Проектирование кузнечного зубила

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новомосковский институт (филиал)

ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»

Энергомеханический факультет

Отчет

по производственной практике

Проектирование кузнечного зубила



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

1.1 Токарная обработка

1.2 Устройство станка

1.3 Технология и принцип работы

1.4 Основные виды токарных работ

1.5 Виды токарных резцов и станков

1.6 Приспособления для токарных станков

1.7 Основные преимущества

2.ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ

2.1 Шлифовальная обработка

2.2 Устройство станка

2.3 Технология и принцип работы

2.4 Основные виды шлифовальных работ

2.5 Абразивные инструменты

3.СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

3.1 Сверлильная обработка

3.2 Устройство станка

3.3 Технология и принцип работы

3.4 Основные виды работ

3.5 Виды свёрл

3.5.1 Приспособления для обработки заготовок на сверлильных станках

3.5.2 Обработка поверхностей заготовок на радиально-сверлильных станках

3.5.3 Обработка поверхностей заготовок на агрегатных станках

3.5.4 Сверление глубоких отверстий

4. ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

4.1 Фрезерная обработка

4.2 Устройство станка

4.3 Виды фрезерных станков

4.4 Операции обработки заготовок на фрезерных станках и типы фрез

4.5 Крепления фрез и заготовок

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Целями производственной практики являются получение студентами начальной теоретической подготовки по слесарному делу и по обработке металлов на металлорежущих станках, а также приобретения практических навыков работы по выполнению слесарных операций и умению выполнять работы на металлорежущих станках средней сложности.

Практика состоит из 2 частей: «токарное дело» и «слесарное дело».

Задачами производственной практики является изучение:

а) изучить теоретический материал по металлообработке и слесарному делу.

б) изучить особенности материалов, наиболее часто применяемых для изготовления изделий.

в) изучить основные узлы и органы управления металлорежущих станков.

г) изучить мерительный и рабочий инструмент.

д) освоить безопасные методы работы по слесарной обработке и на металлорежущих станках.[1]

Перечень оборудования:

1.Зубофрезерный станок;

2.-6.Токарно-винторезные станки (ЕМИ-200-R);

7.Горизонтально-фрезерный станок;

8.Вертикально-сверлильный станок;

9.Вертикально-сверлильный станок;

10.Токарно-револьверный станок;

11.Поперечный-строгальный станок;

12.-14.Токарные станки;

15.-16.Шлифовальные станки (заточный и плоскошлифовальный);

17.Горизонтально-фрезерный станок (настольный);

18.Вертикально-сверлильный станок (настольный);

19.Верстаки для слесарной обработки;

20.Учебные места (аудиторная часть).

токарный шлифовальный сверлильный фрезерный



1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

1.1 Токарная обработка

Устройство, в котором обработка металла выполняется движущимся резаком (он управляется либо блоком ЧПУ , либо мастером) - называется токарный станок по металлу (Рис.1.1.).Заготовка в нем крепится в специальную бобышку, которая состоит из барабана и 4-6 листов крепления.Какой сейчас токарный станок для обработки металла считается стандартным? Тот, у которого имеется два крепления с левой и правой стороны.В левой стороне крепится сама заготовка цилиндрической или прямоугольной формы, а вот в правой - дрель из ударопрочного каленого металла.

Таким станком можно выполнять одновременное и фрезерование заготовки, и вырезание внутренних углублений при помощи дрели (используются не только сверла, но и шила, «коньки», «спицы» и так далее).

А работа с металлом обеспечивается движущейся цапфой, на которую, кстати, возможно прикрепить несколько резаков одновременно.

Также данный станок поддерживает работу со всеми известными на данный момент типа-ми резаков (поперечный, продолжающий, резьбовой, угловой и так далее).

На данный момент, в России самым широко используемым в производстве токарным станком для обработки металла является Корвет-401. Он, к сожалению, имеет только одно левое крепление - под заготовку.[2]



1.2 Устройство станка

Рис.1.1Устройство токарного станка 1- коробка подач, 2 -- передняя бабка, 3 -- поперечные салазки, 4 -- верхние салазки суппорта, 5 -- задняя бабка, 6 -- продольные салазки, 7 -- станина, 8 -- ходовой винт, 9- ходовой вал, 10 -- фартук, 11 -- гитара сменных зубчатых колес, 12 -- маховики управления продольным и поперечным перемещениями, 13 -- электрошкаф Шпиндель представляет собой полый вал

1.3 Технология и принцип работы

На правом конце шпинделя крепится приспособление {например, патрон), зажимающее заготовку. Коробка скоростей служит для изменения частот вращения. Суппорт -- устройство для закрепления резца и обеспечения движения подачи, т.е. перемещения резца в продольном и поперечном направлениях. Резцедержатель крепится на верхней части суппорта и используется для закрепления резцов, он фиксируется в четырех положениях с помощью подпружиненного шарика, заскакивающего в гнезда основания. Движение подачи может осуществляться вручную или механически.

Механическое (автоматическое) движение подачи суппорт получает от ходового вала 9 или ходового винта ((8 (при нарезании резьбы)). Суппорт состоит из следующих сборочных единиц; продольных салазок (6), фартука (10), поперечных салазок (3), верхних (резцовых) салазок (4), рез резцедержателя. Коробка подач представляет собой механизм, передающий вращение от шпинделя к ходовому валу или ходовому винту. Коробка подач служит для изменения скорости движения подачи суппорта (величины подачи). Вращательное движение к коробке подач передается от шпинделя через реверсивный механизм (трензель) и гитару со смежными зубчатыми колесами. Гитара (11) предназначена для настройки станка на различные виды нарезаемых резьб. Задняя бабка (5) предназначена для поджатая с помощью центра длинных заготовок в процессе токарной обработки, а также для закрепления и подачи стержневых инструментов (сверл, зенкеров, разверток). Задняя бабка используется для установки центров, поджимающих деталь при обработке, если длина заготовки превышает диаметр в 2 -- 3 раза, и для установки инструмента с хвостовиками, например сверл, зенкеров, разверток. Задняя бабка перемещается в продольном направлении по направляющим станины и может иметь поперечное перемещение ±15 мм. В отверстии корпуса задней бабки перемещается пиноль в продольном направлении с помощью винтовой передачи при повороте маховика. Заднюю бабку закрепляют на станине рукояткой.

