Основы технологии машиностроения

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА» ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ Рекомендовано Ученым советом Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева в качестве учебного пособия по дисциплине «Основы технологии машиностроения» для студентов, обучающихся по направлению 15.03.05 «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств» всех форм обучения Нижний Новгород 2019 УДК ББК И70 Авторы: М.С. Аносов Рецензент кандидат технических наук, начальник управления информационных технологий ПАО ПКО «Теплообменник» А.В.Стручков И 70 Основы технологии машиностроения: учеб. пособие / М.С. Аносов [и др.]; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е.Алексеева. – Нижний Новгород, 2019. - 142 с. ISBN Рис. 17. Табл. 4. Библиогр.: 9 назв. УДК ББК ISBN © Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е Алексеева, 2019 СОДЕРЖАНИЕ Предмет изучения 1. Введение в курс «Технология машиностроения» 1.1 Этапы развития технологии машиностроения как науки 1.2 Основные понятия и определения 1.3 Структура и элементы технологического процесса 1.4 Типы производств и их особенности 1.5 Этапы обработки деталей машин 2. Группы металлорежущих станков и основные схемы обработки 2.1 Обработка деталей на токарных станках 2.2 Обработка деталей на шлифовальных станках 2.3 Обработка деталей на фрезерных станках 2.4 Обработка деталей на станках сверлильной и расточной групп 3. Основы базирования деталей машин 4. Точность механической обработки. Погрешности, возникающие при изготовлении деталей машин 5. Технологичность конструкций изделий 6. Методы обработки типовых поверхностей деталей машин 6.1 Классификация поверхностей деталей 6.2 Методы обработки плоскостей 6.3 Методы обработки цилиндрических поверхностей 6.3.1 Методы обработки наружных цилиндрических поверхностей 6.3.2 Методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей 6.4 Методы обработки резьбовых поверхностей 6.5 Методы обработки пазов 6.5.1 Основные сведения о шпоночных соединениях 6.5.2 Типовые методы обработки шпоночных пазов 6.6 Методы обработки шлицевых поверхностей 6.6.1 Основные сведения о шлицевых соединениях 6.6.2 Типовые методы обработки шлицевых поверхностей 6.7 Методы обработки зубьев зубчатых колес 6.7.1 Основные сведения о зубчатых передачах 6.7.2 Типовые методы обработки зубьев зубчатых колес Заключение Библиографический список ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Технология машиностроения», читается двумя курсами: «Основы технологии машиностроения» и «ТМ». В данном учебном пособии рассматривается первый курс. Здесь приводятся основные положения и теоретические основы, составляющие базу читаемой дисциплины, а также основные методы обработки типовых поверхностей деталей машин. Цель курса – овладеть навыками формирования обработки поверхностей детали на конкретном металлорежущем станке. В связи с этим в рамках данного учебного пособия также рассматриваются группы металлорежущих станков и особенности обработки деталей машин на выбранном оборудовании, формообразующие движения и т.д. В курсе «Технология машиностроения» рассматриваются вопросы проектирования технологических процессов, обработки деталей машин с использованием различного технологического оборудования в зависимости от типа производства. Первую часть можно отнести к области технологических знаний по принятию экономически целесообразных решений. Решение вопросов технологического проектирования может быть окончательным, если обеспечивается получение требуемой точности и качественных показателей изделия, а также производительности обработки. В противном случае решение необходимо признать предварительным, которое будет отправным моментом для принятия дальнейших решений. Вторая часть рассматривает принятие решений технологических вопросов при наличии базового решения для «нормальных производственных условий». Эта часть содержит конкретные сведения по принятию возможных рациональных решений в реальных условиях производства, отличных от нормальных. Ознакомление с методами обработки будем производить применительно к конкретным видам поверхностей, относящихся к определенному типу деталей и обрабатываемых на конкретном виде металлорежущего оборудования. В качестве объекта изучения принимается технологическая система «станок – приспособление – инструмент – деталь». Конкретно этот объект изучения будем называть схемой обработки детали. ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ В КУРС «ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ» 1.1 Этапы развития технологии машиностроения как науки В целом укрупненно выделяют 5 основных этапов развития технологии машиностроения как науки (табл. 1). Таблица 1 Основные этапы развития технологии машиностроения Этап Период 1 2 1 XIX — начало XX в 2 3 4 Описание 3 Ознаменован первыми работами по обобщению накопленного производственного опыта в области металлообработки. Это книга И. А. Двигубского «Начальные основания технологии как краткое описание работ на заводах и фабриках производимых», труд И. А. Тиме «Основы машиностроения» (1885), трехтомник А.П.Гавриленко «Технология металлов» (1861), обобщающий опыт развития технологии металлообработки (долгие годы был основным курсом, используя который, училось несколько поколений русских инженеров). до 1930 Характеризуется накоплением отечественного и зарубежного опыта г. производства машин. В технических журналах, каталогах и брошюрах этого времени публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования, оснастки и инструментов. Издаются первые руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны. 1930 — Определяется продолжением накопления, обобщения и систематизации 1991 гт. производственного опыта, началом разработки общих научных принципов построения технологических процессов и формированием технологии машиностроения как науки в связи с опубликованием в 1933 — 1935 гг. первых систематизированных научных трудов ученых А.П. Соколовского, А И. Каширина, В. М. Кована и А.Б.Яхина и др.. На этом этапе русскими учеными и инженерами были разработаны основополагающие принципы построения технологических процессов и заложены основные теоретические положения технологии машиностроения: Оптимизация технологических процессов; Теория базирования заготовок при обработке, измерении и сборке; Методы расчета припусков на обработку; Жесткость технологической системы; Расчетно-аналитический метод определения первичных погрешностей обработки заготовок; Методы исследования точности обработки на станках с применением математической статистики и теории вероятностей. 1941 — Период наиболее интенсивного развития технологии машиностроения, 1970 разработки новых технологических идей и формирования научных основ технологической науки. Глубокому научному анализу, теоретической проработке и практической проверке подверглись принципы дифференциации и концентрации операций, методов поточного производства в условиях серийного и крупносерийного изготовления военной техники, методы скоростной обработки металлов, применение переналаживаемой технологической оснастки и ряд других технических новинок и т.д. Окончание табл. 1 1 5 2 с 1970 г. по настоящее время 3 Характеризуется широким использованием достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических и практических задач технологии машиностроения. В качестве теоретической основы ее новых направлений или аппарата для решения практических технологических вопросов принимаются различные разделы математической науки (теория графов, множеств и т.д.), теоретической механики, физики, химии, теории пластичности, металловедения, кристаллографии и многих других наук. Это существенно повышает общий теоретический уровень технологии машиностроения и ее практические возможности. В практике машиностроения имеют место широкое применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и моделировании процессов механической обработки; автоматизация программирования процессов обработки на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Создаются системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). Большое внимание в 1990-е гг. уделялось вопросам рационального использования робототехники при автоматизации технологических процессов и создании гибких автоматизированных производственных систем на основе использования ЭВМ, автоматизации межоперационного транспортирования и накопления деталей, активного и пассивного контроля деталей на поточно-автоматизированных линиях. Как видно из представленных этапов развития «Технологии машиностроения» за 140 лет своего активного развития прошло много этапов и позволило накопить большой опыт в производстве деталей машин. Бурное развитие машиностроения и научно-исследовательских работ в последние десятилетия привело к созданию новых специализированных дисциплин: «Технология автомобилестроения», «Технология автотракторостроения», «Технология станкостроения» и др. Дальнейшая работа по формированию «Технологии машиностроения» как науки привела к делению дисциплины на два самостоятельных курса: «Основы технологии машиностроения» и «Специальная часть технологии машиностроения». В первом курсе излагаются вопросы, общие для всех отраслей машиностроения, во втором — вопросы, специфические для данной отрасли машиностроения, касающиеся главным образом обработки основных заготовок деталей и сборки машин. 1.2 Основные понятия и определения Основные понятия и определения курса «Основы технологии машиностроения» и «Технологии машиностроения» регламентируются ГОСТ 3.1109 Единая система технологической документации (ЕСТД). Термины и определения основных понятий. Приведенные в остальных разделах определения также взяты по указанному выше стандарту. Под технологией машиностроения понимается учение о процессах изготовления деталей и сборки из них машин и механизмов, взаимосвязи между процессами и закономерности их развития. Технология машиностроения состоит из комплекса работ по производству заготовок, механической обработке их, упрочняющей технологии, сборки из готовых деталей узлов и, наконец, сборки из узлов и отдельных деталей готовых машин. Деталь — это составная часть изделия, изготовленная из однородного материала без применения сборочных операций. Характерный признак детали — отсутствие в ней разъёмных и неразъёмных соединений. Деталь — это первичный сборочный элемент каждой машины. Сборочная единица — это изделие, соединённое из составных частей, собранных обособленно от остальных элементов изделия. В качестве составных частей сборочной единицы могут выступать как отдельные детали, так и составные части низших порядков. Производственный процесс – совокупность отдельных процессов, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, узлы и механизмы на данном предприятии. Он охватывает все действия по подготовке производства: собственно технологические процессы по изготовлению, транспортированию, хранению, испытанию, окраске, упаковке. Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая действия по изменению размеров, формы или свойств материала обрабатываемой заготовки, выполняемые в определенной последовательности. ТП механической обработки – последовательное изменение формы и свойств материала от момента поступления заготовки в обработку до получения готовой детали. 1.3 Структура и элементы технологического процесса В структуру технологического процесса входят операции, которые являются основным его элементом. Основными элементами операции в свою очередь являются: установы, позиции, переходы, которые могут выполняться за один или несколько проходов (рисунок 1). Рис. 1 Элементы технологического процесса Рассмотрим подробнее каждый элемент технологического процесса. 1. Операция Операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Исходя из определения основным признаком операции является неизменность рабочего места (применяемого оборудования). Операция может состоять из одного или нескольких установов. Причем для современного оборудования смена установа может производиться без участия человека по управляющей программе ЧПУ (напр. при обработке детали на станке с контршпинделем), или же переустановка детали осуществляется вручную. Выполнение установов в операции может быть: а) последовательным; б) параллельным; в) параллельно-последовательным; Последовательность выполнения установов в операции заложена в конструкции станка или обуславливается применяемым приспособлением. Последовательное выполнение установов характерно для универсальных станков, станков с ЧПУ, обрабатывающих центров (ОЦ). С параллельным выполнением – для многошпиндельных станков, многоиндексных и агрегатных станков. С параллельно-последовательным выполнением установов в операции характерно и реализуется при использовании многоместных приспособлений. Установы в таких случаях могут выполняться как параллельно, так и последовательно. 