Обработка строганием и долблением

Обрабатываемая поверхность Поверхность резания Обработанная поверхность Обработанная поверхность Обрабатываемая поверхность Поверхность резания 11. ОБРАБОТКА СТРОГАНИЕМ И ДОЛБЛЕНИЕМ Строганием и долблением производят обработку, главным образом, пло­ских поверхностей, а также различных пазов и канавок. Строгание производят на продольных и поперечных станках. а) б) Рис.1 а.)- схема процесса долбления б) - схема процесса строгания на продольно-строгальном станке; При работе на продольно-строгальных станках поступательно-возвратное движение совершает обрабатываемая деталь, а резец получает периодическую подачу в поперечном направлении (рис.1 б). При работе на поперечно-строгальных станках поступа-тельно-возвратное движение совершает резец, а обрабатываемая деталь получает движение периодической поперечной подачи. При долблении (рис.1, б) резец получает поступательно-возвратное движение в вертикальном направлении, а обрабатываемая деталь – периодическую подачу в одном из трех направлений: продольном, поперечном или круговом. СТРОГАЛЬНЫЕ И ДОЛБЕЖНЫЕ РЕЗЦЫ. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗАНИЯ ПРИ СТРОГАНИИ И ДОЛБЛЕНИИ Элементы строгальных и долбежных резцов представлены на рис. 2 а и б. Углы заточки строгального и долбежного резцов показаны на рис. 2, в и г. Строгальные резцы для обработки поверхностей твердых отливок, как правило, делают с изогнутым стержнем, чтобы при встрече с твердыми шлаковыми включениями в корке детали резец отгибался и, описывая дугу окружности вокруг точки а (рис. 2, д и е), мог бы приподняться над обработанной поверхностью. Вследствие этого предотвращается порча обра­ботанной поверхности и в то же время режущая кромка предохраняется от повреждения. В случае прямого резца (рис. 2, е) возможно повреждение обработанной поверхности. Элементы резания (фиг. 398). В процессе строгания и долбле­ния поступательно-возвратное перемещение детали или резца является главным движением, а прерывистые (периодические) перемещения резца или детали в направлении, перпендикулярном к направлению движения, представляют собой подачу. Скорость резания и измеряется, как обычно, а) б) е) Рис.2 а) и б) – углы заточки строгального и долбежного резцов; д) и е)- схемы деформации строгальных резцов в процессе резания Ширина b и толщина а среза измеряются так же, как и при точении. При работе на строгальных и долбежных станках резание осуществляется только во время рабочего хода. Во время обратного хода резец не режет и успевает несколько остыть. В связи с этим принудительное охлаждение при строгальных и долбежных работах обычно не применяю В начале каждого рабочего хода врезание резца в обрабатываемый материал сопровождается ударом. Эти удары могут явиться причиной поломки резцов, поэтому строгальные резцы делают обычно большего сечения, чем токарные. Вследствие прерывистой работы нарост на резцах при строгании и долблении не удерживается (отрывается со стружкой после каждого рабочего хода Основное технологическое время при строгании и долблении определяется по формуле Т = В/nS, мин., где В расчетная ширина прохода резца в мм; S подача за двойной ход в мм; n - число двойных ходов резца или стола в минуту; В = b + b1 + b2, где b - ширина детали в мм; b1 - путь врезания; b2 - путь перебега резца; b1 = t ctq φ, b2 = (2-10) мм. Основными типами строгальных резцов являются проходные обдирочные резцы (Рис.2 , в). Основные типы долбежных резцов - проходные двусторонние (рис.1, г). СТАНКИ СТРОГАЛЬНОЙ ГРУППЫ Станки строгальной группы подразделяются на следующие типы. Поперечно-строгальные станки, служащие для обработки деталей с длиной строгания, обычно не превышающей 600—700 мм. Продольнострогальные станки, применяемые для обработки крупных деталей. Они