Электрооборудование станка размещено в шкафу (13).Включение и выключение электродвигателя, пуск и останов станка, управление коробкой скоростей, коробкой подач, механизмом фартука и т.д. производится соответствующими органами управления (рукоятками, кнопками, маховиками).

Для наиболее ясного представления о токарной работе и взаимосвязях деталей в станках применяют кинематические схемы, в которых детали и передачи изображены условными упрощенными обозначениями. На этих схемах указываются числа зубьев зубчатых колес, диаметры шкивов, число заходов червяков и число зубьев червячных колес, шаг винтовых передач, мощность и частота вращения вала электродвигателя, порядковая нумерация валов, муфт и т.д. На этих схемах четко просматриваются кинематические цепи, связывающие источник движения и исполнительные органы станка, с помощью которых обеспечиваются передача движения, изменение скорости и направление движения.[3]

1.4 Основные виды токарных работ

Рис. 1.2 Виды токарных работ

Весь процесс обработки изделия в токарном станке осуществляется в полуавтоматическом режиме.

С помощью токарного станка можно осуществлять обтачивание, то есть обработку наружной поверхности изделия, подрезание - работа с торцевыми поверхностями, растачивание - работа с внутренними поверхностями, а так же резку, то есть разделение изделия на части либо разделение заготовки и готового изделия.

Таким образом, на токарном станке можно с высокой точностью изготовить зубчатые ко-леса, валы, шкивы, кольца, втулки, муфты и множество других деталей вращения.

Все токарные станки состоят из станины, которая является базовой основой станка, на которую монтируются все остальные части станка, передней бабки, в ней находятся коробки скоростей, шпиндель и коробка подач, которая передает движения к суппорту от шпинделя.

Различают:

*универсальные;

*специальные;

*специализированные токарные станки.

Наиболее распространены универсальные станки, они позволяют выполнять практически все виды токарных работ.

На специальных станках производится обработка одной детали определенного типоразмера, их обычно не переналаживают для работы с другими деталями.

На специализированных станках, как правило, обрабатываются детали, производимые в массовом либо крупносерийном производстве, они отличаются наличием специфической оснастки и инструментария используемого для обработки заготовок.[4]



1.5 Виды токарных резцов и станков

Токарные станки разделяют на:

-одношпиндельные автоматы и полуавтоматы;

Токарные автоматы предназначены для обработки деталей из прутка, а токарные полуавтоматы - для обработки деталей из прутка и штучных заготовок. Станки-полуавтоматы позволяют производить весь цикл обработки, за исключением установки заготовки и снятия готовой детали, в автоматическом режиме.

-многошпиндельные автоматы и полуавтоматы;

Многошпиндельные автоматы находят широкое применение в массовом и крупносерийном производствах автомобильной, тракторной, подшипниковой и др. отраслях промышленности. На базе прутковых автоматов изготавливаются многошпиндельные патронные полуавтоматы, применяемые для обработки деталей из штучных заготовок, полученных отливкой, поковкой или штамповкой.

-токарно-револьверные;

Токарно-револьверные станки используются в серийном производстве для выпуска деталей тяжелой конфигурации из штучных заготовок или прутка. Исходя из этих факторов станки делятся на патронные и прутковые.

-токарно-отрезные;

Токарно-отрезные. Обработка деталей любой сложности из любых материалов, перемещение револьверных головок по двум осям X и Y, с возможностью сверления. Станок обеспечивает обработку деталей любой сложности из любых материалов. Высокая точность и скорость перемещения достигнуты установкой ШВП с предварительным натягом, при прямом соединении ШВП с двигателем подачи

-токарно-карусельные;

Токарно-карусельные станки предназначены для обработки поверхностей (наружных, внутренних) цилиндрической и конической формы, а также канавок, отрезки, обработки торцевых поверхностей, нарезания резьбы. При использовании дополнительного приспособления можно выполнять такие операции, как фасонное точение, фрезерную и шлифовальную обработки. Обычно на таких станках обрабатывают заготовки с малой высотой большого диаметра и веса. Токарно-карусельные станки применяются для черновой обработки стальных изделий, а также цветной стали.

- токарно-винторезные, токарно-лобовые;

Чаще всего, используются именно токарно-винторезные станки. Кроме того, обработка металла на токарном станке карусельного типа так же выполняется довольно часто, отличием этих станков является возможность обрабатывать заготовки большого размера, что не доступно при использовании токарно-винторезных станков. В лоботокарных станках ось вращения располагается горизонтально -- это позволяет производить детали фланцев либо дисков.

-многорезцовые, токарно-полировальные;

При изготовлении больших партий деталей ступенчатой формы, допускающих обработку одновременно несколькими резцами, применяют многорезцовые токарные станки. Полировальный станок представляет собой устройство для подготовки металлографических образцов после отрезания. Оборудование позволяет проводить шлифование и полирование легкосменными рабочими дисками с закрепленной абразивной бумагой различной шероховатости или сукном.

-специализированные;

Специализированные станки используют для обработки деталей одного наименования, но разных размеров. К ним относятся станки для обработки труб, муфт, коленчатых валов, а также зубо- и рыбообрабатывающие, токарно-затылочные и др.

-специальные.

