, так как дешевле в изготовлении и позволяет быстрее сменить режущие элементы при смене партии деталей.

Самое массовое применение нашли шпоночные протяжки для получения паза в деталях типа втулок. Для установки ее в станке, точнее обеспечения ее непровисания, используют специальное устройство - адаптер.

Шлицевая протяжка изготавливается в основном для автомобильной промышленности. Автопром и станкопром используют их при производстве шлицевых втулок, работающих в сопряжении со шлицевым валом.

Производство Винтовых протяжек сложнее, чем простых шлицевых, т.к. они изготавливаются на станках имеющих не менее 3-х осей обработки. Такой инструмент применяется в основном для производства шестерен для коробок передач.

Эвольвентная протяжка - это вариант шлицевой, но боковые поверхности шлицов которой выполнены по эвольвентному профилю - специальной кривой линии. Наше предприятие выпускает их по ГОСТ, DIN, а также по чертежам заказчика.

7.6 Схемы резания и форма режущих кромок протяжек

Выбираются с целью получения оптимальной конструкции протяжки: практика показывает, что чем короче протяжка, тем она оптимальнее (t машинное уменьшается, инструментальный материал уменьшается, затраты в целом на изготовление уменьшаются), при этом желательно чтобы Pz было равно номинальной силе тяги станка.Для круглой протяжки необходимо ещё обеспечить условие прочности: протяжка может порваться в трёх местах - по хвостовику, шейке и по впадине первого зуба. В первых двух случаях протяжка пригодна к ремонту, а в третьем нет.

Различают следующие схемы резания:

а) по способу деления припуска по толщине и ширине - одинарная и

групповая;

б) по способу формирования обработанной поверхности детали - профильная, генераторная и комбинированная.

Одинарная схема резания характерна тем, что каждый зуб протяжки срезает припуск определенной толщины по всему периметру обрабатываемого отверстия за счет того, что диаметр каждого последующего зуба больше диаметра предыдущего на величину 2а_z, где а_z -подъем или подача на зуб (а_z = S_z). Так как кольцевая стружка недопустима, то для деления стружки по ширине на режущих кромках необходимо делать стружкоделительные канавки V-образной формы (рис. 26, а), которые располагают в шахматном порядке при переходе от одного зуба к другому. Стружкоделительные канавки применяются только при одинарной схеме резания, выполняются на черновых и чистовых зубьях, кроме калибрующих. Стружкоделительные канавки имеют глубину h_к= 0,4... 1,0 мм и ширину s_к= 0,6... 1,2 мм в зависимости от диаметра протяжки.

Недостатки: из-за наличия стружкоделительных канавок на срезаемых стружках образуются рёбра жёсткости, затрудняющие завивание стружки.

Снимаемые каждым зубом стружки получаются в виде отдельных частей с ребром жесткости толщиной 2а_z за счет того, что на участке канавки предыдущего зуба стружка не снимается. Ребро жесткости ухудшает свертываемость стружки в канавках между зубьями, из-за чего приходится значительно снижать величину подачи на зуб. Это приводит к нежелательному увеличению длины протяжки. Так, для цилиндрических протяжек ориентировочные значения толщин а_z среза при обработке:

1) сталей - а_z = 0,02... 0,04 мм;

2) чугуна - а_z = 0,03... 1,0 мм;

3) алюминия - а_z = 0,02... 0,05 мм;

4) бронзы и латуни - а_z= 0,05...0,12 мм.

При большей толщине среза жесткость стружки мешает ее завиванию во впадине между зубьями. Стружка упирается в дно впадины, в результате чего возможны ее заклинивание и даже поломка протяжки.

Понижается стойкость протяжек, из-за интенсивного изнашивания уголков стружкоделительной канавки.

На боковых сторонах стружкоделительных канавок необходимо создавать задние углы a_б, которые не велики и уменьшаются при переточках зубьев протяжки.

Рис. 11. Схемы резания, применяемые при протягивании: а - одинарная; б - групповая; в - профильная; г - генераторная; д - комбинированная.