бывают двустоечными и одностоечными; к их числу относятся также кромкострогальные станки для обработки кромок стальных листов и плит. Долбежные станки, применяемые главным образом для изготовления шпоночных пазов в отверстиях, а также вообще для обработки внутренних и наружных поверхностей деталей. Поперечно-строгальный станок Общий вид поперечно-строгального станка (с наибольшей длиной хода ползуна 650 мм) показан на фиг. 400. От электро­двигателя движение через коробку скоростей и механизм качающейся кулисы, размещенные внутри станины /, передается ползуну 2 и столу 7. На ползуне 3 закреплен суппорт 4 с откидным резцедержателем 5. Стол 7 по направляющим траверсы 8 совершает движение периодической подачи при помощи храпового механизма 6. Рис.3.Общий вид поперечно-строгального станка. Подъем и опускание траверсы вместе со столом производятся путем вращения винта 3 (вручную). Суппорт 4 может перемещаться в вертикальном или наклонном направлении вручную Pt или автоматически. Долбежный станок. Общий вид станка представлен на фиг. 402. На станине / устано­влен комбинированный стол, который может перемещаться в трех направлениях: поперечном (поперечный стол 2), продоль­ном (продольный стол 3) и по окружности (круглый верхний стол 4). От электродвигателя, расположенного за станком, че­рез ременную передачу 5 враще­ние передается в коробку скоростей. Далее сообщается качание кулисному механизму, с которым связан ползун 6, совершающий поступательно-воз­вратное движение вместе с резцедержателем 7, в котором закреплен резец. Рис. 4 Общий вид долбежного станка На круглом столе 4 смонтирован трехкулачковый самоцентрирующий патрон 8 для закрепления обрабатываемых деталей. Для закрепления деталей на столе станка применяют также машинные тиски и другие приспособления. РАБОТЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НА СТРОГАЛЬНЫХ СТАНКАХ На строгальных станках можно обеспечить точность обработки порядка 3-4-го класса. Строгание горизонтальных плоскостей (рис. 5, а) производят проходными резцами. Чистовое строгание выполняют узким проходным чистовым резцом при глубине резания t = 0,5 - 2 мм и подаче S = 0,1 - 0,3 мм/дв. ход или широким чистовым резцом при глубине реза­ния 0,5-1 мм и подаче S= 5 - 15 мм/дв. ход. При чистовой обработке широким резцом требуется тщательная установка его, с тем чтобы режущая кромка была строго горизонтальна; в противном случае обработанная по­верхность получится с уступами. Строгание вертикальных плоскостей (рис.5,б) выполняют либо подрезными резцами, установленными вертикально, либо проходным резцом, установленным наклонно, под углом α = 10о - 20° к направлению вертикальной подачи. В результате наклонного положения резца при обратном ходе он отходит от обработанной поверхности и не портит ее. Строгание наклонных плоскостей (рис. 5, в) выпол­няют проходным или подрезным резцом при наклонном положении суппорта. Подача осуществляется параллельно обрабатываемой поверхности. Строгание пазов (рис.5,г) производится прорезными рез­цами с применением вертикальной подачи. Если паз имеет большую ширину, чем резец, строгание выполняют за несколько проходов, после чего дно паза зачищают тем же или плоским широким резцом. Процесс строгания значительно менее производителен, чем фрезерование; поэтому в крупносерийном и массовом производствах в настоящее время строгание полностью заменено фрезерованием. Однако простота конструкции, заточки и установки строгальных резцов дают основание широко применять процесс строгания в индивидуальном производстве, в ремонтных и инструментальных цехах. Рис. 5 Схемы строгания плоскостей: а)- горизонтальной; б) – вертикально; в) – наклонной; г) – строгание паза. 12. ОБРАБОТКА НА ПРОТЯЖНЫХ СТАНКАХ 12.1. Протягивание и схемы резания при протягивании