Специальные станки служат для обработки детали одного наименования и размера; их применяют в крупносерийном и массовом производствах.[5]

1.6 Приспособления для токарных станков

Приспособления представляют дополнительное оборудование, с помощью которого обрабатываемые заготовки или инструмент устанавливаются и закрепляются в соответствии с требованиями технологического процесса. Приспособления для токарных станков могут сделать токарную обработку более производительной, удобной, повысить точность обработки. Также за счет приспособлений для станков возможно увеличение срока службы инструментов и отдельных механических узлов оборудования.

Специальные приспособления могут значительно расширить возможности универсальных токарных станков до простых фрезерных операций или операций сверления.

Все приспособления для токарных станков в целях унификации могут быть классифицированы по следующим основным признакам: конструкция; размеры оборудования: размеры заготовок; достижимая точность обработки с использованием приспособления.

По конструктивному признаку (в зависимости от способа установки и закрепления заготовок) токарные приспособления подразделяют на следующие группы: кулачковые, поводковые, цанговые и мембранные патроны; токарные центры; токарные оправки, базируемые в конус шпинделя; люнеты; планшайбы.

Кулачковые патроны бывают двух, трех и четырехкулачковые.

Двухкулачковые самоцентрирующие патроны применяются для закрепления небольших заготовок, при установке которых не требуется точного центрирования. В двухкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют различные отливки и поковки, причем кулачки таких патронов часто предназначены для закрепления заготовки только одного типа размера.

Наиболее широко применяется трехкулачковый самоцентрирующий патрон. Используют при обработке заготовок круглой и шестигранной формы или круглых прутков большого диаметра. Расположение зажимных поверхностей уступом по трем различным радиусам увеличивает диапазон зажимаемых заготовок и облегчает переналадку патрона с одного размера на другой. Преимуществом универсальных трехкулачковых спиральных патронов является простота конструкции и достаточное усилие зажима, а недостатком - сильный износ спирали и преждевременная потеря точности патрона. Самоцентрирующие трехкулачковые патроны изготавливают трех типов (1, 2 и 3), в двух исполнениях каждый; патроны исполнения 1- с цельными кулачками, исполнение 2- со сборными кулачками.

Заготовки произвольной формы устанавливают в четырехкулачковом патроне с индивидуальным приводом кулачков, что дает возможность их сцентрировать. Четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачка крепят непосредственно фланцевые концы шпинделя или через переходной фланец. В четырехкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют прутки квадратного сечения, а в патронах с индивидуальной регулировкой кулачков - заготовки прямоугольной или несимметричной формы.

Кулачковые патроны выполняются с ручным и механизированным приводом зажимных механизмов. Автоматизированный двухкулачковый патрон крепится на шпинделе с помощью планшайбы, к которой четырьмя винтами прикреплен корпус патрона. Ползуны, связанные с кулачками патрона, перемещаются в пазах корпуса.

Патрон работает от пневмо цилиндра, закрепленного на заднем конце шпинделя. Заготовка зажимается в тот момент, когда ползун, перемещаясь влево, поворачивает рычаги вокруг осей, сдвигая кулачки к центру. Для снятия обработанной детали ползун перемещается вправо. Сменные кулачки предварительно регулируют на заданный размер заготовки вручную винтом. На патрон в зависимости от размеров и формы заготовок устанавливают сменные кулачки на выступы оснований и прикрепляют винтами. Упоры устанавливают по размеру заготовки и фиксируют винтами, передвигающимися в Т-образных пазах корпуса, и гайками. Стержень с помощью шпонок обеспечивает одновременное перемещение кулачков при наладке патрона.

Применение автоматизированного патрона сокращает время на зажим заготовки и открепление обработанной детали по сравнению с ручным механизмом на 70...80 %; в значительной мере облегчает труд рабочего. Патрон состоит из корпуса, основных и накладных кулачков, сменной вставки с плавающим центром и эксцентриков, в кольцевые пазы которых входят штифты. Быстрый зажим и разжим накладных кулачков при их переналадке осуществляется тягами через эксцентрики.

Для обработки заготовок типа вала в патрон устанавливают сменную вставку с плавающим центром и выточкой по наружному диаметру. Заготовку располагают в центрах (центре и заднем центре станка) и зажимают плавающими кулачками с помощью втулки с клиновыми замками, которая соединена с приводом, закрепленным на заднем конце шпинделя станка. Разжим осуществляется с помощью фланца.

В условиях единичного и мелкосерийного производства установку заготовок в зависимости от состояния их опорных поверхностей производят на подкладки, опорные поверхности кулачков или непосредственно на планшайбу станка. Заготовки закрепляются с помощью кулачков или прихватов.

Установка и закрепление заготовок в специальных приспособлениях применяются в серийном и массовом производстве, а также при изготовлении особо точных, крупногабаритных и тонкостенных деталей.

Переставные кулачки применяют для закрепления заготовок, имеющих форму вращения. Они могут быть использованы для опоры заготовки и небольших ее перемещений в процессе выверки. Кулачки закрепляются на планшайбе болтами, устанавливаемыми в один или два паза. Кулачки могут быть расположены в любом месте планшайбы.

Прихваты применяются для закрепления заготовок на планшайбе станка или в специальном приспособлении. Прихват представляет собой крепежный комплект, состоящий из крепежного болта, шайбы, гайки, прижимной планки и опоры, которая может быть регулируемой или в виде ступенчатых колодок.

Для установки и закрепления осевого инструмента применяются патроны и различные переходные втулки.

При растачивании отверстий резцы устанавливаются и закрепляются на вертикальных суппортах с помощью многорезцовых державок, а в револьверной головке - с помощью специальных расточных державок.

Расточные державки выполняют однорезцовыми с прямыми креплениями резца и двухрезцовыми с косым креплением резца.