2. Установ Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок. Таким образом, исходя из определения, основным признаком установа является неизменность схемы установки детали. Схема установки детали в рамках курса будем называть наглядное изображение способа установки детали на станке (в приспособлении) с использованием условных обозначений (согласно ГОСТ 3.1107) или же в полуконструктивном виде. Разновидности установов: 1. По методу достижения точности: а) установ, реализующий индивидуальный метод достижения точности – метод пробных рабочих ходов и промеров во время установки детали и режущего инструмента при обработке на ненастроенных универсальных станках. Такой установ не имеет позиций, а состоит из переходов; б) установ, реализующей автоматический метод достижения точности. Деталь устанавливается в специальное приспособление без выверки с последующей настройкой режущего инструмента на обработку партии деталей, т.е. обработка идет на настроенных станках. Установ состоит из позиций. 2. По последовательности выполнения позиций в установе различают установы: а) с параллельным выполнением позиций б) с последовательным выполнением позиций. Последовательность выполнения позиций в установе обусловлена технологическими возможностями станка. На станках токарных многошпиндельных и агрегатных выполнение позиций параллельное. При обработке деталей на токарных револьверных станках, ОЦ, многорезцовых, реализуется последовательное выполнение позиций. Сюда же можно отнести универсальные токарные станки с элементарной настройкой, станки с ЧПУ. 3. По количеству позиций в установе можно выделить: а) однопозиционные ( N поз  1) . В данном случае позиции не выделяются; б) установы не имеющие позиций ( N поз  0) . в) многопозиционные ( N поз  1) (напр. на токарно-револьверных и многошпиндельных токарных станках); 3. Позиция Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции. Исходя из определения основным признаком позиции является неизменность положения обрабатываемой заготовки относительно инструмента или неподвижной части оборудования. Следует различать конструктивную позицию и технологическую [1]. Приведенное выше определение характеризует конструктивную позицию и предопределяется конструкцией станка. Используется как ограничение при формировании обработки на станке. Технологическая позиция – это элемент технологического процесса, является расчетным элементом [1]. В ГОСТе и учебниках отсутствует понятие технологической позиции. Под технологической позицией будем понимать часть установа, характеризуемую выполнением совокупности технологических переходов одного вида обработки (одной точности) на настроенном станке. Отсюда следует что .позиции по виду обработки можно разделить на:  черновые, IT13 и IT12;  получистовые, IT11;  чистовые, IT10 и IT9;  повышенной точности, IT8 и IT7;  высокой точности, IT6;  особо высокой точности, IT5. Основным признаком технологической позиции является неизменность наладки инструмента (инструментов). Разновидности позиций. 1. По структуре позиции: – позиция I структуры, характеризуемая постоянством применяемого комплекта инструментов (инструмента). Характерна для токарноревольверных станков (признаком смены позиции является смена комплекта инструментов (поворот револьверной головки) см. рис. 2), токарно-универсальных станков при работе по упорам, по лимбу; – позиция II структуры, характеризуемая постоянством положения обрабатываемой детали. Характерна для токарных многошпиндельных станков, агрегатных станков с поворотным столом (признаком смены позиции в этом случае является перемещение детали в другое положение). Рис. 2 Позиция I структуры Для станков типа «ОЦ» с горизонтальным шпинделем характерны обе структуры позиции. Рис. 3 Позиция II структуры Также разделяются на:  рабочие, предназначенные для выполнения технологических переходов (рис. 4);  установочные – для установки и закрепления. Выделяются в самостоятельные позиции на станках, имеющих несколько конструктивных позиций (рис. 4). \ Рис. 4 Установочные и рабочие позиции Иногда совмещаются установочная и рабочая позиции. 4. Технологические переходы Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке Выделяют также вспомогательные переходы, которые необходимы для выполнения технологического перехода, но не сопровождаемые изменением формы, размеров, качества поверхности детали (напр. установка детали, смена инструмента). Отсюда в дальнейшем при нормировании операций рассматривается машинное время (время непосредственно обработки детали) и вспомогательное время (время по совершению вспомогательных переходов). В данном случае рассматриваем только технологические переходы. Технологические переходы классифицируются по сложности обработки на: 1. Элементарные переходы (ЭП) - обработка одним простым инструментом одной поверхности при постоянном режиме резания. 2. Совокупные переходы (СовП)- характеризуется единством настройки или установки инструментов при выполнении нескольких элементарных переходов в автоматическом режиме. Совокупные переходы в свою очередь делятся на следующие разновидности: Инструментальный переход (ИП) – представляет собой обработку одним простым инструментом нескольких поверхностей с конкретными условиями резания в автоматическом режиме. Характерен, например, для станков с ЧПУ, копировальных станков и т.д. (см. рис. 5). 2.1 Рис. 5 Инструментальный переход 2.2 Совмещенный переход (СП)- переход по обработке нескольких смежных поверхностей одним простым инструментом. Характерен для всех типов станков и определяется не возможностями станка, а геометрией инструмента и обрабатываемой поверхности. В качестве примера можно привести обработка канавки, или точение наружной цилиндрической поверхности (НЦП) проходным упорным резцом (рис. 6). Рис. 6 Совмещенные переходы 2.3 Блочный переход (БП) – переход по одновременной параллельной обработке нескольких поверхностей несколькими инструментами, закрепленными в одном инструментальном блоке (суппорте, головке и т.д.) в автоматическом режиме (рис. 7). Рис. 7 Блочный переход 2.4 Комбинированный переход (КП) – переход, реализуемый обработкой комбинированным инструментом. В свою очередь подразделяется на несколько видов, приведенных ниже. 2.4.1 Комбинированный инструментальный переход (КИП) – переход, когда одним инструментом последовательно обрабатывается одна поверхность. Например, реализуется два этапа обработки комбинированным инструментом сверло – зенкер (рис. 8). Рис. 8 Комбинированный инструментальный переход 2.4.2 Комбинированный блочный переход (КБП) - переход, когда одним комбинированным инструментом параллельно обрабатываются несколько поверхностей. Комбинированный инструмент, как правило, одного вида (напр. сверло – сверло, зенкер – зенкер) (см. рис. 9). Рис. 9 Комбинированный блочный переход Технологические переходы по видам обработки разделяют на: черновой; получистовой; чистовой; повышенной точности; высокой точности; особо высокой точности; отделочные. Каждый технологический переход в основном подразделяется на рабочий и вспомогательный ходы. Рабочий ход – часть основного перехода, состоящая из однократного и непрерывного перемещения инструмента относительно заготовки и связанного со снятием стружки или с изменением свойств поверхности. Характеризуется постоянством применяемого инструмента, обрабатываемой поверхности и режимов обработки. Для расчета количества рабочих ходов в переходе необходимо знать величину снимаемого припуска и принятую глубину резания для выбранного инструмента. Так для диаметральных поверхностей количество рабочих ходов можно рассчитать, как: = заг дет, где Dзаг – диаметр до обработки; Dдет – диаметр получаемый после обработки; t – принятая глубина резания. Вспомогательный ход характеризуется однократным перемещением инструмента относительно заготовки, не связанным с изменением состояния заготовки, но необходимый для выполнения рабочего хода (например, холостой ход инструмента). В целом же для описания технологического процесса и отдельных операций также используют 2 определения: Структура технологического процесса – количество и тип операций в технологическом процессе; Структура операции – количественное содержание отдельных технологических составляющих: установов (А, Б…), позиций (I, II, III…), переходов (1, 2, 3…). Структура операций для различных типов производств Единичное производство характеризуется тем, что:  В одной операции может быть несколько установов;  Позиции отсутствуют;  Установы состоят из переходов;  Переходы только элементарные и совмещенные. Массовое производство характеризуется тем, что:  В одной операции, как правило, формируется один установ;  В одном установе может быть одна или несколько позиций;  Переходы могут быть любые, но основные из них инструментальные и блочные. Серийное производство характеризуется тем, что:  В одной операции может быть несколько установов;  В одном установе может быть несколько позиций;  Переходы могут быть любые. Качество освоения материала изложенного в п. 1.3 проверяется по результатам выполнения Практической работы по курсу «Основы технологии машиностроения». 1.4 Типы производств и их особенности Для описания различных типов производств введем понятие – номенклатура деталей N и объем выпуска Q. Номенклатура – количество деталей разного наименования, проходящее через производственное подразделение в течение года. Объем выпуска – количество изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени. В рамках курсового проекта по курсу «Основы технологии машиностроения» с учетом заданного объема выпуска и массы детали студент может предварительно определить тип производства по таблице 2. Далее приведена информация, которую необходимо учитывать при разработке технологических процессов (ТП) с учетом типа производства. Таблица 2 Определение типа производства Тип производства Единичное Мелкосерийное Среднесерийное Крупносерийное Массовое Годовой объем выпуска деталей (Nгод) Легкие детали (до средние детали Тяжелые детали 20 кг) (20…300 кг) (более 300 кг) До 100 До 10 До 5 101…500 11…200 6…100 501…5000 201…1000 101…300 5001…50000 1001…5000 301…1000 Свыше 50000 Свыше 5000 Свыше 1000 Тип производства определяет построение и степень детализации разработки технологических процессов. Единичное производство (Е). К единичному относится производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготавливаемых деталей и малым объемом их выпуска. Характеристики: N=30…40; Q=1 шт. 1. Оборудование и технологическое оснащение – универсальное, располагается группами. Характерно применение всех видов универсальных станков, в том числе радиально-сверлильных, строгальных, координатно-расточных станков; 2. Время обработки на разных станках различно; 3. При обработке детали используется разметка и выверка. 4. Цеха поделены на участки: токарный, фрезерный и т.д. Время на подготовку станка и инструмента для обработки детали относительно небольшое в общей структуре нормы времени. 5. Наличие сборочных и слесарных операций на участках механической обработки; 6. Необходима высокая квалификация рабочих. Серийное производство – характеризуется ограниченной номенклатурой деталей изготовляемых периодически повторяемыми партиями и сравнительно большим объемом выпуска. N=10…20; V=10…50000 шт. Серийное производство подразделяется:  мелкосерийное (Мс);  среднесерийное (Сс);  крупносерийное (Кс). По форме организации производства Мс больше подходит к Е производству; Кс – к М производству; Сс – похоже само на себя. 1. Оборудование и технологическое оснащение специализированное; 2. Необходимо применение быстропереналаживаемого оборудования. Мелкосерийное производство: имеет технологические особенности по сравнению с Е производством: 1. Универсальное оборудование, применяемое в Мс производстве должно иметь элементарную настройку (по упору); 2. Возможно применение станков с ЧПУ, чтобы повысить общую культуру производства и производительность труда. Среднесерийное производство: Широко используются станки с ЧПУ, токарно-револьверные станки, обрабатывающие центры; Для выполнения простой обработки, а именно, 1-2х элементарных технологических переходов можно применить универсальный станок с элементарной настройкой. Крупносерийное производство – оборудование и оснащение, как в М производстве. Для обработки деталей небольших размеров могут использоваться токарно-револьверные станки п/а и автоматы, а для обработки сложных и трудоемких корпусных деталей – станки с ЧПУ, ОЦ. Массовое производство – характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска деталей непрерывно изготавливаемых в течение года (продолжительное время) N=1; V=80000 шт. и более. Технологическая оснастка специальная, оборудование автоматическое и автоматизированное. Используются станки: 1. Автоматы и полуавтоматы, в том числе: токарные многорезцовые, токарные многошпиндельные, токарные револьверные автоматы, агрегатные станки. 