внутренних наружных поверхностей. Протягивание – механическая обработка внутренних и наружных поверхностей с прямолинейной образующей с помощью многолезвийного режущего инструмента – протяжки. Главное движение при протягивании – поступательное движение протяжки. Заготовка при прямолинейном протягивании неподвижна. Протягивание – высокопроизводительный метод обработки поверхностей различной степени сложности. Особенно эффективно протягивание сложных и фасонных профилей заготовок. Протягивание заготовок находит широкое применение. Принципиальное отличие протягивания от других видов механической обработки заключается в том, что при протягивании отсутствует движение подачи Ds. Значение подачи при протягивании заложено в конструкции инструмента. Размер каждого последующего режущего элемента протяжки больше предыдущего на величину, численно равную Sz – подаче на зуб. Каждый зуб протяжки в отличие от зуба фрезы только один раз участвует в обработке данной заготовки; так как суммарное число зубьев, участвующих в резании, велико, то в работе одновременно находится несколько зубьев (три - шесть). Протягиванием обрабатывают различные внутренние и наружные, а также полуоткрытые поверхности (рис.17.1). При внутреннем свободном притягивании заготовки 2 (рис.17.2,а), имеющие предварительно обработанное отверстие, базируют торцовой поверхностью на опорной плите 1 протяжного станка. Внутренняя протяжка имеет следующие составные части: хвостовик с замковой частью 8, переходной конус 3; переднюю направляющую 7 (для направления протяжки в начале ее работы по предварительно обработанному отверстию); режущую часть 6, которая срезает основной припуск; калибрующую часть 5, элементы которой калибруют отверстие, снимая очень малый припуск и обеспечивая малую шероховатость, а также большую точность профиля; заднюю направляющую часть 4, которая необходима для предотвращения провисания протяжки, поддерживаемой в начале реза­ния специальным приспособлением – люнетом, а также для предотвращения перекоса заготовки в конце обработки (в момент выхода из зоны обработки последних зубьев). Рис. 17.1. Основные виды обрабатываемых поверхностей при протягивании:а, б, в, г, д, е – внутренние поверхности; ж, з – наружные поверхности Все протяжки работают на растяжение, так как сила Р прикладывается к замковой части. Если сила прикладывается к задней части протяжки, то такой метод обработки называют прошиванием, а инструмент – прошивкой. Прошивка работает на сжатие и продольный изгиб. Во избежание изгиба прошивку делают короче (обычно 200 – 300 мм) протяжки, и ее длина не должна превышать 15-кратного диаметра. Прошивку (рис.17.2,б) устанавливают передней направляющей 4 в отверстие заготовки 5, установленной на опорной плите 6 прошивочного станка. Прошивка имеет режущую 3 и калибрующую 2 части, а также заднюю направляющую 1. Прошивки чаще всего применяют для калибрования внутренних отверстий высокой точности. Иногда последние секции прошивки или протяжки выполняют полукруглыми для развальцовки – сглаживания шероховатости и придания поверхности высоких эксплуатационных свойств. Особенности протяжек, осуществляющих протягивание наружных поверхностей, заключаются в том, что они не имеют ни передних, ни задних направляющих. Наружная протяжка 3 (рис.17.2,в), жестко закрепленная на каретке 4 протяжного станка, имеет также режущую 1 и калибрующую 2 части. Заготовка 5, жестко закрепленная на столе станка, отводится по окончании цикла обработки и снимается со станка. Схема срезания припуска при протягивании приведена на рис. 17.2, г. На рис.17.2,д показана схема протягивания шпоночного паза заготовки 1, установленной на оправке 2. Рис,17.2, Схемы обработки: a – на горизонтально-протяжном станке; б – на прошивном станке; в – на вертикально-протяжном