Для выполнения работ в патроне с самоцентрирующими кулачками сменную вставку заменяют вставкой, которая не имеет выточки по наружному диаметру, благодаря чему обеспечивается самоцентрирование патрона. Патрон крепят на шпиндель станка с помощью фланца. К приводу патрон присоединяют втулкой и винтом. В корпусе четырех кулачкового патрона выполнены четыре паза, в каждом из которых смонтирован кулачок с винтом для независимого перемещения кулачков в радиальном направлении.

От осевого смещения винт удерживается сухарем. Кулачки могут быть повернуты на 180° для закрепления заготовок по внутренней или наружной поверхности. На передней поверхности патрона нанесены концентричные риски (расстояние между ними составляет 10... 15 мм), которые позволяют выставить кулачки на одинаковом расстоянии от центра патрона.

Многообразие конструкций кулачковых патронов не позволяет описать особенности функционирования каждого из них. Такие патроны используют при точной обработке, когда необходимо исключить любую возможность деформации заготовки. Приспособление обеспечивает закрепление заготовки в две стадии (последовательно) посредством двойного захвата кулачками.

Положение кулачков определяется приводящей их в действие отдельной втулкой. Ход достаточен для компенсации разности диаметров заготовки между двумя захватами. Широко открывающийся самоцентрирующий патрон предназначен для токарной обработки деталей типа вилок. Длина хода зажима 210 мм.

Система перемещения заготовки - рычажная

Патрон предназначен для токарной обработки заготовки в центрах. Плавающие захваты компенсируют шероховатость на поверхности заготовки при ее установке. Комплект из трех кулачков, зажимая деформирующуюся часть (диафрагму) заготовки, центрирует ее с помощью штифтов для предварительной установки. Затем заготовка зажимается прихватами.

Привод патрона - гидравлический цилиндр. Поводковые патроны используют на токарных станках при обработке заготовок деталей типа вала в центрах. Поводковый патрон через палец-поводок и хвостовик хомутика, который крепится на заготовке винтом, передает вращение заготовке.

Универсальный поводковый патрон предназначен для базирования заготовок типа вала и передачи им крутящего момента при обработке на токарных станках, в том числе с ЧПУ. В отверстии корпуса хвостовика установлен плавающий центр и пружина, расположенная между резьбовыми втулками. В задний торец центра установлена штанга. Корпус патрона имеет выточку иод диск, в котором закреплены через 120° три неподвижных пальца.

На диске установлены также три пальца, на которых закрепляют сменные кулачки незубчатыми поверхностями и поворотный кожух. Диск, поворачиваясь, увлекает за собой кулачки, которые пазами охватывают неподвижные пальцы и, перемещаясь вместе с диском, поворачиваются относительно пальцев, в результате чего кулачки равномерно зажимают заготовку, передавая ей крутящий момент. При повороте кожуха против часовой стрелки кулачки раскрываются и фиксируются подпружиненным фиксатором.

Все приспособления для токарных станков делятся на универсальные, предназначенные для обработки различных заготовок, и специальные - для обработки только одной заготовки.

Рассмотрим универсальные приспособления для токарно-винторезных станков.

Рис. 1.3 Заготовка в центрах

Центры служат для установки (базировки) заготовок между шпинделем станка и пинолью задней бабки. Для установки заготовок в центрах, на их торцах предварительно высверливают центровые отверстия.

Передача крутящего момента от шпинделя при обработке в центрах обычно осуществляется патронами или поводковыми устройствами.

Рис. 1.4 Поводковый патрон

На рисунке приведен поводковый патрон, навинчиваемый на шпиндель, и хомутик 2, закрепляемый на левом конце заготовки с помощью болта 3. При скоростной обработке валов применяют задние центры 4 наплавленные сормайтом или оснащенные пластинками из твердых сплавов, а также вращающиеся центры.

С целью сокращения времени для закрепления заготовки и обеспечения безопасности работы применяют различные самозажимные хомутики или самозажимные поводковые патроны. Действие самозажимного хомутика легко помять при рассмотрении рисунка. При вращении поводкового патрона его палец 2 упирается в рычаг 1 хомутика, который и зажимает обрабатываемую заготовку 3.

Рис. 1.5 Самоцентрующиеся патроны

Самоцентрирующиеся патроны применяются обычно для закрепления цилиндрических заготовок при одновременном их центрировании. Самоцентрирующийся патрон закрепляется на шпинделе станка. Существует несколько конструкций центрирующих механизмов патронов: с двузначным винтом, спиральные, реечные и др. с числом кулачков от 2 до 4. Значительная экономия времени при закреплении деталей в патронах достигается применением быстродействующих приводов. У четырех кулачковых патронов каждый кулачок можно перемещать отдельно, что позволяет закреплять в них некруглые и несимметричные заготовки. Выверка заготовок в четырех кулачковых патронах в ряде случаев требует много времени.

Рис. 1.6Угольник

В тех случаях, когда закрепление заготовок в обычных патронах невозможно, применяют специальное приспособление или планшайбу, к которой прикрепляется угольник. На нем устанавливается и закрепляется обрабатываемая заготовка 2. Для уравновешивания вращающихся масс к планшайбе прикрепляется противовес 3.

Самоцентрирующиеся и четырехкулачковые патроны приведенной конструкции, а также планшайба требуют ручного зажима заготовки. Это является их общим недостатком. В массовом и серийном производстве, с целью сокращения вспомогательного времени, применяют быстродействующие пневматические, гидравлические, электрические патроны и др.

При обтачивании нежестких валов (длина которых в 10 раз и более превышает их диаметр) установка их только на центрах, без опоры в средней части, оказывается недостаточной, так как при этом под действием усилия резания будет происходить значительный изгиб заготовки. Это затрудняет обработку и вызывает понижение точности. Предотвращение изгиба обеспечивается введением дополнительной опоры для заготовок. В качестве такой опоры используются люнеты.