Боковые стороны стружкоделительных канавок получают методом врезания шлифовального круга, имеющего профиль стружкоделительных канавок. Для образования задних углов на боковых режущих кромках ось вращения шлифовального круга смещена в сторону заднего конца протяжки по отношению к вершинной плоскости на величину и (рис. 12).

Для образования задних углов a_б на боковых сторонах стружкоделительных канавок угол ц делают не менее 45-60°. Однако в процессе работы протяжки на участках режущей кромки стружкоделительной канавки, прилегающих к её уголкам из-за износа происходит изменение формы канавки с соответствующим изменением угла ц вплоть до нуля, при котором угол a_б становится равным также нулю.

Рис. 12

Рис. 13

tg a _бок = tg a_к * sin (j / 2);

a _бок і 2…3°; a_к = f;

Для большого a _бок j і 45° до 90°.

При переточках a_к и a _бок уменьшается.

При этом ослабляются режущие кромки зубьев в т. А пересечения канавок с задней поверхностью. Это приводит к более интенсивному износу зубьев на этих участках и, соответственно, к снижению стойкости протяжки.

Поэтому целесообразнее применение протяжек с групповой схемой резания.

Схема группового резания (рис. 11, б) отличается от вышеописанной тем что все режущие зубья делятся на группы или секции, состоящие из 2…5 зубьев, в пределах которых зубья имеют одинаковый диаметр припуск по толщине делится между группами зубьев, а по ширине - между зубьями группы благодаря широким выкружкам, выполненным в шахматном порядке.

Рис. 14

Каждый зуб снимает отдельные части припуска участками режущей кромки, где нет выкружек. При этом благодаря большой ширине выкружек снимаемая стружка не имеет ребер жесткости, хорошо скручивается в канавках между зубьями, даже при увеличении толщины среза до а_z = 0,3...0,4 мм при обработке стали и до а_z = 1,0... 1,2 мм - при обработке чугуна. За счет этого при групповой схеме резания возможно существенное сокращение длины режущей части протяжки.



Рис. 15

Толщина слоя Sz, срезаемая каждым зубом группы, может быть увеличена по сравнению с Sz^проф, при профильной схеме резания, в число раз, пропорциональное увеличению числа зубьев в группе. Благодаря различию степени влияния глубины и ширины среза на силу резания, у протяжек с групповой схемой резания можно уменьшить число зубьев и длину рабочей части.

Рис. 16

Широкие выкружки на зубьях обеспечивают увеличение угла стыка выкружек и режущих кромок до 130...150°, что в сочетании с задними углами б₁ = 4...6° на вспомогательных режущих кромках, полученными при вышлифовывании выкружек, обеспечивает повышение стойкости протяжек в 2-3 раза по сравнению с одинарной схемой резания.

При проектировании протяжек с групповой схемой резания последний зуб в группе, не имеющий выкружек и выполняющий роль зачистного, делают с занижением на 0,02...0,04 мм по диаметру относительно других зубьев. Это необходимо, чтобы избежать образования кольцевых стружек, возможных при упругом восстановлении обработанной поверхности после прохода прорезных зубьев.

Недостатком групповой схемы резания является повышенная трудоемкость изготовления протяжки по сравнению с одинарной схемой.

Форма режущих кромок зубьев протяжки определяется принятой схемой формирования обработанной поверхности.

Существует несколько конструктивных решений групповой схемы резания:

1) протяжка с выкружками (рис. 16).

2) гранная протяжка (рис. 17).

Рис. 17.

При профильной схеме (рис. 26, в) контур всех режущих кромок подобен профилю протягиваемого отверстия. При этом в окончательном формировании обработанной поверхности принимают участие только последние зубья, а остальные служат для удаления припуска. При сложной форме отверстий использование такой схемы нецелесообразно, так как усложняет изготовление протяжки. Профильная схема в основном применяется при формировании простых по форме поверхностей, например, круглых или плоских.