2. Автоматические линии. 3. Для выполнения простой операции могут быть использованы универсальные станки с элементарной настройкой, работающие в автоматическом режиме (сверлильные, фрезерные, расточные). Станки с ЧПУ и ОЦ в массовом производстве не экономичны. 1.5 Этапы обработки деталей машин Этапы обработки – это стадии (виды) её обработки, характеризуемые определенной точностью (квалитетов IТ) и шероховатостью обрабатываемых поверхностей (Ra). В общем случае можно выделить 3 группы этапов:  основная группа;  отделочная группа;  специальная группа. 1. Основная группа этапов обработки деталей представлена в таблице 3. Таблица 3 Основная группа этапов обработки Основные этапы черновой получистовой чистовой повышенной точности высокой точности особовысокой точности Точность Обоз- размера Шер-ть, ие (квалитет), Ra IT Эчр Эп/ч Эч Эп 14…12 11 10…9 8…7 Эв 6 Эов 5 12,5..6,3 6,3..3,2 3,2..1,6 1,6..0,8 0,8..0,4 0,4..0,2 Ориентировочный снимаемый Точность припуск, мм применяемого оборудования 2-3 1,5…2 0,5-1 0,2-0,5 Н Н Н П 0,1-0,2 В 0,05-0,1 А Основной характеристикой этапа обработки является точность обработки всех поверхностей (точность в квалитетах). Точность применяемого оборудования должна соответствовать этапу обработки. При наличии на поверхности детали излишнего металла (напуска) по сравнению с расчетными величинами (припусками) возможно появление обдирочной обработки, которую выделяют в отдельный этап Эобд. – называемый обдирочным. Он не является проектным. При необходимости он определяется расчетным путем. Как правило обдирочный этап характерен для единичного и мелкосерийного производства при обработке деталей из проката или листа. Выявление основной группы этапов и отнесение к ней обрабатываемых поверхностей производится в соответствии с характеристиками поверхности. Все характеристики поверхности, обрабатываемой в основном этапе, можно разделить на три группы: основные; неосновные; независимые. К основным относятся характеристики, обусловленные точностью станка: Тр – точность размера (квалитет); Трас – точность расположения: для цилиндрических поверхностей (на валах); Тб – биение (отклонение от соосности); Тпар – отклонение от параллельности, от перпендикулярности (для плоских поверхностей); Тпол – (для отверстий, плоскостей и торцев, смежных с цилиндрическими поверхностями, для размеров, связывающих две поверхности) – отклонение положения. Не зависит от точности размера, а зависит от точности наладки и выделяется в отдельную независимую группу характеристик. Здесь вводиться такое понятие как нормативные характеристики [1], которые определенным образом связаны с основной характеристикой. Нормативные характеристики далее обозначаются с индексом н. Так биение Тб и отклонение от параллельности Тпар связаны с основной характеристикой Тр зависимостями: Тб н = 0,5 ∙ Тр Тпар н = 0,6 ∙ Тр Данные соотношения говорят о том, что эти характеристики формируются совместно и согласованно. К неосновным характеристикам относятся: Тф – точность формы (для цилиндрических поверхностей – допуск цилиндричности, для плоских – плоскостность); Ra – шероховатость обрабатываемой поверхности; Hd – величины упрочнения поверхности; σ – остаточные напряжения; Характеристики Ra и Тф составляют определенную долю от величины основной характеристики Тр и могут быть определены по соответствующим зависимостям: н = 0,05 ∙ Тр Для цилиндрической поверхности: фн = 0,3 ∙ Тр Для плоской поверхности: фн = 0,6 ∙ Тр . Данные соотношения определяют характеристики, достигаемые на основных этапах обработки детали. Если Ra < Raн, Тф < Тфн, Трас < Трас.н – условие для того чтобы отнести обработку поверхностей к отделочному этапу. Характеристики поверхностей для различных видов обработки приведены в таблице 4 [1]. Таблица 4 Характеристики для различных видов основных поверхностей [1]. Вид поверхности (деталь) НЦП (вал, втулка, диск) НТП (вал, втулка, диск) ВЦП (втулка, диск) ВЦП (корпус) ПП (корпус) Паз широкий (корпус) Характеристики поверхности основные нормативные независимые Тр Трас ≡ Тб = 0,5 Тр Трас ≡ Тб Тб = 0,5 Т'p Тр Трас ≡ Тб = 0,5 Тр Тр Трас ≡Тпар Тпар=0,6 Т’p Тр Raн = 0,05 Тр Тфн = 0,3 Тр - Raн = 0,1 Тб Тфн = 0,3 Т'р Raн = 0,05 Тр Тфн = 0,3 Тр Трас ≡ Тпол Raн = 0,05 Тр Тфн = 0,3 Тр Raн = 0,05 Т'P Трас ≡ Тпол Raн = 0,05 Тр Тфн = 0,3 Тр Трас ≡ Тпол - Трас ≡ Тпол По главной основной характеристике Тр, выражаемой квалитетом (IT) выявляется окончательный этап обработки поверхности. Если точность поверхности не выражена квалитетом, а задана точностью расположения, например, Тб или Тпар, то в соответствии с их значениями вычисляется «условная» точность размера (Тp усл) и далее «условный» квалитет. При этом в качестве «размера» назначается длина поверхности, на которой рассматривается величина Тб и Тпар. По «условному» квалитету оценивается последний основной этап обработки поверхности. Для выявленного этапа обработки поверхности определяются нормативные значения неосновных характеристик (Raн и Тфн). При анализе чертежа, если полученные значения Raн и Тфн оказываются меньше указанных на чертеже, то их следует считать нерационально назначенными (экономически нецелесообразными) поэтому, указанные на чертеже Ra и (или) Тф необходимо заменить на Raн и (или) Тфн.. Отделочный этап Для отделочной операции основными характеристиками являются, одна из неосновных характеристик: Тф; Ra; Hd или σ. Характеристики поверхностей, формируемые отделочными методами обработки, разделяются на три группы (табл. 5). Таблица 5 Группы отделочных методов обработки Группы методов 1 2 3 Типовые методы обработки Хонингование, доводка Суперфиниширование, полирование, шлифование Обкатывание, алмазное выглаживание, центробежноударная обработка Характеристики поверхностей основные неосновные неизменяющие Тф Ra, Hd, σ Тр, Трас Ra Hd, σ Тр, Трас, Тф Hd, σ Ra Тр, Трас, Тф Отделочный этап обработки, как правило, выполняется последним этапом. Практически после любого основного этапа. Наиболее целесообразно отделочную обработку производить после чистового этапа. Таким образом, для выявления основных и отделочных этапов обработки детали для конкретной поверхности должны быть, как минимум, две характеристики: точностная (Тр, Тпар или Тб); качественная (Ra или Тф). Специальный этап Специальные этапы, как правило – этапы немеханической обработки: термическая обработка, покрытие, специальный контроль и ультразвуковая обработка и т.д. Выполняется в любом месте процесса обработки (где требуется по ТП). Основные понятия, используемые при механической обработке [1] Метод обработки – процесс обработки, осуществляемый определенным видом инструмента, определенного вида поверхности с целью получения необходимой точности и качества её на определенном виде оборудования. Пример: сверление, шлифование. По виду обрабатываемой поверхности можно выделить несколько разновидностей методов:  круглое шлифование (наружное и внутреннее);  плоское шлифование. По применяемому оборудованию методы делятся на:  основные;  вспомогательные;  дополнительные. Признаки указанных разновидностей: 1. Идентичность названия метода и основного предназначения применяемого оборудования. 2. Возможность выполнения технологического перехода с использованием механической подачи без применения специальных устройств. Таблица 6 Разновидности метода Призна ки 1 2 Токарный универсаль ный Токарновинтовой универсальный Сверлиль ный Фрезерный универсаль ный Основной + + Т Т, Нр С Фр Вспомогательный - + - - Рс С, З, Рз [Пл, Пр, Сф] З, Рз, Нр Дополнительный Рс, Нр С, З, Рз [Пл, Пр, Сф] С, З, Рз Фр фасонное Рс Токарноревольвер ный Т, С, Рс, З, Рз, Нр Т – точение; Рс – растачивание; Нр – нарезание резьбы; С – сверление; З – зенкерование; Рз – развертывание; Фр – фрезерование; Пл – полирование; Пр - притирка; Сф – суперфиниширование. Совпадение методов обработки основных поверхностей деталей и основных методов обработки, характерных для технологического оборудования является главным условием правильности его выбора. Вспомогательные и дополнительные методы обработки на выбранном оборудовании могут быть использованы для обработки детали, если они составляют меньшую долю обработки по сравнению с основными. Способ обработки  это метод обработки, характеризуемый применением определенного типа обрабатывающего инструмента при обработке определенного типа детали (например, фрезерование торцовыми фрезами, точение проходными резцами). Схема обработки  основной объект изучения курса «Основы технологии машиностроения», представляет собой наглядное изображение способа обработки с указанием приспособления и обрабатывающего инструмента в виде условных обозначений или в полуконструктивном виде. ГЛАВА 2 ГРУППЫ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ И ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ОБРАБОТКИ Для описания оборудования важно ввести такое понятие, как Формообразующие движения — движения, осуществляемые инструментом и заготовкой, необходимые для осуществления процесса резания, при изготовлении деталей со снятием припуска, на металлорежущих станках. Главное движение Dг обеспечивает снятие стружки осуществляется с максимальной скоростью. Характер движения: вращательный или поступательный. Движение подачи Ds - обеспечивает обработку всей поверхности. — осуществляется с меньшей скоростью и так же может передаваться и заготовке и инструменту. Характер движения: вращательный, круговой, поступательный, прерывистый. 2.1 Обработка деталей на токарных станках Токарные станки – станки для обработки деталей типа «тела вращения». Формообразующие движения токарных станков: Главное движение (Dг) – вращение детали; Движение подачи (Ds) – перемещение резцедержателя (вместе с резцом) относительно обрабатываемой детали. Токарные станки относятся к первой группе, которая подразделяется на 9 типов: 1. одношпиндельные автоматы и полуавтоматы; 2. многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; 3. токарно-револьверные; 4. токарно-отрезные; 5. токарно-карусельные; 6. токарные, токарно-винторезные, токарно-лобовые; 7. многорезцовые, токарно-полировальные; 8. специализированные; 9. специальные. Схема обработки на токарных станках и режимы резания Схема обработки на токарном станке наружной цилиндрической поверхности показана на рисунке 10. Рис. 10 Схема обработки НЦП на токарном станке На схеме обработки показано 2 положения инструмента – рассматриваемое и через один оборот детали. Элементы режима резания при токарной обработке: 1. Глубина резания t (мм) - величина снимаемого слоя металла, измеренная в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности. Зависит от этапа обработки, возможностей режущего инструмента. Величина задаваемая технологом. 2. Скорость резания V (м/мин) – определяет скорость главного движения. В технологических картах чаще всего задается не скорость резания, а частота вращения шпинделя, которая определяется как: ∙ = , где D – обрабатываемый диаметр (мм). ∙ 3. Подача – скорость движения подачи. В случае токарной обработки в технологических картах задается, как подача на оборот (рис. 10) So (мм/об), показывающая какое расстояние относительно детали проходит режущий инструмент за 1 оборот шпинделя. Схемы обработки будем рассматривать с привязкой к конкретному типу станка. Рассмотрим схемы обработки на универсальных станках при обработке НЦП. Схема обработки в данном случае выбирается в зависимости от длины детали (вылета из патрона) L и диаметра D с целью обеспечения необходимой жесткости детали. L/D 3 – Установка детали в патроне. В единичном производстве деталь, как правило, не ориентирована в осевом (продольном направлении) (рис. 11 а). В случае других типов производств деталь ориентирована во всех направлениях (имеется упор в торец) (рис. 11 б); 3 < L/D 5 – Установка детали в патроне с поджатием центром (рис. 11 в); 5 < L/D 10 – Установка в центрах с поводковым устройством, позволяющим передавать крутящий момент (рис. 11 г). L/D > 10 - Установка в центрах (патроне) с использованием люнета – устройства, образующего дополнительную опору и увеличивающего жесткость (рис. 11 д). Рис. 11 Установка детали в полуконструктивном виде (сверху) и с условными обозначениями (снизу) при установке детали в: а – патроне (без упора в торец); б – патроне с упором в торец; в – патроне с поджатием задним центром; г – центрах с поводковым устройством; д – центрах с использованием люнета Применяемая оснастка. 