Каждый токарный станок снабжается обычно двумя люнетами - подвижным и неподвижным. Неподвижный люнет устанавливается и закрепляется на станине; он имеет три кулачка, поддерживающие заготовку при обработке. Кулачки люнета обычно оснащаются бронзовыми подушками, заливаются баббитом или снабжаются роликами. При высоких скоростях резания наблюдается значительное нагревание бронзовых или даже баббитовых кулачков и обрабатываемой заготовки, поэтому для скоростной обработки валов рациональнее применять специальные люнеты.

Подвижный люнет устанавливается на продольных салазках суппорта; его кулачки касаются обработанной поверхности и принимают на себя то давление, которое при отсутствии их вызвало бы изгиб заготовки.

Рационально применять подвижные люнеты - виброгасители, которые не только предотвращают изгибы заготовок, но одновременно гасят вибрации, возникающие при обработке валов. Копировальная (конусная) линейка является приспособлением для обтачивания конусов. На этом же принципе осуществляется обычно обработка фасонных (криволинейных) поверхностей, в этом случае на место копировальной линейки устанавливают специальный профильный копир, который имеет контур, соответствующий требуемому профилю детали.[6]

1.7 Основные преимущества

Благодаря множеству преимуществ токарная обработка металла являются одним из основных используемых в мире способов изготовления огромного количества разнообразных металлических изделий.

Главным преимуществом является то, что с помощью токарной установки квалифицированный токарь может производить металлические детали даже очень сложной геометрии. Благодаря этому ни одно современное предприятие, производящее изделия из металлов не может обойтись без выполнения работ на токарных станках.

Работы на токарных станках могут производиться с широким спектром материалов, таких как сталь, чугун, разнообразные цветные металлы, пластмассы.

Наиболее важным критерием качества обработки материалов является скорость резания станка, чем она выше, тем выше производительность работ на данном станке, а так же качество и точность изготовления.

К преимуществам токарных работ так же относятся высокая точность и качество получаемых изделий, а так же низкий уровень отходов получаемых в процессе обработки заготовок.

Кроме того стружка получаемая в процессе работы токаря может подвергаться повторной переплавке, что еще более существенно снижает процент отходов.

Разнообразие работ на токарных станках помимо особенностей конструкции самих станков обеспечивается большим разнообразием инструментов, с помощью которых производится обработка заготовок.

Наиболее распространенным инструментарием являются разнообразные резцы. Основным их отличием друг от друга является форма режущей кромки, от которой и зависит то, каким образом будет обработана заготовка.

Различают проходные, подрезные, расточные, отрезные фасонные и фасочные виды этого режущего инструментария. Кроме них существуют и другие типы резцов, но они распространены значительно меньше, так как выполняют слишком специфические функции.

Все резцы производятся из материалов, твердость которых значительно превосходит твердость обрабатываемого материала. Чаще всего используются резцы, произведенные из инструментальной стали либо сплавов вольфрама, титана и тантала.

Такие инструменты позволяют обеспечить оптимальную производительность и износ за относительно небольшие деньги.

Так же встречаются керамические и алмазные резцы, которые имеют значительную стоимость и используются для работ с особо прочными либо очень требовательными к точности и качеству обработки деталями.[7]



2. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ

2.1 Шлифовальная обработка

Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием с помощью абразивных кругов. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим мате-риалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в минуту). Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях -- от 30 м/с и выше. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. С развитием малоотходной технологии доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным -- увеличиваться.[8]



2.2 Устройство станка

Рис .2.1 Устройство станка 1 -- станина; 2 -- панель; 3. 8-- маховики; 4 -- пульт управления; 5-- стол; 6. 7-- кожухи; 9-- стойка; 10 -- шлифовальная бабка; 11 -- шлифовальный круг; 12 -- магнитная плита; 13-- гидростанция; 14-- насос

2.3Технология и принцип работы

При шлифовании главным движением является вращение режущего инструмента с очень большой скоростью. Чаще всего в качестве шлифовального инструмента пользуются шлифовальные круги.

Выступающие зерна (Рис. 2.2.) абразивного материала, прочно закрепленные в шлифовальном круге связующим (цементирующим) веществом, при вращении круга с большой скоростью (до 80 м/с) срезают (царапают) слой металла или камня с заготовки в виде очень мелкой стружки. Большое число стружек (до сотни миллионов в минуту) и их малая толщина (несколько микрон) обусловливаются малым размером самих режущих зерен-резцов и большим количеством зерен, одновременно участвующих в резании (царапании). Часть зерен ориентирована так, что не может резать обрабатываемую поверхность. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется.

Вследствие малого сечения среза и большой скорости резания шлифование обеспечивает высокую точность (2 - 1-й класс) и малую шероховатость обработанной поверхности (7 - 12-го класса), а поэтому этот процесс чаще является окончательной (отделочной) операцией.

Процесс стружкообразования при шлифовании приближается к резанию, осуществляемому зубом фрезы. Несмотря на малые размеры срезаемого слоя, получаемая при шлифовании стружка имеет то же строение и вид, что и стружка, получаемая при фрезеровании. Здесь также имеют место упругое и пластическое деформирование, тепловыделение, упрочнение, износ и др. Высокая температура при шлифовании (до 1000 - 1500° С) возникает в результате наличия у зерен разнообразной, неправильной геометрии режущей части (отрицательного переднего угла) и большой скорости резания. С увеличением износа зерен температура при шлифовании повышается, что может вызвать деформацию детали, прижог, структурные изменения и трещины на обработанной поверхности. Для снижения температуры при шлифовании применяют обильное (10 - 60 л/мин) охлаждение. Смазочно-охлаждающие жидкости способствуют также удалению абразивной пыли из воздуха и очищению пор круга от продуктов отхода, повышают производительность и уменьшают шероховатость обработанной поверхности; снижается и размягчение связки круга, которое получается вследствие нагрева.