станке; е – срезание припуска при протягивании; д – шпоночного паза Рис. 17.3. Схемы резания при протягивании: а – профильная; б – генераторная схема; в – прогрессивная При протягивании применяют профильную, генераторную и прогрессивную схемы срезания припуска (рис. 17.3). При профильной (рис.17.3,а) схеме срезания припуска геометрическая форма всех зубьев подобна профилю окончательно обработанной поверхности заготовки. Вписанный контур соответствует форме первого зуба, а описанный – форме последнего зуба протяжки. Такая схема резания имеет ограниченное применение вследствие трудности изготовления профильных протяжек. По про­фильной схеме работают протяжки круглого профиля, а также наружные протяжки, обеспечивающие высокое качество обработанной поверхности. При генераторной схеме срезания припуска первый зуб протяжки имеет круглую форму, все последующие зубья имеют также круглую форму в виде частей окружности – дуг (рис.17.3,б). Протяжки, работающие по генераторной схеме, более просты в изготовлении, их проще затачивать повторно и себестоимость их изготовления ниже, чем протяжек, работающих по профильной схеме. Квадратные, многогранные, координатные протяжки для срезания припуска изготовляют по генераторной схеме. В качестве СОТС при протягивании используют эмульсии, сульфофрезол, а также смесь керосина и масла. Обработка чугунных заготовок производится без охлаждения. 12.2. Элементы режима резания при протягивании. Определение режимов резания при протягивании сводится к назначению скорости резания, так как толщина a и ширина b срезаемого слоя обусловлены конструктивными особенностями протяжки. Скорость резания при протягивании – скорость относительного перемещения протяжки и заготовки в главном рабочем движении. Скорость резания выбирают, исходя из требования к качественным параметрам обрабатываемой поверхности. Обычно V = 3 ... 20 м/мин. При конструировании протяжки задается Sz = 0,015 ... 0,08 мм/зуб при профильной схеме срезания припуска и Sz = 0,15 ... 0,35 мм/зуб при прогрессивной схеме резания, в зависимости от обрабатываемого материала. Ширина срезаемого слоя b измеряется вдоль режущей кромки. У шпоночной протяжки – это ширина паза, у протяжек других видов ширина равна длине активной части режущей кромки. У круглых протяжек ширина резания равна длине окружности. Основное время (мин) при протягивании выбирают за один цикл протягивания: где L – длина рабочего хода протяжки, мм; k = 1,4 ... 1,5 – коэффициент, учитывающий соотношение скоростей рабочего и вспомогательного хода протяжки; V – скорость резания, м/мин; q – число одновременно обрабатываемых заготовок. Длина рабочего хода L = lр + l3 + l3 + lдоп; где lр – длина рабочей части протяжки; lз. – длина задней направляющей; l – длина протягиваемой поверхности; lдоп = 30 ... 50 мм – суммарная длина на вход и перебег протяжки. 12.3.Сила резания при протягивании. Сила резания при протягивании равна сумме сил резания, участвующих в процессе снятия припуска зубьев. Сила, действующая на каждый зуб протяжки, может быть разложена на Рг – осевую составляющую силы резания, направленную вдоль оси, и Ру – нормальную составляющую силы резания, направленную перпендикулярно к оси протяжки. Протяжки рассчитывают на разрыв по наименьшему сечению (Па): где F– площадь наименьшего сечения протяжки, ма. Эффективная мощность (Вт) резания при протягивании N3 = Pzv. Здесь v – скорость резания при протягивании; где СО– коэффициент, характеризующий условия резания; Т – стойкость инструмента, мин; Sz – подача на зуб, мм. Значения СО и показателей степеней m и у приведены в справочной литературе. 12.4. Типы протяжек, их конструктивные элементы и геометрические параметры. Существуют протяжки нескольких типов. Круглые протяжки предназначаются для обработки внутренних цилиндрических поверхностей (см. рис. 17. 