1. Патроны. Патроны можно разделить на самоцентрирующие и несамоцентрирующие, а также на двух-, трех- и четырехкулачковые. Трехкулачковые патроны, как правило, самоцентрирующие (кулачки сходятся по спирали к центру патрона одновременно). Двух- и четырехкулачковые как правило не самоцентрирующие (каждый кулачок настраивается по отдельности). а) б) в) г) Рис. 12 Виды патронов: а - Трехкулачковый; б - Двухкулачковый; в - Четырехкулачковый; г - Цанговый 2. Центра. Используются либо непосредственно для установки детали (установка в центрах), либо для повышения жесткости (поджатие центром). Центра делятся на несколько разновидностей, в зависимости от назначения и типа поверхности, которая поджимается центром, которые показаны на рис. 13. Рис. 13 Центра: а - жесткий центр; б - срезанный центр; в - вращающийся центр; г - срезанный центр с зубьями; д - поводковый центр с зубьями; е - плавающий центр В связи с тем, что при установке в центры сохраняется одна степень свободы (вращение), для передачи крутящего момента от шпинделя часто используются поводковые патроны (рис. 14). Рис. 14 Поводковый патрон Центр с рифленой поверхностью рабочей части (рис. 13 г и д) используют при обработке без поводкового патрона заготовок с отверстием, диаметр которого больше диаметра центрового отверстия. В процессе обработки передний центр вращается вместе с деталью и служит только опорой, а задний центр не вращается и поэтому вследствие потери твердости от повышенного нагрева интенсивно изнашивается. Для предотвращения износа рабочую часть заднего центра изготавливают из твердого сплава. При обработке с большими скоростями резания и нагрузками применяют задние вращающиеся центры. 3. Люнеты. Применяются для повышения жесткости детали как дополнительная опора. В настоящее время для станков с ЧПУ чаще всего используются люнеты трехточечные с роликами (рис. 15). Очень часто стали встречаться люнеты, которые можно устанавливать в револьверную головку. Люнеты бывают подвижные (перемещаются вместе с инструментом во время обработки) и неподвижные. Рис. 15 Люнет для станка с ЧПУ 4. Оправки. Для деталей, имеющих внутреннюю цилиндрическую поверхность, в качестве установочных элементов применяют оправки. Конструктивно оправки делят на жесткие и разжимные. Жесткие оправки могут быть: конические, цилиндрические для посадки заготовок с гарантированным зазором или натягом. Основные методы обработки на токарных универсальных станках: точение, подрезание торцев, нарезание резьбы. Рассмотрим особенности обработки на токарно-револьверных станках. Движение подачи в данном случае осуществляет инструмент, закрепленный в револьверной головке. Компоновочная схема токарно-револьверного станка представлена на рис. 14. Рис. 14 Компоновочная схема токарно-револьверного станка 1 – револьверная головка; 2 – цанговый патрон; 3 – заготовка (групповая); 4 - упор В настоящее время выпускают как одношпиндельные станки, так и станки с контршпинделем с одной, двумя, тремя и т.д. револьверными головками. Чаще всего, если деталь обрабатывается за 2 установа, то используют токарно-револьверный станок с контршпинделем и двумя револьверными головками. Процесс обработки: Установка прутка в 1ой позиции в цанговый патрон. После групповая заготовка выдвигается из патрона до упора (в револьверной головке) и заготовка фиксируется. Револьверная головка отходит и поворачивается на рабочую позицию (Это станок с конструктивно выполненными позициями). Происходит последовательная обработка инструментами, установленными в револьверной головке. После окончания обработки деталь перехватывает контршпиндель и деталь отрезается. После этого деталь отводиться контршпинделем и идет процесс обработки во втором установе второй револьверной головкой. После обработки деталь падает в лоток, и выводиться из зоны обработки. Данный процесс может быть зациклен по управляющей программе. Штучные заготовки устанавливаются, как правило, в 3-х кулачковый самоцентрирующийся патрон, деталь фиксируется по левому торцу. Для деталей, изготавливаемых из прутка, фиксируется правый торец, как правило за счет упора. Схемы обработки изображаются для каждой рабочей позиции отдельно. Основными методами обработки на токарно-револьверных станках являются: 1. точение; 2. подрезание торцев; 3. сверление; 4. зенкерование; 5. развертывание; 6. нарезание резьбы. Рассмотрим особенности обработки на многошпиндельных токарных станках. Многошпиндельные токарные станки бывают двух исполнений – горизонтальные (с горизонтальным расположением оси вращения шпинделей) и вертикальные (с вертикальным расположением оси вращения шпинделей). В зависимости от вида заготовки многошпиндельные станки бывают – прутковые (заготовка – пруток, т.е. групповая заготовка) и патронные (заготовка штучная). Как правило, используют станки с 4-мя, 6-ю и 8-ю шпинделями. Применение данных станков оправданно в условиях крупносерийного и массового производства. Принцип работы: Деталь устанавливается в шпинделе в определенную (установочную) позиции в шпиндельной бабке. Комплект инструмента(ов) устанавливается на инструментальном суппорте напротив каждого шпинделя. Таким образом, смена позиции реализуется поворотом шпиндельной бабки. На прутковых многошпиндельных станках заготовку в первой позиции подается до упора, в последней позиции отрезается от прутка. На остальных позициях идет обработка детали. Схемы обработки при этом похожи на схемы обработки на токарно-револьверных станках. Принципиальна схема работы многошпиндельного горизонтального станка показана на рисунке 15. Рис. 15 Принципиальная схема многошпиндельного горизонтального токарного станка На данных станках, как правило, обрабатывают заготовки следующих размеров: - горизонтальный патронного типа - до Ø200 мм; - горизонтальный пруткового типа - до Ø110 мм; - вертикальный - до Ø630 мм; Схемы обработки для данного оборудования необходимо изображать на каждую позицию. Основными методами обработки на этих станках являются: 1. точение; 2. подрезание торцев; 3. сверление; 4. зенкерование; 5. развертывание; 6. нарезание резьбы. Рассмотрим особенности обработки на токарных станках с ЧПУ. Токарные станки с ЧПУ классифицируют: а) по расположению оси шпинделя - горизонтальные и вертикальные; б) по организации инструментальной системы - с одним или несколькими суппортами, с револьверной головкой, с суппортом и револьверной головкой, с суппортом и инструментальным магазином и др; в) по виду выполняемых работ - центровые, патронные, патронноцентровые, карусельные. На вертикальных станках (с вертикальным расположениям оси вращения) как правило, обрабатывают детали большого диаметра и относительно малой длины. Центровые станки предназначены для обработки валов. Позволяют вести обработку наружных цилиндрических, торцовых, конических, фасонных поверхностей, нарезания наружных резьб. Патронные станки предназначены для обработки дисков, фланцев, втулок, в которых наряду с наружными и торцовыми поверхностями обрабатываются внутренние поверхности растачиванием, сверлением, зенкерованием, развертыванием, нарезается внутренняя резьба резцом или метчиком. Патронно-центровые обладают технологическими возможностями центровых и патронных станков. В настоящее время в производстве все чаще используются токарнофрезерные станки с ЧПУ, позволяющие за счет наличия приводного инструмента и оси Y вести фрезерную обработку. Однако объем фрезерной обработки в процентном соотношении от общего объёма обработки не должен превышать 50%. На данных станках приводной (фрезерный) инструмент закрепляется либо в определенных позициях револьверной головки, либо во фрезерном шпинделе. На данных станках применяется самая разнообразная технологическая оснастка (рис. 10-13). Схемы обработки на данном оборудовании могут изображаться на каждую позицию, или на установ. На схемах обработки на станки с ЧПУ необходимо показать: 1. Деталь, в том положении, которое она занимает на станке; 2. Все выполняемые размеры, которые нумеруются цифрой в кружке на продолжении размерной линии (цифры на размеры необходимо расставлять по порядку обработки поверхностей). Также указываются справочные размеры (отмечаются *), необходимые для расчета основного времени на обработку поверхности и т.д.; 3. Шероховатость выполняемых поверхностей; 4. Схему установки детали либо условными обозначениями элементов по ГОСТ 3.1107, либо в полуконструктивном виде; 5. Систему координат станка и детали с указанием нулевых точек станка и детали, необходимо в качестве справочного размера указать расстояние от нулевой точки станка до нулевой точки детали (величину смещения нулевой точки); 6. Режущий инструмент с указанием нулевой точки инструмента (вершины), указать номер режущего инструмента (Т01, Т02, …) исходную точку (И.Т.) для режущих инструментов с координатами исходной точки (расстояниями от нулевой точки детали); 7. Траектория перемещения режущего инструмента (инструментов); 8. Под схемой обработки необходимо показать таблицу с описанием переходов, режимов резания и основного времени на обработку. Пример выполнения схемы обработки (расчетно-технологической карты) на прутковый автомат показан на рисунке 16. Рис. 16 Пример выполнения схемы обработки на токарный прутковый автомат с ЧПУ Для задания нулевых точек необходимо придерживаться принятых условных обозначений. Отметим, что у разных авторов обозначение нулевых точек и систем координат отличается. В данном пособии будем придерживаться обозначений, предложенных в Германии, являющихся лидером в производстве станков с ЧПУ. Данные обозначения нулевых точек, приведены в таблице 7. Таблица 7 Обозначение нулевых точек Пиктограмма Буквенное обозначение M Значение Нулевая точка станка R Исходная точка станка W Нулевая точка детали E Нулевая точка инструмента B Точка установки инструмента N Точка смены инструмента В качестве единой системы координат для всех станков с ЧПУ соответствии с ГОСТ 23597 принята правая прямоугольная система координат. Для изображения системы координат необходимо руководствоваться следующими правилами, приведенными в [3]. Основными методами обработки на этих станках являются: 1. точение; 2. растачивание; 3. подрезание торцев; 4. сверление; 5. зенкерование; 6. развертывание; 7. нарезание резьбы. В случае применения токарно-фрезерных станков кроме приведенных основных методов можно выделить: 1. Фрезерование; 2. Сверление (зенкерование, развертывание и т.д.) отверстий вне оси детали и т.д. Инструменты устанавливаются в специальных разцедержателях или в револьверных головках. Смена позиции в данном случае – поворот револьверной головки (смена инструмента). 2.2 Обработка деталей на шлифовальных станках Шлифовальные станки используются для обработки различных поверхностей абразивными материалами, при этом, как правило, получают поверхности высокого качества и точности. Формообразующие движения токарных станков: Главное движение (Dг) – вращение шлифовального круга; Движение подачи (Ds) – продольное перемещение детали, поперечное перемещение шлифовального круга и т.д. Среди шлифовальных станков можно выделить следующие основные типы: 1. Круглошлифовальные станки (рис. 17 а); 2. Внутришлифовальные станки (рис. 17 б); 3. Плоскошлифовальные станки (рис. 17 в); 4. Бесцентрово-шлифовальные станки (рис. 17 г). Основные элементы режима резания при шлифовании: Скорость движения заготовки (вращательного или поступательного) Vз м/мин; Глубина шлифования t, мм,— слой металла, снимаемый периферией или торцом круга в результате поперечной подачи на каждый ход или двойной ход при круглом или плоском шлифовании и в результате радиальной подачи Sp при врезном шлифовании; Продольная подача S — перемещение шлифовального круга в направлении его оси в миллиметрах на один оборот заготовки при круглом шлифовании или в миллиметрах на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга. а) в) б) г) Рис. 17 Основные типы шлифовальных станков Применяемая технологическая оснастка: Деталь при шлифовании, как правило, закрепляется либо в центрах (рис.11), либо в патроне (рис. 10). Т.