При использовании генераторной схемы (рис. 26, г) форма режущих кромок не совпадает с формой обработанной поверхности, которая формируется последовательно всеми зубьями. В этом случае упрощается изготовление протяжки путем шлифования напроход всех зубьев абразивным кругом одного профиля. Однако при этом на обработанной поверхности возможно появление рисок (ступенек) вследствие погрешностей заточки зубьев, что ухудшает качество обработанной поверхности.

При высоких требованиях к шероховатости обработанной поверхности рекомендуется использовать комбинированную схему (26, д), при которой два-три последних режущих и калибрующие зубья работают по профильной, а остальные - по генераторной схеме.

Групповая и генераторная схемы резания по сравнению с одинарной обеспечивают меньшую удельную силу резания Р - рис. 33 (вследствие этого в целом уменьшается сила резания и нагрузка на режущий зуб) , повышение стойкости РИ и уменьшение длины режущей части РИ из-за большей глубины резания при снижении качества обработанной поверхности детали (меньшую точность формы обрабатываемой поверхности детали, а также наличие рисок на ней).



Рис. 18, где Рz - тангенциальная составляющая силы резания в Н; F - площадь поперечного сечения снимаемого слоя в мм; Р = Pz / F - удельная сила резания в Н/мм.



8. Обработка на станках с ЧПУ. Особенности обработки деталей

8.1 Назначение технологического процесса

При обработке деталей на станках с ручным управлением операционный процесс предназначен для рабочего, обслуживающего станок.

Полнота разработки этого процесса технологами зависит от типа производства. При массовом производстве техпроцесс разрабатывается наиболее полно, при серийном производстве степень детализации уменьшается, а при единичном производстве операционный технологический процесс представляется технологами исполнителям схематически или не представляется вовсе.

Имеется в виду, что универсальный станок обслуживает рабочий высокой квалификации, который самостоятельно способен выбрать инструмент, приспособления, режимы резания и порядок обработки заготовки и обеспечить требуемое качество детали.

Во всех случаях действия технолога корректирует рабочий, обслуживающий станок. Если изменились условия обработки (вид заготовки, припуск на обработку, вид оборудования или инструментальной оснастки и др.), рабочий самостоятельно так изменяет параметры технологического процесса, чтобы обеспечить выполнение конечной цели -- получение годной детали.

Положение изменяется, если рассматривать станок с ЧПУ.

Техпроцесс предназначен в этом случае для программиста, который составляет управляющую программу. Отсюда вне зависимости от величины серии требуется весьма тщательная проработка всех элементов техпроцесса, включающая траекторию инструмента. Вся работа выполняется до обработки на стадии программирования.

Это требует развитую нормативную базу для обоснованного выбора всех элементов технологического процесса:

-станка с ЧПУ;

-режущего инструмента (материала, типа, размера, конструкции и геометрии);

-вспомогательного инструмента;

-приспособлений;

-структуры техпроцесса;

-режимов резания;

-норм времени;

-квалификации рабочего и др.

8.2 Полуавтоматический цикл обработки

При обслуживании станков с ручным управлением (рис. 63) оперативное время (время цикла) tцру=tм+tв,

где tм-- машинное время, tв-- вспомогательное время.

Автоматы имеют длительность цикла tца=tр+tх.

где tр -- время рабочих ходов,

tx -- время холостых ходов.

Обозначим tв=aв*tцру, tх=aх*tца,

где ав, ах-- доля вспомогательных и холостых ходов во времени цикла.

Пусть tм=tр. Тогда повышение производительности при обработке на автомате только за счет сокращения холостых ходов составит

Nа=1-ax/1-ab

Станок с ЧПУ работает по полуавтоматическому циклу. У него различают время рабочих и холостых ходов и вспомогательное время tв, необходимое для загрузки станка. Программное время Тп=tр+tх.

Суммарноевремя холостых и вспомогательных движений tхв=tх+tв.

Полуавтоматический цикл означает, что рабочий должен быть освобожден от непосредственного участия в процессе обработки.