Наряду с общими явлениями, присущими и другим видам обработки металлов резанием, процесс шлифования имеет особенности:

1) режущая кромка шлифовального круга не сплошная, а прерывистая, так как зерна отстоят друг от друга на некотором расстоянии;

2) зерна шлифовального круга неправильной, округленной в вершинах геометрической формы, произвольно расположены в круге, что является причиной отрицательного и непостоянного значения переднего угла;

3) вследствие пирамидальной и округленной формы режущей части зерна возникает сложная зависимость между глубиной и шириной впадины, образуемой на обработанной поверхности каждым зерном-резцом;

4) в процессе работы шлифовальный круг может самозатачиваться, т. е. под действием повышенной нагрузки на затупленное зерно последнее может расколоться или чаще всего выкрошиться из связки, обнажив новые острые зерна, которые и будут продолжать резание;

5) вследствие округления вершины зерна и нулевой толщины среза в момент, предшествующий царапанию - срезанию (т. е. при врезании), зерна подвергаются большому трению о поверхность резания, образованную впереди идущими зернами-резцами;

6) процесс снятия стружки зерном происходит за короткий промежуток времени (0,0001 - 0,00005 с). Эти особенности делают процесс резания при шлифовании более сложным, чем при других видах обработки, и создают большие трудности как при теоретическом, так и экспериментальном его исследовании.

В промышленности находят применение как естественные, так и искусственные абразивные материалы. К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак и некоторые другие. Однако ввиду того, что свойства этих материалов нестабильны, а запасы их ограничены, основное применение в промышленности получили искусственные материалы. К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, карборунд, карбид бора, синтетические алмазы и сверхтвердые материалы, полученные на основе кубического нитрида бора. [9]

Рис. 2.2 Схема работы абразивных зерен

2.4 Основные виды шлифовальных работ

От того каким способом и какова будет форма обрабатываемой поверхности, шлифовка разделяется на виды:

-Круглое наружное;

Круглым наружным шлифованием обычно называют процесс шлифования заготовки во время ее вращения в центрах или патроне .Круглошлифовальные станки разделяются на универсальные и специальные. На этих станках шлифуются цилиндрические, конические, ступенчатые и фасонные поверхности.[10]

-Круглое внутреннее;

Круглое внутреннее шлифование предназначено для работы с цилиндрическими или коническими поверхностями, расположенными под наружными частями, геометрических элементов деталей. При шлифовке на внутришлифовальных станках процесс обработки предусматривает обработку с продольной подачей, врезное шлифование с поперечной подачей, обработку с планетарным вектором движения, а так же осциллирующим движением круга. Примером использования внутреннего шлифования могут быть части внутренних поверхностей таких деталей как: цанговая оправка, цанга, шпиндель и др. При бесцентровом шлифовании деталь не закрепляют в центрах или в патроне, а базируют по обрабатываемой или ранее обработанной поверхности. Деталь начинает вращаться от ведущего круга, скорость которого раз в 60 - 100 менее по сравнению со скорость основного шлифовального круга.

-Бесцентровое;

Бесцентровое наружное шлифование отличается тем, что обрабатываемые заготовки получают вращение и шлифуются без крепления в центрах, причем базой при шлифовании является обрабатываемая поверхность. Бесцентровое шлифование -- наиболее механизированный и производительный процесс, который легко может быть автоматизирован.

-Плоское;

Плоское шлифование используют для обработки плоскостей заготовок из разных материалов (закаленных и незакаленных сталей, твердых сплавов, стекла, керамики и др.). Различают плоское шлифование периферией и торцом круга.Этим способом на столе прямоугольной формы выполняется черновая и чистовая обработка заготовок значительной длины и относительно большой ширины, превышающей высоту круга (плиты, пластины, столы, плоскости корпусных деталей), в том числе имеющих буртики и уступы, а также одновременная обработка нескольких заготовок сравнительно небольших размеров. Способ отличается универсальностью и используется в единичном и серийном производстве.[11]

-Профильное;

Профильное шлифование производят по трем схемам: движение круга по заданному контуру и возвратно-поступательное движение стола с заготовкой. Методами осуществления этого вида обработки являются шлифование по копиру, оптическое профильное шлифование и обработка по координатам с ручным перемещением детали. Круг имеет в этом случае форму цилиндра, конуса или криволинейной поверхности радиусом. Обработка профильным кругом, контур которого соответствует профилю детали. В этом случае круг постепенно подается к обрабатываемой детали, совершающей вместе со столом станка возвратно-поступательные движения. Шлифовальные станки, предназначенные для профильного шлифования, имеют встроенные синусные магнитные столы, обеспечивающие точную установку детали под нужным углом.[12]

-Резьбошлифование;

Резьбошлифование осуществляется на специальных резьбошлифовальных станках кругами, рабочая поверхность которых имеет в диаметральном сечении плоский контур, соответствующий профилю резьбы. При резьбошлифовании применяется метод копирования профиля рабочей поверхности шлифовального круга, при котором профиль образуемой поверхности совпадает с формой профиля круга. Это накладывает определенные трудности выбора характеристики шлифовального круга, так как выбор его зернистости и степени твердости определяется радиусом закругления впадин резьбы, которому должен соответствовать профиль шлифовального круга при шлифовании винтовой поверхности за период его стойкости до появления прижогов или выхода радиуса закругления впадины за допустимые отклонения.На современных стайках шлифуются резьбы различных профилей (треугольные, трапецеидальные, специальных профилей) и шага метчиков, резьбовых калибров, накатных роликов, ходовых винтов металлорежущих станков и измерительных приборов.Шлифованию подвергаются заготовки как закаленные, так и не прошедшие термическую обработку. При шлифовании резьбы различают нарезание полного профиля резьбы шлифовальным кругом на заготовке (без предварительной обработки резцами) и окончательное шлифование резьбы, предварительно нарезанной или накатанной в горячем или холодном состоянии до закалки.[13]

-Зубошлифование;

Зубошлифование - вид обработки, применяемый в машиностроении который позволяет шлифовать зубчатые колеса из закаленных сталей с твердостью рабочих поверхностей HRC 48 - 60, которые выполняют с высокой точностью в зависимости от условий работы. Шлифование зубьев осуществляется на специальном оборудовании, как правило, с программным управлением. Шлицешлифование - разновидность шлифования, производимого на специальных станках. Применяется такой способ для обработки валов со шлицевыми соединениями.