к. процесс абразивной обработки изделий шлифовальным кругом неизбежно сопровождается постепенным истиранием самого инструмента, а при неравномерной выработке – нарушением его геометрии необходимо проводить правку круга. Для правки используют специальные державки, алмазные карандаши и т.д. Рассмотрим особенности обработки на шлифовальных станках различных типов. 1. Обработка на круглошлифовальных станках. Чаще всего детали закрепляют в центрах (центровое шлифование). На рисунке 18 показаны схемы при обработке детали на круглошлифовальном станке. В случае, когда шлифуемая поверхность меньше ширины шлифовального круга (рис. 18 а) шлифование происходит с поперечной подачей (врезное шлифование). Если же ширинашлифуемой поверхности больше ширины шлифовального круга, то также необходима продольная подача (рис. 18 б). Vзаг  10  50 м и зависит от диаметра заготовки, Vкр  30  60 м с . мин Подача и глубина резания варьируется в зависимости от способов шлифования. В случае обработки сложнопрофильных поверхностей шлифовальный круг нужным образом протачивают (например алмазным карандашом), получаю за счет этого геометрию круга аналогичную геометрии обрабатываемой поверхности, и производят шлифование (рис. 18 в). Глубинное шлифование – позволяет в один рабочий ход снять слой материала на всю необходимую глубину. На шлифовальном круге имеется конический участок длиной 8-12мм. В ходе шлифования конический участок удаляет основную часть срезаемого слоя, а цилиндрический участок зачищает обработанную поверхность. Поперечная подача отсутствует. Пример глубинного шлифования показан на рисунке 18 г. а) б) в) г) Рис. 18 Схемы обработки при круглом шлифовании цилиндрических поверхностей В крупносерийном и массовом производстве, когда необходима параллельная обработка нескольких поверхностей, применяют многокамниевое шлифование либо непосредственно на круглошлифовальном станке (рис. 19 а) или же на торцекруглошлифовальном станке, когда параллельно шлифуются смежные диаметральные и торцевые поверхности (рис. 19б). а) б) Рис. 19 Многокамниевое шлифование Шлифование наружных конических поверхностей Производится по двум основным схемам: Заготовка устанавливается в центрах и: 1) если угол конусности небольшой – поворачивается верхняя часть стола вместе с центрами на необходимой угол так, что положение образующей конической поверхности совпадает с направлением продольной подачи; 2) при обработке заготовки с большим углом конуса шлифование производится при повернутой на заданный угол бабки шлифовального круга так, чтобы образующая конической поверхности также совпадала с направлением продольной подачи. 2. Обработка деталей на плоскошлифовальных станках На плоскошлифовальном станке можно выделить 2 основные схемы шлифование, а именно: - Шлифование периферией круга (рис. 20). При этом стол совершает возвратно поступательное движение с обрабатываемой заготовкой (Sпр.). Круг совершает вращательное движение (Vк) и движение поперечной подачи (Sпоп.) на каждый двойной ход, и радиальную подачу (Sв) на глубину резания. Рис. 20 Шлифование периферией круга В зависимости от компоновки станка стол может совершать как возвратно поступательное движение с обрабатываемой заготовкой (Sпр.), так и движение поперечной подачи (Sпоп.). - Шлифование торцем круга (рис. 21). Схема при этом аналогична представленной на рис. 20, меняется лишь вид круга и расположение. Также, в случае крупносерийного производства рационально вести шлифование одновременно нескольких деталей на одном столе. Данная схема показана на рис. 20 б. При этом стол с деталями вращается. Круги, работающие торцем и имеющие большие диаметры, делают составными из нескольких отдельных частей – сегментов, закрепляемых на массивном металлическом диске. Повышается безопасность работы, увеличивается время резания. а) б) Рис. 21 Шлифование торцем круга 3. Обработка деталей на внутришлифовальном станке На внутришлифовальных станках, как правило, шлифуются сквозные, глухие, конические и фасонные поверхности. Диаметр круга составляет 0,7…0,9 диаметра отверстия. Деталь, как правило, устанавливается в патроне. Схема обработки показана на рисунке 22. Элементы цикла как у круглошлифовальных станков. Инструмент круг расположен на консольном шпинделе шпиндельной бабки, которая размещена на столе, совершающем возвратно-поступательное движение. Рис. 22 Шлифование на внутришлифовальном станке 4. Бесцентровое шлифование Существенно повышает производительность обработки вследствие ужесточения режимов обработки и автоматизации станков. Заготовка обрабатывается в незакрепленном состоянии. Работают одновременно два круга шлифующий и ведущий. Заготовка кладется на нож и одновременно контактирует с обоими кругами. Каждый из кругов подвергается периодической правке с помощью специальных механизмов. Схема обработки детали на бесцентрово-шлифовальном станке показана на рисунке 23. Данный метод часто используют при обработке заготовок, а также деталей малого диаметра, когда другие методы применить не возможно. Рис. 23 Шлифование на бесцентрово-шлифовальном станке Ведущий круг 1 и рабочий круг 4 вращаются в одну сторону, но с разными скоростями. Трение между ведущим кругом и заготовкой больше, чем между заготовкой и рабочим кругом. Вследствие этого заготовка вращается со скоростью Vзаг  Vв.к. . Ведущий круг устанавливается наклонно под углом γ (1…7) к оси вращения заготовки. За счет этого возникает продольная подача. Заготовка продвигается по ножу и шлифуется. Чем больше угол наклона, тем выше подача. Такие станки легко автоматизировать, установив наклонный лоток. Если шлифуется заготовка ступенчатая, то бабку ведущего круга 1 не поворачивают, а вся она перемещается по направляющим станины с подачей Sпол до определенного положения (упора). При этом используется метод врезания. Перед шлифованием ведущий круг отводят в сторону, заготовку кладут на нож и затем поджимают её ведущим кругом. Обработка ведется с поперечной подачей. После шлифования обработанная деталь удаляется из зоны резания выталкивателем. Для шлифования поверхностей методом врезания абразивный круг заправляют в соответствии с профилем детали. Осевое положение заготовки определяет торцовый упор. Для поджима к нему заготовки ведущий круг может быть повернут на небольшой угол. На таких станках можно шлифовать конические поверхности. Основной методы обработки на станках шлифовальной группы – шлифование. 2.3 Обработка деталей на фрезерных станках Фрезерование – это высокопроизводительный метод формообразования поверхностей деталей многолезвийным режущим инструментом – фрезами. Формообразующие движения. Для фрезерования характерно непрерывно главное движение (Dг)– вращение инструмента и поступательное движение подачи (Ds) заготовки. В некоторых случаях заготовка совершает круговое или винтовое движение подачи. Среди фрезерных станков можно выделить следующие основные типы: 1. Вертикально-фрезерные станки (универсальные и с ЧПУ с вертикально расположенной осью вращения шпинделя) (рис. 23 а). Имеет вертикальный шпиндель 3, который размещен в поворотной шпиндельной головке 2, установленной на стойке 1. 2. Горизонтально-фрезерные станки (универсальные и с ЧПУ с горизонтально расположенной осью вращения шпинделя). На рисунке 23 б показан консольный станок, на рисунке 23 в бесконсольно-фрезерный станок. При этом горизонтальный консольно-фрезерный станок (рис. 23 б) имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель 2. Стол может перемещаться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях. Бесконсольный горизонтально-фрезерный станок (рис. 23 в) служит для обработки заготовок крупногабаритных деталей и имеют салазки 2 и стол 3, которые перемещаются по направляющим станины 1. Шпиндельная головка 5 перемещается вертикально по направляющим стойки 6. Шпиндель 4 имеет осевые перемещения при установке фрезы. 3. Продольно-фрезерные станки (одно и двух стоечные) (рис. 23 г). Предназначены для обработки, крупных корпусных деталей в серийном производстве. На станине 1 установлены две вертикальные стойки 6, соединенные поперечиной 7. На направляющих стойках смонтированы фрезерные головки 3 с горизонтальными шпинделями и траверса (поперечина) 4. На последней установлены фрезерные головки 5с вертикальными шпинделями. Стол 2 перемещается по направляющим стоек 4 4. Карусельно-фрезерные станки (рис. 23, д), предназначены для обработки поверхностей торцовыми фрезами, имеют один или несколько шпинделей 3 для чистовой и черновой обработки. По направляющим стойки 1 перемещается шпиндельная головка 2. Стол 4, вращаясь непрерывно, сообщает установленным на нем заготовкам вращение подачи. Стол с салазками 5 имеет установочное перемещение по направляющим станины 6. 5. Барабанно-фрезерные станки (рис. 23 е) используются в крупносерийном и массовом производстве. Заготовки устанавливают на вращающемся барабане 2, имеющем движение подачи. Фрезерные головки 3 (для черновой обработки) и 1 (для чистовой обработки) перемещаются по направляющим стоек 4. Элементы резания при фрезеровании: Скоростью резания при фрезеровании является окружная скорость фрезы, м/мин: = ∙ ф∙ , где Dф – диаметр фрезы, мм; n – частота вращения фрезы, об/мин. Подача определяется, как величина перемещения обрабатываемой заготовки относительно фрезы в мин.(Sм, мм/мин); за время углового поворота фрезы на один зуб (Sзуб, мм/зуб) или за время одного оборота фрезы (Sоб, мм/об). Глубину резания t, мм в общем случае определяется как расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями заготовки. Ширина фрезерования В характеризует ширину поверхности, фрезеруемой за один рабочий ход. а) б) в) г) д) е) Рис. 23 Основные типы фрезерных станков Применяемая оснастка. Т.к. на фрезерных станках закрепляются детали типа «корпус», «плита» и т.д. применяются следующие виды оснастки: 1. Тиски, которые закрепляются на столе станка. Базирование при этом осуществляется на 3 взаимно-перпендикулярные плоскости. При этом некоторые тиски имеют возможность поворачиваться на определенный угол в плоскости стола (рис. 24 а). Также в ряде тисков есть возможность настройки угла поворота детали и в других плоскостях (рис. 24 б). 2. Прижимы. На станине обрабатывающих станков имеются специальные (Т образные) проемы, в которых болтами крепятся фрезерные прижимы (рис. 25 а). Болты имеют специальные головки, препятствующие прокручиванию тела болта, и делают соединение особенно крепким. а) б) Рис. 24 Станочные тиски 3. Призмы. Используются, как правило, для установки деталей типы тел вращений на станке, или же выступают как элемент приспособления (рис. 25 б). 4. Пальцы установочные (цилиндрические и срезанные). Используются для установки деталей по отверстиям. Для обработки заготовку закрепляют на столе станка в универсальном приспособлении (тиски, прижимные планки и т.д.) в Е производстве или в специальном приспособление в М производстве. а) б) Рис/ 25 Прижимы и призма Рассмотрим особенности обработки на фрезерных станках различных поверхностей. Вертикальные плоскости фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках торцовыми насадными фрезами (рис. 26 а) или фрезерными головками, а на вертикально-фрезерных концевыми фрезами (рис. 26 б). а) б) Рис. 26 Обработка вертикальных плоскостей Большие по высоте вертикальные плоскости удобно обрабатывать на горизонтально-фрезерном станке с использованием Sв. Для обработки небольших по высоте вертикальных плоскостей на горизонтально-фрезерном станке можно использовать концевые и дисковые фрезы. Горизонтальные плоскости обрабатывают цилиндрическими фрезами на горизонтально-фрезерных станках (рис. 27 а) и торцовыми насадками фрезами (рис. 27 б) – на вертикально-фрезерных станках (чаще используется этот способ, т.