Для этого требуется:

высокая надежность системы СПИД;

стабильность процесса обработки.

8.3 Высокая надежность системы СПИД

Станок С, приспособление П, инструмент И и деталь Д в процессе обработки находятся в диалектическом единстве, образуют единую систему. Надежность любой системы выражается периодом безотказной работы -- наработкой на отказ. Отказ выражается в том, что параметры системы выходят за допустимые пределы. Возникновение отказа требует вмешательства рабочего.

При обслуживании станка с ручным управлением рабочий постоянно контролирует ход технологического процесса, при появлении отказов рабочий немедленно вмешивается и восстанавливает требуемый ход процесса.

При наличии автоматического цикла рабочий не принимает непосредственного участия в ходе технологического процесса. Отсюда резко повышаются требования к надежности функционирования системы СПИД.

Станки с ЧПУ имеют более высокие нормы точности, им необходим более высокий уровень жесткости и надежности всех узлов и элементов.

8.4 Стабильность процесса обработки

Стабильность определяется размахом колебаний параметров системы СПИД.

К параметрам относятся прочность, жесткость, износ и другие свойства элементов системы СПИД, режимы резания, геометрия инструмента и т. д. В процессе обработки одной детали или партии указанные параметры не остаются постоянными. Чем меньше пределы изменения параметров, тем более стабильной является система СПИД.

При обработке деталей на станке с ЧПУ необходимо стабилизировать:

-параметры заготовки (припуски, свойства материала, состояние поверхностного слоя и др.);

-параметры инструмента (свойства материала, твердосплавной пластины, геометрию);

-параметры станка (точность, жесткость, виброустойчивость

-дробление стружки;

-эффективную размерную настройку инструмента (вне станка на специальных приборах размерной настройки или на станке);

-режимы резания и т. д.

8.5 Концентрация обработки

Принцип концентрации обработки заключается в том, чтобы весь объем обработки выполнить на одной или ограниченном числе операций.

При этом уменьшается число операций техпроцесса и, соответственно, затраты времени на транспортирование, складирование, установку и закрепление заготовок.

Наличие многопозиционных револьверных головок и инструментальных магазинов и возможность автоматической смены инструмента позволяют создавать такие инструментальные наладки, чтобы максимально концентрировать обработку на одной двух операциях

8.6 Типы станков ЧПУ

Станки с числовым программным управлением предназначены для обра-ботки деталей любой сложности в полуавтоматическом цикле по управляющей программе.

Областью применения станков с ЧПУ является индивидуальное, мел-косерийное и серийное производство с мелкими повторяющимися партиями деталей.В конструкциях станков с ЧПУ применяют короткие кинематические цепи для повышения жесткости системы и точности перемещения.

Приводы станков с ЧПУ имеют высокое быстродействие. Для повышения точности применяются специальные конструкции для устранения зазоров в пе-редаточных механизмах приводов.

Типаж металлорежущих станков с ЧПУ характеризуется их технологическим назначением (для обработки определенных групп деталей: валов, фланцев, плит, кулачков, корпусных и других деталей), характером производства (мелкосерийное, серийное), требуемой точностью обработки (повышенной, высокой и особо высокой), а также возрастающими требованиями промышленности к станкам с ЧПУ по повышению производительности, надежности, удобства обслуживания и эксплуатации.

Например, фрезерные станки относятся к шестой группе.

Цифровое обозначение фрезерного станка отечественного производства

начинается с цифры 6. Например, 6М82Ш, 6Р13ФЗ.Токарные станки относятся к 1 группе и цифровое обозначение токарного станка начинается с цифры 1 (16К20Т1).