-Шлицешлифование;

Шлицевые соединения обеспечивают высокую точность посадки и позволяют передавать большие крутящие моменты, чем обычные шпоночные соединения. В зависимости от профиля шлицев шлицевые соединения бывают прямоугольными, эвольвентными, трапецеидальными и треугольными. Наибольшее распространение имеют соединения с прямоугольным профилем шлицев. Шлицевые валы 2 класса точности (по ширине шлицев, наружной и внутренней поверхности), а также валы, подвергающиеся термической обработке, окончательно шлифуются: наружная поверхность -- на кругло шлифовальном станке, а боковые стороны шлицев и внутренние поверхности -- на шлице шлифовальных станках.

-Глубинное шлифование;

Глубинное шлифование. Предусматривает применение больших глубин резания и медленной «ползучей» подачи. При этом методе значительно меньше ощущается влияние исходных погрешностей формы и колебания припуска на результаты обработки, поэтому глубинное шлифование успешно применяют для шлифования заготовок без лезвийной обработки, вышлифовки канавок, пазов по целому. Например, для вышлифовки по целому спиральных канавок на сверлах диаметром 4,5-10 мм.[14]

-Совмещенное шлифование.

Совмещенное шлифование - это обработка одновременно нескольких сегментов деталей на шлифовальном станке с одной технологической установки. В том случае, когда шейки детали расположены близко друг к другу, применяют широкие круги для одновременного охвата этих элементов выделываемой детали, а для обработки изделий, у которых эти места расположены на значительном расстоянии друг от друга, используются шлифование несколькими кругами одновременно расположенными на одном валу. Последний метод позволяет существенно повысить производительность и точность относительно взаиморасположения шлифуемых поверхностей.[15]

2.5 Абразивные инструменты

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга.

Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или природные минералы и кристаллы. Абразивные материалы отличаются высокой твердостью, которая определяется по минералогической шкале. Зерна абразивов разделяют по крупности на группы и номера. Основная характеристика номера зернистости -- количество и крупность его основной фракции. При изготовлении инструмента зерна скрепляются друг с другом с помощью цементирующего вещества -- связки. Наиболее широко применяют инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой или вулканитовой связке.

Керамическую связку приготовляют из глины, полевого шпата, кварца и других веществ путем их тонкого измельчения и смешения в определенных пропорциях. Бакелитовая связка состоит в основном из искусственной смолы -- бакелита. Вулканитовая связка представляет собой искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превращения его в прочный, твердый эбонит. Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инструмента под действием внешних сил.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5 - 3 мм.

На шлифовальные круги наносят условные обозначения, называемые маркировкой. Маркировка необходима для правильного выбора инструмента при проведении конкретной работы. Условные обозначения располагают в определенной последовательности: абразивный материал и его марка, номер зернистости, степень твердости, номер структуры, вид связки.

Полная маркировка шлифовальных кругов содержит:

-тип круга;

-его размеры;

-вид абразивного материала;

-номер зернистости;

-степень твердости;

-структуру (соотношение между абразивом, связкой и порами в теле инструмента);

-вид связки;

-максимальную скорость;

-класс точности;

-класс неуравновешенности.

Рис.2.3Маркировка шлифовального круга(25А 60 К 6 V 2) 1 - абразивный материал: 25А - электрокорунд белый; 2 - зернистость (старая маркировка): 60 (по ГОСТу должно быть 63) - 800-630 мкм; 3 - твердость: K - среднемягкий; 4 - структура: 6 - средняя; 5 - связка: V - керамическая; 6 - класс неуравновешенности: 2 [16]



3. СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

3.1 Сверлильная обработка

Сверлильные станки - многочисленная группа металлорежущих станков, предназначенных для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, для чистовой обработки (зенкерования, развёртывания) отверстий, образованных в заготовке каким-либо другим способом, для нарезания внутренних резьб, для зенкования торцовых поверхностей.

Применяя специальные приспособления и инструменты, можно выполнять различного рода операции, такие как растачивание отверстий, вырезание отверстий большого диаметра в листовом материале («трепанирование»), притирание точных отверстий и т. д.

В зависимости от области применения различают универсальные и специальные сверлильные станки. Находят широкое применение и специализированные сверлильные станки для крупносерийного и массового производства, которые создаются на базе универсальных станков путем оснащения их многошпиндельными сверлильными и резьбонарезными головками и автоматизации цикла работы.

На сверлильно-фрезерных станках можно выполнять фрезерование, наклонное торцевое фрезерование, шлифовку поверхности, горизонтальное фрезерование и другие операции. Для выполнения подобных операций используют сверла, зенкеры, развертки, метчики и другие инструменты.

Спектр применения сверлильных станков велик. Они используют в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах машиностроительных заводов и в предприятиях малого бизнеса.

Расточные станки -- металлорежущие станки для сверления, зенкерования, развертывания, растачивания, нарезания резьбы, обтачивания цилиндрических поверхностей и торцов, фрезерования.

Наиболее распространены универсальные горизонтально-расточные станки. Для выполнения ряда операций используют алмазно-расточные станки, а также координатно-расточные станки.

Рабочими формообразующими движениями при обработке на сверлильных стайках являются главное вращательное движение и поступательное движение подачи шпинделя вдоль его оси. Эти движения сообщаются шпинделем режущему инструменту. Обрабатываемая заготовка при обработке неподвижна.