к. торцовые фрезы имеют более жесткое крепление и обеспечивают безвибрационную работу). Торцовой фрезой при последовательных рабочих ходах обрабатывают горизонтальные плоскости значительной ширины. Узкие горизонтальные плоскости фрезеруют концевыми фрезами. Обработка уступов осуществляется при одной подаче стола (Sпр.), направленной касательно стенке уступа (рис. 27 в). а) б) в) Рис. 27 Обработка горизонтальных плоскостей Наклонные плоскости небольшой ширины обрабатывают на горизонтально – фрезерных станках одноугловой фрезой (рис. 28 а). Широкие наклонные плоскости удобнее обрабатывать на вертикальнофрезерных станках с поворотом шпиндельной головки (рис. 28 б). а) б) Рис. 28 Обработка вертикальных плоскостей Уступы и пазы обрабатывают двухсторонними (рис. 29 а) и трехсторонними фрезами (рис. 29 б) на горизонтально-фрезерном или концевыми фрезами на вертикально-фрезерном (рис. 27 в, рис. 29 в). а) б) Рис. 29 Обработка уступов и пазов в) При вертикальном расположении уступов и прямоугольных пазах их можно обработать концевой фрезой на горизонтальнофрезерном станке. Фасонные поверхности с криволинейной образующей и прямолинейной направляющей удобнее всего обрабатывать на горизонтально-фрезерных станках фасонными фрезами (рис 30). Тобразные пазы и «ласточкин хвост» обрабатывают на вертикальнофрезерных станках. а) б) Рис. 30 Обработка фасонных поверхностей Фрезерование шпоночных пазов. Шпоночные пазы по сегментную шпонку фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках дисковыми фрезами (рис. 31 а). На вертикально-фрезерных станках фрезеруют пазы концевыми или шпоночными фрезами (рис. 31 б). а) б) Рис. 31 Обработка шпоночных пазов Комбинированную (одновременную) обработку нескольких поверхностей на горизонтально-фрезерных станках производят набором фрез (рис. 32). В наборе следует использовать фрезы с соотношением диаметров не более 1,5 , чтобы их скорости резания были примерно одинаковыми. Рис. 32 Обработка набором фрез на горизонтально-фрезерном станке Обработка заготовок на продольно-фрезерных станках. На продольно-фрезерных станках торцовыми насадками и концевыми фрезами обрабатывают вертикальные, горизонтальные, наклонные плоскости, уступы и пазы (рис. 33). Обрабатывают поверхности на продольно-фрезерных станках при неподвижных шпиндельных бабках. Продольную подачу совершает стол. Некоторые шпиндельные бабки могут поворачиваться на определенный угол для фрезерования наклонных поверхностей. На продольно-фрезерных станках с ЧПУ схема обработки программируется, и обработка производится автоматически. Рис. 33 Обработка на продольно-фрезерном станке Обработка на карусельно-фрезерных станках Обработка ведется при непрерывном вращении стола. Фрезерная головка имеет два шпинделя. На поперечных направляющих станка перемещаются салазки, несущие круглый стол равномерно и медленно вращающихся относительно вертикальной оси. На карусельно-фрезерных станках в качестве режущего инструмента применяют в основном торцовые фрезы, которыми обрабатывают горизонтальные плоскости. Заготовку устанавливают в приспособлениях, равномерно расположенных по окружности стола. В зоне загрузки I в приспособление на ходу устанавливают заготовку. Непрерывно вращающийся стол транспортируют её в зону II резания, где заготовка проходит сначала черновую (А1), а затем обрабатывают окончательно инструментом, установленном во втором шпинделе (А 2). В загрузочной позиции заготовку снимают и на это место устанавливают новую заготовку. Схема обработки представлена на рисунке 34. Рис. 34 Схема обработки на карусельно-фрезерном станке Барабанно-фрезерный станок отличается от карусельнофрезерного горизонтальным расположением оси вращения столабарабана. Заготовки закрепляются в приспособлениях на гранях барабана. Установленные в верхних фрезерных головках фрезы выполняют предварительную обработку поверхностей, а две фрезы, установленные в нижних фрезерных головках – окончательную (рис. 35). На барабанно-фрезерных станках применяют торцовые фрезы, которые обрабатывают вертикальные плоскости. Обработка заготовок на многооперационных станках (ОЦ) На этих станках заготовки обрабатывают последовательно несколькими разнотипными инструментами: сверлами, фрезами, резцами. Многооперационный станок фрезерно-сверлильно-расточной группы снабжается магазином инструментов, которые с помощью автоматической руки могут устанавливаться (и сниматься) в шпинделе по программе. Автоматическое управление подачами (продольной, поперечной и круговой) заготовки и вертикальной инструмента, а также вращение инструмента позволяют обрабатывать большое количество поверхностей корпусных деталей с разных сторон. Применяются в серийном и массовом производствах. Рис. 35 Схема обработки на барабанно-фрезерном станке 2.4 Обработка деталей на станках сверлильной и расточной групп Сверление - метод формообразования внутренних цилиндрических поверхностей в сплошном материале заготовки с помощью сверл. Формообразующие движения. Для сверлильных станков характерно вращательное главное движение и поступательное движение подачи. Оба движения, как правило, осуществляет инструмент. Основные методы обработки: сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы метчиком. Среди сверлильных станков можно выделить следующие основные типы: 1. Вертикально-сверлильные станки имеют несколько типоразмеров. Небольшие настольно-сверлильные станки позволяют сверлить отверстия до 12 мм. На крупных вертикально-сверлильных станках сверлят отверстия диаметром до 100 мм. Вертикальносверлильные станки относятся к универсальным станкам. Возможность автоматизации цикла обработки способствуют их использованию во всех типах производства. 2. Радиально-сверлильные станки предназначены для сверления отверстий в крупногабаритных заготовках. На них обрабатывают отверстия до 100 мм. Эти станки также универсальные, их применяют в Е и Мс производствах. 3. Горизонтально-сверлильные станки применяют для обработки отверстий специальными сверлами. 4. Станки с ЧПУ вертикальные и радиально-сверлильные нашли широкое применение в Е и Мс производствах. Легкая переналадка позволяет выполнять на них по автоматическому циклу различные виды работ на различных деталях. 5. Одношпиндельные и многошпиндельные сверлильные автоматы и п/а – цикл обработки отверстий полностью автоматизирован. Они отличаются высокой производительностью и их используют в Кс и М производстве. 6. Агрегатные сверлильные станки. Особенности: на этих станках используют силовые головки, которые можно устанавливать на станке под любым углом. Элементы резания при обработке осевыми инструментами (рис. 36): Глубина резания: При сверлении глубина резания t=0.5·D мм; При рассверливании, зенкеровании и развертывании t=0.5·(D-d) мм, где D - диаметр осевого инструмента, d - диаметр предварительно полученного отверстия, мм. Скорость резания V, м/мин,– окружная скорость наиболее удаленной от оси сверла (зенкера, развертки) точки режущей кромки, определяется по формуле: ∙ ∙ = , где D – диаметр сверла (зенкера, развертки), мм; n – частота вращения сверла (зенкера, развертки), об/мин. а) б) Рис. 36 Элементы резания и срезаемого слоя при сверлении (а) и рассверливании (б) Скорость резания при сверлении является величиной переменной, изменяющейся для разных точек режущих кромок от 0 до V (по мере приближения к периферии). Подача: В каталогах режущего инструмента в качестве параметра, определяющего величину подачи, часто задается подача на зуб Sz (мм/зуб), т.е. величина подачи в мм приходящаяся на каждую режущую кромку. По подаче на зуб рассчитывается подача на оборот: So= Sz·z, где z – количество зубьев инструмента; Также вычисляется подача минутная: Sмин= Sо·n. Применяемая оснастка. При обработке на сверлильных станках заготовки закрепляются в установленном приспособлении или просто на столе станка с помощью прижимных планок (рис. 25). Детали типа тел вращения часто устанавливают в призме (призмах) (рис. 25). Призматические (корпусные детали) устанавливают в тисках (рис. 24). Рассмотрим особенности обработки на сверлильных станках различных поверхностей. В общем случае существуют следующие основные виды обработки отверстий в зависимости от их конфигурации и точности: 1. Сверление. Сверлением называется операция по выполнению отверстий в сплошном металле режущим инструментом — сверлом (рис. 37 а). Рассверливание применяется для увеличения диаметра отверстия. При сверлении в зависимости от соотношения длины сверла к его диаметру получают различные по точности отверстия (IT7…IT14). Схема обработки при сверлении сквозных отверстий, глухих отверстий, а также схема рассверливания показана на рисунке 37 б. а) б) Рис. 37 Сверло (а) и схема обработки при сверлении и рассверливании (б) 2. Зенкерование также применяется для рассверливания. Обеспечивает большую производительность и точность обработки. Выполняется в качестве окончательной обработки для отверстий средней точности и шероховатости. Схема обработки и инструмент для зенкерования (зенкер) показана на рисунке 38. а) б) Рис. 38 Зенкер (а) и схема обработки при зенкеровании (б) 3. Развертывание – способ обработки, позволяющий получить высокую точность (до IT6) и малую шероховатость (до Ra0,4) отверстия. Развертывание может выполняться как после зенкерования в качестве окончательного метода обработки, так и после сверления. Схема обработки при развертывании и используемый режущий инструмента (развертка) показаны на рисунке 39. а) б) Рис. 39 Развертка (а) и схема обработки при развертывании (б) 4. Развертывание конических отверстий осуществляется следующим образом: цилиндрические отверстия в заготовке обрабатывают коническим ступенчатым зенкером, а затем конической разверткой со стружкоразделительными канавками и окончательно – конической разверткой с гладкими режущими кромками. Схема обработки при развертывании и используемый режущий инструмента (развертки конические) показаны на рисунке 40. а) б) Рис. 40 Развертка (а) и схема обработки при развертывании конических отверстий (б) 5. Зенкование – метод обработки цилиндрических и конических углублений под головки болтов и винтов. Обработку ведут специальными зенкерами, называемыми зенковками. Некоторые зенковки имеют направляющую часть, которая обеспечивает соосность углубления и основного отверстия. Схема обработки при зенковании и используемый режущий инструмента (зенковка) показаны на рисунке 41. а) б) Рис. 41 Зенковка коническая (а) и схема обработки при зенковании отверстий (б) 6. Цекование – метод обработки торцовых плоскостей, которые являются опорными поверхностями головок болтов, винтов и гаек, перпендикулярно торца основному отверстию достигается наличием направляющей части у цельной цековки и у пластинчатого резца. Схема обработки при цековании и используемый режущий инструмента (цековка) показаны на рисунке 42. а) б) Рис. 42 Цековка (а) и схема обработки при цековании (б) 7. Нарезание резьбы метчиком – метод нарезания резьбы в подготовленном для этого отверстии осуществляемый с вращением инструмента (метчика) и направлением подачи на оборот равным шагу резьбы. Схема обработки при нарезании резьбы метчиком и используемый режущий инструмента (метчик) показаны на рисунке 43 . Важно отметить, что отверстие под резьбу должно иметь определенные размеры, а на входе в отверстие рекомендуется выполнять фаска, величиной немного большим шага резьбы (определяется по ГОСТ) (рис. 43 б). а) б) в) Рис. 43 Метчик (а), отверстие под нарезание резьбы (б) и схема обработки при нарезании резьбы метчиком (в) Сложные поверхности инструментами (рис. 44). V Sâ получают комбинированными V Sâ Рис. 44 Обработка отверстий комбинированным инструментом Рассмотренные схемы обработки применяют и на станках с ЧПУ. Особенности обработки отверстий в зависимости от диаметра и длины отверстия. В зависимости от длины и диаметра отверстия (рис. 45) необходимо выбрать рациональную стратегию (цикл) его обработки, который в дальнейшем программируется на станке. В качестве рекомендаций можно руководствоваться следующими соотношениями: 1. L/D3 – Цикл сверления; 2. 