2, а). Шлицевые протяжки применяют для обработки прямых и винтовых шлицевых канавок. Канавки изготовляют прямыми и эвольвентного профиля. Шпоночные протяжки применяют для обработки шпоночных пазов. Обработка заготовки 1 шпоночной протяжкой производится с помощью специального приспособления – оправки 2 (см. рис. 17.2, д). Многогранные протяжки применяют для обработки граненых отверстий с любым числом сторон. Многогранные протяжки работают по генераторной схеме резания. Плоские протяжки предназначаются для обработки плоских поверхностей (см. рис. 17.2, в). Они работают по профильной и прогрессивной схемам резания. Протяжки являются сложным по конструкции и дорогим инструментом, в связи с чем они должны иметь максимально возможную стойкость. У шпоночных протяжек из быстрорежущих сталей стойкость Т > 120 мин, у шлицевых Т > 420 мин при обработке стальных заготовок. Для изготовления цельных протяжек применяют следующие быстрорежущие стали: Р6М5, Р9, Р9Ф5, Р9К5 и др. В некоторых случаях применяют для изготовления протяжек углеродистые и легированные стали (9ХС, ХВГ и др.). Стойкость протяжек из легированных сталей в 2 – 2,5 раза выше стойкости протяжек из быстрорежущих сталей. Переходной конус внутренней протяжки 3 (см. рис. 17.2, а) служит для плавного входа протяжки в обрабатываемое отверстие. Его длина обычно равна 20 мм. Угол конуса 15 – 30°. Передняя направляющая 7 протяжки обеспечивает ее центрирование по предварительно обработанному отверстию и обеспечивает правильный вход режущих зубьев протяжки в начальный период обработки. Задняя направляющая 4 необходима для правильного выхода последних зубьев протяжки из обрабатываемого отверстия (во избежание перекоса заготовки). Длина задней направляющей равна половине длины обрабатываемого отверстия. Рабочая часть протяжки состоит из режущих и калибрующих зубьев. Иногда вместо калибрующих зубьев применяют выглаживающие. Число режущих зубьев zp = f + (2...4), где z0 – припуск на обработку поверхности; Sz – подача на зуб. Число калибрующих зубьев берут равным 3 – 8 в зависимости от точности обрабатываемой поверхности. Чем выше точность, тем больше число калибрующих зубьев. Передний угол γ выбирают для режущих и калибрующих зубьев 5 – 10°. Задний угол у протяжек выбирают, исходя из условия сохранения размеров при повторных заточках. Для внутренних протяжек для режущих зубьев α = 2 ... 4°, а для калибрующих α = 1 ... 30'. Для наружных протяжек α = 7 ... 10° для режущих зубьев, а для калибрующих α = 3 ... 4°. При ширине срезаемого слоя более 6 мм для протяжек, работающих по профильной схеме резания, на режущих лезвиях делают стружкоразделительные канавки. Канавки обеспечивают разделение стружки на отдельные полоски, легко удаляемые из стружечных канавок. Стружкоразделительные канавки выполняют в шахматном порядке по всему ряду режущих зубьев протяжки. Стружкоразделительные канавки изготовляют параллельно спинке зуба, т. е. с соответствующим углом а. Ширина канавок в зависимости от ширины зуба вк = 0,8 ... 1,5 мм (рис. 17.5, д), высота канавки h = 0,4 ... 1 мм, радиус впадины канавки r = 0,2 ... 0,5 мм и угол развала && = 60 ... 90°. Подачу на зуб Sz при конструировании протяжек выбирают, исходя из конкретных условий; она зависит от обрабатываемого материала. Для уменьшения износа и улучшения условий срезания припуска Sz >> 0,02 мм. Для сталей Sz = 0,07 ... 0,15 мм; для чугуна Sz = 0,1 ... 