3.2 Устройство станка

Рис. 3.2 Вертикально-сверлильный станок модели 2HI35 1. Шпиндельная бабка; 2.Помпа; 3.Коробчатая колонна; 4.Фундаментная плита; Рис.3.2.Устройство станка. 5.Рукоятка; 6.Стол; 7.Шпиндель с режущим инструментом; 8.Подшипниковая гильза с зубчатой рейкой; 9.Штурвал.



3.3 Технология и принцип работы

На Рис.3.2.показан вертикально-сверлильный станок модели 2HI35. На фундаментной плите 4 смонтирована колонна 3,коробчатой формы, на передней стороне которой имеются вертикальные направляющие для наладочного перемещения шпиндельной бабки 1 и стола 6. Внутри колонны размещен противовес для уравновешивания шпиндельной бабки. Внутри бабки находятся коробка скоростей и коробка подач станка. Шпиндель 7 с режущим инструментом вращается в подшипниках гильзы 8 с зубчатой рейкой; в процессе обработки с помощью реечной передачи гильзе вместе со шпинделем механически или вручную штурвалом 9 сообщается движение осевой подачи. Стол 6 с Т-образными пазами, на котором устанавливают приспособления и заготовку, при наладке перемещают по направляющим колонны вручную с помощью винтового механизма вращением рукоятки 5. В плите расположен бак для СОЖ. которая подается в зону обработки помпой 2.

Существуют также многошпиндедьные сверлильные станки, представляющие собой как бы совокупность нескольких (2--4) одношпиндельных станков с общей станиной и столом. Такие станки предназначены для последовательной обработки отверстий (сверления, зенкерования, развертывания и т. п.) постоянно установленными инструментами в заготовке, передвигаемой по плоскости стола от одного шпинделя к другому.

3.4 Основные виды работ

С целью сокращения машинного времени в условиях серийного производства одношпиндельные вертикально - и радиально-сверлильные станки оснащаются многошпиндельными сверлильными головками, позволяющими сверлить одновременно несколько отверстий. На Рис.3.3., а приведена схема сверлильной головки с постоянным расположением шпинделей. Корпус 3 головки крепится к шпиндельной гильзе станка. Вращение от шпинделя станка через конус 1 и центральное зубчатое колесо z1 через промежуточные зубчатые колеса z2 передается на колеса z3, жестко закрепленные на шпинделях 2 головки. Промежуточные колеса обеспечивают однонаправленное вращение шпинделя станка и шпинделей головки.

В случае малого расстояния между осями шпинделей применяют без шестеренные сверлильные головки (Рис.3.3, б). Конус 1головки снабжен кривошипом 5, который со-единен с поводковой плитой 2, поддерживаемой кривошипом 3. С плитой 2 соединены также рабочие шпиндели 4 с кривошипами такого же радиуса. Вращение от шпинделя станка через конус 1 передается на кривошип, сообщающий поводковой плите круговое поступательное движение.От поводковой плиты приводятся во вращение с одинаковой частотой шпиндели 4.

Рис.3.3 Многошпиндельные сверлильные головки

При необходимости одновременного сверления большого числа (до 200 и более) отверстий в условиях крупносерийного и массового производств применяют многошпиндельные сверлильные станки. Такой станок отличается от одно шпиндельного главным образом наличием сверлильной головки колокольного типа с переставными шпинделями (Рис.3.3, в), допускающем переналадку при смене обрабатываемой заготовки.. Рабочие шпиндели 2 размещены в ползунах 1, которые можно перемещать в радиальном направлении и по окружности относительно опорной плоскости корпуса 8 головки. Передача вращения на переставные шпиндели обеспечивается телескопическими валиками 5 с универсальными шарнирами 4.

Обработку деталей класса валов на токарных и круглошлифовальных станках производят с установкой их на центры станка центровыми отверстиями. Операцию обработки центровых отверстий (центровку заготовок) в условиях серийного и массового производства выполняют на центральных и фрезерно-центровочных станках. В первом случае производится только центровка заготовок, а во втором перед центровкой фрезеруются торцы заготовки. Обработка на фрезерно-центровочных станках предпочтительнее, поскольку предварительное фрезерование торцов облегчает работу центровочных сверл; кроме того благодаря тому, что фрезерование торцов и сверление центровочных отверстий производится с одной установки, обеспечивается строгая перпендикулярность осей отверстий торцам.

Рис.3.4 Схема работы фрезерно-центровочного полуавтомата

На Рис.3.4. приведена схема работы двухпозиционного фрезерно-центровочного полуавтомата. Заготовка 4, закрепленная в призмах 5 на столе 1 станка, поступает сначала на позицию /, где ее торцы с подачей стола фрезеруются двумя фрезерными головками 3. После этого стол переносит заготовку в позицию //, где двумя центровыми сверлами 2 производится зацентровка обоих ее торцов.

Главным конструктивным элементом такого оборудования является станина. На ней имеется каретка с направляющими, по которым вдоль оси детали, подвергаемой обработке, передвигаются (попеременно) сверлильные и фрезерные шпиндели. Они размещаются попарно в агрегатных головках. Именно наличие таких головок со сверлильными приспособлениями и фрезерным инструментом и отличает рассматриваемые типы от стандартных горизонтально- и вертикально-фрезерных станков.

Обрабатываемое изделие устанавливается в специальные тиски, а затем фиксируется при помощи гидравлического прижима. Когда агрегатные головки двигаются в поперечном направлении, торцы детали фрезеруются. После окончания поперечного движения начинается обработка центровочных базовых отверстий. Эту операцию выполняют уже шпиндели со сверлильным инструментом. Отметим, что сверлильная и фрезерная головка приводятся в движение разными электродвигателями.[18]