35 – Цикл глубокого сверления. Цикл сверления осуществляется непрерывным движением подачи в одном направлении при сверлении отверстия. Рис. 45 Цикл сверления с ломкой стружки, Выбор стратегии сверления осуществляется поэтапным засверливанием на заданную глубину, с последующим отводом в противоположном направлении на величину отвода для скола стружки и ее отвода из стружечных канавок. Цикл глубокого сверления осуществляется засверливанием на заданную глубину, и последующим полным выходом из детали для удаления стружки из стружечной канавки. В этом случае через инструмент подается СОЖ под высоким давлением для вымывания стружки. Особенности обработки на расточных станках Растачивание – это метод обработки отверстий расточными резцами. На расточных станках обрабатывают отверстия, чаще всего, в корпусных деталях. Главным движением является вращение инструмента. Движение подачи может совершать заготовка или инструмент. Расточные станки: координатно-расточные; горизонтально-расточные; алмазно-расточные. Координатно-расточные станки: одностоечные; двухстоечные. Применяются в Е и Мс производстве. Предназначены для обработки отверстий с высокой точностью размера, формы и взаимного расположения. Координатные перемещения заготовок относительно инструмента производится с точностью до нескольких мкм, специальными устройствами, которыми снабжены станки. (Станок требует термоконстантных помещений t=20C) Тип Д1661 Горизонтально-расточные станки – предназначены для обработки, как правило, корпусных заготовок. Применяют в Е и Мс производствах. Их выпускают как с ручным, так и с программным управлением. На расточных станках с ЧПУ программируется и автоматически выполняется весь цикл обработки или только установка инструмента по заданным координатам и фиксация перед обработкой подвижных частей станка. На алмазно-расточных станках с высокой точностью обрабатывают цилиндрические отверстия в корпусных заготовках небольших габаритных размеров. Обработка ведется по автоматическому циклу. Эти станки применяют в Кс и М производствах. Наибольшее применение получили горизонтально-расточные станки. На расточных станках применяют такие инструменты, как: расточные резцы; сверла; зенкеры; развертки; метчики; фрезы. Конструктивно режущий инструмент оформляют в виде: 1) стержневых резцов; 2) пластинчатых резцов; 3) резцовых; 4) расточных блоков. Расточные блоки закрепляют на оправках. При соотношении длины отверстия к его диаметру менее пяти применяют консольное закрепление резца или резцовой оправки (рис. 46 а). При соотношении больше пяти жесткость консольных оправок недостаточна, поэтому применяют двухопорные оправки (борштанги) (рис. 46 б). а) б) Рис. 46 Обработка внутренних цилиндрических поверхностей на расточном станке Сверление, зенкерование, развертывание, цекование, нарезание резьбы метчиком ведут, закрепив соответствующий инструмент в расточном шпинделе. Инструменту придают оба движения (главное и подачи). Вместо продольной подачи может применяться осевая подача инструмента. Растачивание отверстий большого диаметра производят, устанавливая расточной резец в оправку, закрепляемую в планшайбе (рис.47 а). Таким же образом обрабатывают короткие цилиндрические наружные поверхности (рис. 47 б). а) б) Рис. 47 Обработка внутренних и наружных цилиндрических поверхностей на расточном станке резцами в планшайбе Наружные торцевые поверхности, внутренние канавки и другие аналогичные элементы деталей обрабатывают резцами, закрепленными в радиальном суппорте. Резец, вращаясь, перемещается с радиальной подачей (рис. 48 а). Вертикальную плоскость можно фрезеровать торцовой насадной фрезой (рис. 48 б). Пазы фрезеруют концевыми фрезами, причем подачу совершает или заготовка (при горизонтальном расположении паза), или инструмент, если паз ориентирован вертикально (рис. 48 в). а) б) в) Рис. 48 Обработка плоскостей и пазов на расточном станке При использовании специальных приспособлений и устройств на горизонтально-расточном станке можно обрабатывать конические и фасонные поверхности. Нарезание резьбы производят резьбовыми резцами и метчиками. Особенности при обработке на расточных станках. При растачивании скорость резания, подачу и глубину резания определяют по аналогии с точением. Точность совмещения оси обрабатываемого отверстия и оси шпинделя состовляет 0,001 мм при обработке на координатнорасточном станке. Алмазно-расточные станки имеют высокие точностные и жесткостные показатели. Для этих станков характерна обработка с высокими скоростями резания (100-1000 м/мин), малыми подачами (0,01-0,15 мм/об) и небольшими глубинами резания (0,05-0,3 мм). Режущую часть инструмента делают из твердого сплава, минералокерамики и алмаза. На алмазно-расточных станках обрабатывают с высокой производительностью и точностью внутренние цилиндрические и торцовые поверхности. Заготовка устанавливается на столе станка, который совершает продольную подачу. Растачивание обеспечивает высокое качество поверхности. В крупносерийном и массовом производствах применяют агрегатнорасточные станки (одно- и двухсторонние), на которых ведется одновременной растачивание нескольких отверстий. 3. ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Известно, что при обработке деталь должна занимать строго определенное положение относительно узлов станка и системы координат. Это положение определяется согласно теории базирования, которая рассматривается в ГОСТ 21495. Базированием называется придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат [4]. Поверхность, или сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащие заготовке и используемые для базирования, называются базой [4]. Положение любого тела в пространстве (в том числе заготовки при обработке) характеризуется шестью степенями свободы, определяющими возможность его перемещения и поворота относительно трёх координатных осей. То есть требуемое положение твёрдого тела относительно выбранной системы координат достигается наложением геометрических связей (ограничений). При наложении геометрических связей тело лишается трёх перемещений вдоль осей OX; OY; OZ и трёх поворотов вокруг этих осей, то есть тело становится неподвижным в системе OXYZ (рис. 49). Шесть связей, лишающих тело возможности двигаться в шести направлениях, могут быть созданы контактом тела в шести точках. Это определяет правило шести точек в технологии машиностроения, то есть, чтобы обеспечить определённое неизменное положение заготовки, необходимо тело лишить всех степеней Рис.49 Шесть степеней свободы. Это делается установкой детали свободы на шести опорных точках и прижимом детали к ним. Опорная точка – точка, символизирующая одну из связей заготовки или изделия с выбранной системой координат. Опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками (рис. 50) и Рис. 50 Обозначение опорных точек нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее число опорных точек. Число проекций заготовки на схеме базирования должно быть достаточным для чёткого представления о размещении опорных точек. Схему расположения опорных точек на базах называют схемой базирования (рис. 51). А, Б, В – базы детали; 1-6 – опорные точки. Рис. 51 Схема базирования (пример) Классификация баз. Базы принято классифицировать по назначению, по лишаемым степеням свободы и по способу их проявления. 1. По назначению базы классифицируются на: 1.1 Конструкторские – базы, используемые для определения положения детали или сборочной единицы в изделии Конструкторские базы могут быть основные и вспомогательные. Основная конструкторская база – база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения её положения в изделии (рис. 52 а). Вспомогательная база – конструкторская база данной детали или сборочной единицы, используемая для определения положения присоединяемого к ним изделия (рис. 52 б). а) б) Рис. 52 Конструкторские базы 1.2 Измерительные базы – базы, используемые для определения положения заготовки и средств измерения. Так на рисунке 53 в качестве измерительной базы выступает поверхность (база А), а верхняя плоскость – контролируемая. 1.3 Технологические базы – базы, используемые для определения положения Рис. 53 Измерительная база заготовки в процессе изготовления или сборки. 2. По характеру проявления базы могут быть скрытые и явные. 2.1 Скрытая база – база в виде воображаемой плоскости, оси, точки. 2.2 Явная база – база в виде реальной поверхности, разметочной риски или точки пресечения рисок. 3. По лишаемым степеням свободы: Установочная база – база, лишающая заготовку 3-х степеней свободы (перемещение воль оси Z и 2-х поворотов X; Y). Реализуется при установке детали на плоскость (База I рис. 54 а). Направляющая база – база, лишающая заготовку 2-х степеней свободы (1-го перемещения Y, 1-го поворота Z) (База II рис. 54 б). Опорная база – база, лишающая заготовку одной степени свободы (перемещения или поворота) (База III рис. 54 в). Двойная направляющая база – база, лишающая деталь 4-х степеней свободы (2-х перемещений и 2-х поворотов Y, Z). Реализуется при установке на 2 узкие или 1 широкую призму, в центры; в патроне с поджатым задним центром, а также установке относительно больших по длине (L>D) тел вращения на две плоскости (База I рис. 54 г). Двойная опорная база – база, лишающая 2-х степеней свободы (2х перемещений X, Y). Реализуется за счет установки относительно коротких (L1000) выделяют такие показатели, как волнистость (S/R=50…1000) и шероховатость (S/R<50) (рис. 4.2). Рис. 4.2. Виды неровностей поверхности деталей Погрешности обработки формируются на различных этапах технологического процесса. Чем выше требования к точности изготовления деталей, тем сложнее технологический процесс механической обработки заготовок. Заданная чертежом точность, прежде всего размера, детали может быть обеспечена 2-мя основными принципиально различными методами:  методом пробных рабочих ходов и промеров (индивидуальный метод);  методом автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках (автоматический метод). Метод пробных рабочих ходов и промеров характеризуется низкой производительностью, и может давать точные результаты, если их применяет рабочий высокой квалификации. Этот метод используется в Е и Мс – производствах. В условиях С и М – производств используют метод автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках. В этом случае индивидуальная выверка заготовок исключается, т. к. их установка осуществляется в специальных приспособлениях, а точность размера обеспечивается соответствующей установкой режущего инструмента перед обработкой и с этого положения обрабатывается вся партия деталей. Достоинства автоматического метода:  независимость точности обработки от квалификации рабочего;  повышение производительности обработки;  снижение себестоимости обработки. Недостатки:  износ инструмента в процессе обработки. С целью компенсации износа инструмента производится периодическая поднастройка.  время поднастройки определяется опытным путем. Качество и физико-механические свойства поверхностного слоя детали Качество поверхности – совокупность ее характеристик, определяющих ее работоспособность при эксплуатации в определенных условиях. Качество поверхности детали машин определяется:  геометрическими характеристиками;  физико-механическими свойствами поверхностного слоя. Геометрические характеристики поверхностного слоя (волнистость, шероховатость и т.д.) (см. рис. 4.2) будут подробно рассматриваться студентом в ходе выполнения лабораторных работ по курсу «Основы технологии машиностроения», в связи с этим данный вопросы в учебном пособии не отражены. Качество поверхности оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства деталей машин: износоустойчивость, усталостную прочность, стабильность посадок деталей (зазоры, натяги), коррозионную стойкость. В начальный период работы сопряжённых поверхностей деталей машин происходит процесс приработки. При этом сначала наблюдается интенсивный размерный износ, вызванный истиранием погрешностей на вершинах двух сопряжённых поверхностей. По мере истирания вершин площадь контакта поверхностей увеличивается и достигает постоянной величины. После этого износ приобретает стабильное значение. Сопротивление материала усталости под действием переменной нагрузки возрастает одновременно с уменьшением шероховатости поверхности. Падение усталостной прочности объясняется концентрацией напряжений во впадинах неровностей поверхности, Концентрация напряжений тем больше, чем острее впадины, мелкие надрезы поверхности, риски. Установлено, что поверхности с меньшей шероховатостью меньше подвержены коррозии. Коррозирующие вещества собираются на дне впадин неровностей поверхности. Распространяясь в глубь металла, они разрушают гребешки шероховатости, образуя новые и т.д. Очевидно, чем меньше высота неровностей, тем медленнее будет протекать коррозия. Поэтому в некоторых ответственных машинах, работающих в неблагоприятных атмосферных условиях, полируют даже те поверхности деталей, которые при обычных условиях эксплуатации можно было бы не обрабатывать. Наклёп ускоряет коррозию в 1,5 – 2 раза. Это объясняется тем, что при пластическом деформировании материала в нём создаются микронеоднородности, способствующие возникновению большого числа очагов коррозии. Таким образом, кроме шероховатости важное значение приобретают и физико-механические свойства поверхностного слоя детали. Физико-механические свойства поверхностного слоя детали Силы и температура в зоне резания оказывают влияние на формирование поверхностного слоя, поэтому его физико-механические свойства отличаются от исходного материала. Материал поверхностного слоя испытывает:  наклеп;  разупрочнение;  изменяется его структура и микротвердость;  образуются остаточные напряжения. Результатом упругой и пластической деформаций материала обрабатываемой заготовки является упрочнение (наклепывание) поверхностного слоя. Упрочнение металла обработанной поверхности заготовки проявляется в повышении ее поверхностной твердости. Твердость металла обработанной поверхности после обработки резанием может увеличиться в 2 раза. Значение твердости может колебаться, т.