0,2 мм; для бронз, латуни Sz – 0,2 мм; для алюминия Sz = 0,1 мм. 12.5. Протяжные станки. Классификация. Основные параметры. Протяжные станки подразделяют на несколько основных типов: • по степени универсальности – станки общего назначения и специальные; • по назначению – станки для внутреннего и наружного протягивания; • по направлению главного движения и степени автоматизации – станки с вертикальным и горизонтальным главным движением и станки непрерывного действия. Основными характеристиками протяжного станка являются наибольшая тяговая сила, длина хода штока и диапазон скоростей протягивания. Современные протяжные станки создают усилие 3·104-105 Н. Гидропривод станков в зависимости от их мощности имеет расход 20 – 1000 л/мин и развивает давление 20 – 2000 МПа. Диапазон скоростей протягивания на протяжных станках от 0,3 до 20 м/мин. На протяжных станках главное движение чаще совершает протяжка, а заготовка установлена неподвижно (см. рис. 17.2), подача обеспечивается конструкцией протяжного инструмента. В случае обработки спиральных поверхностей заготовке или протяжке сообщается вращательное движение. В случае наружного протягивания иногда движение подачи совершает заготовка или группа заготовок (рис. 18.1, в). При наружном протягивании заготовок, имеющих форму тела вращения, поступательное движение совершает протяжка, а вращательное – заготовка (см. рис. 17.1, з). 12.5.1.Горизонтально-протяжные станки Горизонтально-протяжные станки применяют в основном для обработки внутренних поверхностей, их тяговая сила составляет 30 – 100 000 Н, скорость рабочего хода 0,3 – 20 м/мин. Длина хода каретки 1000 – 2000 мм. Горизонтально-протяжной станок (см. рис. 18.1, а) состоит из станины 1 коробчатой формы, гидронасоса 2, гидроцилиндра 3, каретки 4, несущей шток, и замкового Рис. приспособления. Каретка перемещается по горизонтальным направляющим 7. Для установки заготовки служит опорная плита 5. Для фиксирования тяжелых протяжек устанавливают иногда дополнительный люнет на направляющие корыта 6. Люнет удерживает задний хвостовик протяжки во время протягивания, предохраняя ее от провисания. Корыто служит также для приема стружки, отработанной СОЖ и мелких заготовок. 12.5.2. Вертикально-протяжные станки. Вертикально-протяжные станки более удобны в обслуживании, обработка на них легче поддается механизации и автоматизации. Эти станки используют для внутреннего и наружного протягивания легких и средних заготовок. Тяговая сила, развиваемая вертикально-протяжными станками, 50000 – 200000 Н. Скорость рабочего хода 0,5 – 15 м/мин, длина хода каретки 600 – 1600 мм. Вертикально-протяжной станок для наружного протягивания (рис. 18.1, б) состоит из основания 1, станины 5, по вертикальным направляющим которой перемещается ползун 3, на котором устанавливается протяжка. Ползун приводится в движение от гидроцилиндра, находящегося в корпусе станины. В задней части станка расположена гидронасосная станция 4, обеспечивающая необходимое давление масла в полостях гидроцилиндра. Рис. На горизонтальном столе 2 устанавливают обрабатываемую заготовку. Стол посредством гидравлического привода или механически перемещается в поперечном направлении. После рабочего хода протяжки (вниз) стол отходит от нее и после возврата протяжки (вспомогательного хода вверх) стол с новой заготовкой возвращается в исходное положение. 12.5.3. протяжные станки непрерывной обработки. Протяжные станки непрерывной обработки обладают очень высокой производительностью. Заготовки 2 (рис. 18.1, б) устанавливают в специальных приспособлениях на бесконечной тяговой ленте 1, которая сообщает им главное поступательное движение со скоростью резания. Протяжка 3 неподвижно закреплена в процессе обработки. Заготовки в процессе обработки силами резания прижимаются к неподвижной подкладке 4. На протяжных станках непрерывной обработки карусельного типа заготовки устанавливают на круглом вращающемся столе. Протяжки: а — для внутреннего протягивания; б — для наружного протягивания; 1 — хвостовик; 2 и 5 — передняя и задняя направляющие части; 3 — режущая часть; 4 — калибрующие зубья.