В настоящее время широко применяются в промышленности станки с ЧПУ различных видов:

- токарные (в том числе токарно-карусельные);

- фрезерные (в том числе зубофрезерные и специальные);

- сверлильно-расточные;

- многоцелевые (многооперационные);

- шлифовальные;

- электроэрозионн



9. Электроэрозионная обработка. Особенности процесса, область применения, технологические возможности процесса

Основана на электроэрозионном разрушении материала детали при прохождении импульса тока большой силы между инструментом и деталью в среде диэлектрика. Канал разряда представляет собой низкотемпературную плазму, которая разрушает и оплавляет деталь и инструмент. (преимущественно разрушается деталь) В качестве инструмента чаше всего используют медные или графитные электроды. В зависимости от величины выделяемой энергии и частоты следования импульсов процесс можно разделить на 2 самостоятельных процесса:

1. электроимпульсная обработка, 2. электроискровая.

Электроимпульсная: применяется для объемной обработки полостей прессформ, штампов и характеризуется большой величиной выделяемой энергии, 10-100-ни Дж, при малой частоте следования импульсов (10-100-ни Гц).

Материалом для инструмента являются специальные сплавы высокоэррозионные, а также графит, чугун, медь.

Источником энергии является батарея конденсаторов или машинные генераторы.

Диэлектрик: индустриальное масло с керосином или чистое масло

Величина запасаемой энергии определяется емкостью:

, u = 70…380В.

Процесс обеспечивает качество обработки поверхности 5…8кл., которое зависит от режимов обработки и в 1-ую очередь от величины выделяемой энергии; чем меньше энергия, тем выше качество. Точность 14 - 12 квалитет.

Электроискровая: использует в качестве инструмента латунную или вольфрамовую проволочку, которая в процессе обработки перематывается с катушки на катушку и вырезает профиль детали. Точность обработки по контуру ± 0,02 мм обеспечивается системой ЧПУ. Шероховатость поверхности 6…8 кл. Характеризуется малой величиной выделяемо энергии, но большой частотой следования импульса.

Проволока разового действия. Диаметр проволоки: вольфрамовой - 0,15ч0,2; латунной - 0,3ч0,4.



10. Электрохимическая обработка. Особенности процесса, область применения, технологические возможности

Основана на электрохимическом растворении материала детали и перевод его в нерастворимое химическое соединение, н-р, гидрат закиси железа (Fe(OH)₃) при прохождении между деталью и инструментом в среде электролита электрического тока большой плотности безопасного напряжения (до 36В) ч/з малые зазоры - 0,5 мм и меньше.

.

Точность и производительность зависит от величины зазора. С его уменьшением увеличиваются, но при малых зазорах возникает вероятность электроэрозионного загорания, что ведет к порче инструмента, поэтому обработка ведется с переменным зазором.

Точность обработки также зависит от точности инструмента. На поверхности детали имеем нулевые напряжения.

Процесс электрохимической обработки можно накладывать на любой традиционный процесс.

Т.о. получать электрохимическое точение, фрезерование, шлифование, заточку РИ, клеймение, снятие заусенцев. Для этого отечеств. промышленность выполняет целую гамму станков.

Технологические возможности: точность обработки объемной поверхности до 9-10 кв., шероховатость поверхности 9-10 класс.



11. Электрогидроимпульсная обработка. Особенности процесса, область применения, технологические возможности

Электрогидроимпульсная обработка является процессом, в котором используются высокие скорости пластического деформирования. Источником энергии является энергия высоковольтного разряда в жидкости. Применяется при операции штамповки (гибка, вырубка, обрезка).

Энергия для высоковольтного разряда накапливается батареей конденсатора. На практике применяют установки с энергией 10-30 кДж, при этом используется высокое напряжение 10-50 кВ.

Энергия, накопленная батареей конденсатора, может выделяться в закрытом или открытом объеме. КПД составляет 10-30 %. Процесс высоковольтного разряда является непосредственным преобразованием электрической энергии в механическую работу, т.к. в момент разряда между электродами канал разряда представляет собой низкотемпературную плазму, вокруг которой образуется парогазовая полость, стремительно расширяющаяся и создающая в жидкости (водопроводная вода) импульсно высокие давления, величина которых может быть до 10000 атм. Длительность импульса (200…400)10^-6 с. Такое же время необходимо для деформации заготовки, т.е. мы имеем процесс высокоскоростного деформирования.