к. величина пластической деформации и глубина ее проникновения зависят от физико-механических свойств материала обрабатываемой заготовки, геометрии режущего инструмента и режимов резания. Микротвердость поверхностного слоя определяется с использованием микротвердомеров. Структуру поверхностных слоев металла оценивают металлографическим анализом с помощью металлографических микроскопов. В поверхностном слое металла заготовки возникают остаточные напряжения в результате упругопластического деформирования, которые могут быть растягивающими и сжимающими. Напряжения растяжения снижают предел выносливости материала, приводят к появлению микротрещин в поверхностном слое, развитие которых ускоряется действием коррозирующей среды. Напряжения сжатия повышают предел выносливости деталей. Конечное состояние поверхностного слоя зависит от преобладания силового или теплового воздействий резания. Это зависит от режимов резания и геометрических параметров режущего инструмента. Изменение, связанное с увеличением силового фактора приводит к увеличению упрочнения. С другой стороны, изменение параметров обработки, связанное с увеличением температуры приводит к уменьшению упрочнения (разупрочнение). На рисунке 4.3 показаны особенности структурных и механических изменений поверхностного слоя после механической обработки. Рис. 4.3 Поверхностный слой детали после механической обработки Различают три зоны (рис. 4.3) напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя металлических деталей: 1 — резко выраженной пластической деформации, которая характеризуется значительным искажением кристаллической решетки, измельченными зернами и значительным увеличением микротвердости; 2 — упругопластической деформации, характеризуемой вытянутыми зернами, наволакиванием одних зерен на другие и значительным уменьшением микротвердости; 3 — переходной упругодеформированной, представляющей зону влияния деформации и зону перехода к строению основного металла. 4.2 Погрешности, возникающие при изготовлении деталей машин. Причины возникновения погрешностей Погрешности, вызванные упругими деформациями системы СПИД Технологическая система (станок, приспособление, инструмент, деталь) представляет собой упругую систему, в которой влияние сил резания и закрепления, инерционных и других сил приводит к образованию погрешностей форм и размеров обрабатываемых деталей. Упругие деформации обусловлены отжатиями отдельных элементов технологической системы, а также контактными деформациями и в общем случае могут достигать 20…40% от суммарной погрешности обработки [7]. Для количественной оценки упругих деформаций технологической системы используют понятия жесткость и податливость. Жесткостью системы называется способность системы оказывать сопротивление деформирующим силам. По А.П. Соколовскому, жесткость технологической системы (j) определяется как отношение составляющей силы резания, направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки в том же направлении: = , где Py – радиальная составляющая силы резания, Н, y – смещение вершины инструмента относительно детали в направлении действия силы Py. Величина жесткости не является постоянной величиной и изменяется в различных зонах обработки. Для удобства расчетов часто используется величина обратная жесткости, которая называется податливостью. Податливость технологической системы (ω) - способность этой системы упруго деформироваться под действием прикладываемых к ней внешних сил: 1 = = Суммарная податливость системы равна сумме податливостей элементов технологической системы: = + + ⋯+ В расчете жесткости технологической системы может участвовать различное количество составляющих. В ряде случаев можно пренебречь жесткость отдельной составляющей системы СПИД. Жёсткость заготовки и режущего инструмента можно с определенным приближением определить по формулам теории упругости и сопротивления материалов. Жёсткость специальных приспособлений определяют экспериментальным путём, они имеют заложенную конструктором постоянную жёсткость. Для определения жёсткости станков наибольшее распространение получили методы:  статические;  динамические. Статический метод заключается в нагружении станка определенной силой и определение перемещения узлов станка под действием силы с помощью индикатора. В случае использования динамического метода жёсткость определяют в результате обработки заготовки резанием. Производственный метод (основан на обработке поверхности с переменным припуском и некоторых расчётах). Разновидность производственного метода – метод ступенчатого резания. Более подробно методы определения жесткости станка студент рассматривает в ходе выполнения лабораторных работ по курсу «Основы технологии машиностроения». Погрешности, вызванные температурными деформациями системы СПИД При работе металлорежущего станка выделяется большое количество тепла. Основными источниками тепла являются зона резания, отдельные элементы станка вследствие трения, а также различные внешние источники. Тепло от внешних источников учитывают только при обработке особо точных поверхностей (5-6 квалитет), в остальных случаях им пренебрегают. Распределение тепла в зоне резания. Источниками тепла в зоне резания (рис. 4.3) являются процессы: - упругопластического деформирования металла в зоне стружкообразования (Q1); - трения стружки по передней поверхности режущего инструмента (Q2); - трения задней поверхности инструмента по обработанной поверхности (Q3). Отметим, что температура в зоне резания, в зависимости от материала режущей части инструмента, а также условий обработки может достигать 1000оС. Выделяющееся при этом тепло (рис. 4.4) распределяется между стружкой (qстр.), заготовкой (qзаг.) и лезвием режущего инструмента (qинстр.), а часть тепла рассеивается в окружающую среду (qос.) следующих пропорциях: 1. qстр.=50-85% qΣ; 2. qзаг.=4-9% qΣ; 3. qинстр.=10-40% qΣ; 4. qос.= ~1% qΣ. Однако, при сверлении около 50% qΣ отводится в заготовку. Рис. 4.4 Распределение тепла в зоне резания Приведенные пропорции в большей степени зависят от скорости резания. Распределение тепла в зависимости от скорости резания представлено на рисунке 4.5. Рис. 4.5 Распределение тепла в зависимости от скорости резания Данные процессы в свою очередь вызывают изменение размеров инструмента, заготовки, а также структуры металла в зоне резания (с учетом высокой температуры в зоне резания). Температура рабочей поверхности резцов в зоне резания составляет 800-1000 оС и выше. С отдалением от зоны резания температура стержня резца заметно снижается. В начале резания наблюдается быстрое повышение температуры резца и его соответствующее удлинение. Затем наступает тепловое равновесие, и удлинение резца практически прекращается. При работе с перерывами, в зависимости от длительности перерыва резец успевает остыть частично или полностью. При такой работе удлинение резца при наступлении теплового равновесия получается меньше, чем при непрерывном резании. Погрешности, вызываемые температурным деформированием режущего инструмента, можно практически исключить, если в зону резания подавать большее количество охлаждающей жидкости. Примеры проявления погрешностей вызванных температурными деформациями: 1. При обработке длинных валов большого диаметра (в начале обработки партии) происходит постепенный нагрев и соответственно удлинение режущего инструмента. При этом деталь уходит на конус (рис. 4.6). Рис. 4.6 Погрешность обработки за счет удлинения резца 2. Погрешности из-за тепловых деформаций станка. За счёт трения в кинематических парах масло (смазка) нагревается и нагревает корпус шпинделя неравномерно. Ось шпинделя меняет своё положение (в горизонтальном направлении 8…30 мкм, а в вертикальном – до 100 мкм). 3. Погрешности из-за температурных деформаций детали. При равномерном нагреве детали изменяют свои размеры; при неравномерном – изменяются размеры и формы поверхностей. Особенно сильно влияет температурная деформация на точность тонкостенных деталей. Так, на рисунке 4.7 показана погрешность, возникающая при фрезеровании тонкостенной детали. За счет того что верхние слои металла нагреваются, а нижние остаются холодными, после остывания образуется вогнутая поверхность. При обработке массивных деталей влияние нагрева незначительное. Рис. 4.7 Погрешности из-за температурных деформаций детали При обработке некоторых металлов на поверхности может произойти фазовое превращение. Так на поверхности детали образуется мартенсит. Рекомендации по минимизации влияния температурных деформаций. Для уменьшения температурных деформаций связанных с нагревом заготовки и инструмента обработку ведут с обильным охлаждением, с соблюдением этапности обработки, оптимальных режимов резания, а также с перерывами, достаточными для охлаждения заготовки. Со временем температурные деформации, связанные с нагревом рабочих органов станка стабилизируются. Рекомендуется детали точные обрабатывать на станке, который вошел в стабилизационный режим (работа 2-3 часа на холостых ходах). Чтобы структура металла после обработки была равновесной (оставались минимальные внутренние напряжения) (см. рис. 4.3) часто после механической обработки деталь подвергают термообработке, например старению. Старение: естественное; искусственное; вибрационное. Вылёживание деталей на открытом воздухе – естественное старение (от нескольких часов до нескольких лет). Искусственное старение – процесс, осуществляемый в печах. Детали нагреваются и выдерживаются от 8 до 12 часов, а дальше охлаждаются вместе с печью. Вибрационная обработка – детали подвергают обработке (тряске) с определенной частотой колебаний. Погрешности обработки, вызываемые размерным износом инструмента В процессе резания режущий инструмент изнашивается. Различают два вида износа: по передней и по задней граням (рис. 4.8). Износ по передней грани (рис. 4.8, а) появляется вследствие трения стружки. На передней грани появляется лунка диаметром ø l и глубиной hl. Режущую кромку резца защищает нарост, поэтому лунка появляется за пределами нароста (1—2 мм от режущей кромки). Износ по задней грани (рис. 4.8, б) появляется вследствие трения задней грани и обработанной поверхности. На задней грани появляется площадка износа hз. а) б) Рис. 4.8 Износ режущего инструмента: а – по передней; б – по задней грани Однако всегда износ происходит как по передней, так и по задней грани режущего инструмента. Износ по передней грани преобладает при черновой обработке, по задней грани — при чистовой обработке. На точность обработки, в наибольшей степени, оказывает износ лезвия инструмента в направлении перпендикулярном к обрабатываемой поверхности, который называют размерным износом. Этот износ зависит от износа по задней грани инструмента на участке, прилегающем к вершине режущего инструмента, а не на участке главной режущей кромки. Поэтому вычисление размерного износа по формуле И=hз·tg(α) (α – задний угол РИ) даёт значительную погрешность, вследствие чего величину износа определяют экспериментальным путём. Погрешность размерного изнашивания инструмента выражается: для двухсторонней обработки ∆И=2·И; для односторонней обработки ∆И=И. Стойкость режущего инструмента – время его работы между двумя последовательными переточками. С точки зрения точности обработки основной является зависимость размерного износа от пути резания: l=V·t (l – путь пройденный вершиной инструмента; V – скорость резания, м/мин; t – время резания, мин) Эта зависимость может быть представлена графиком на рисунке 4.9. Рис. 4.9 Зависимость износа от пути резания В начальный период работы режущего инструмента наблюдается повышенный его износ (кривая износа выпуклая). Этот участок является незначительным, не превышает 1000м и называется начальным износом (l1) Ин. Второй период является основным (l2) и характеризуется нормальным износом инструмента; его длина составляет примерно 8000-30000м. Этот участок прямолинеен; угол наклона характеризует интенсивность размерного изнашивания инструмента. Третий период (l3) – кривая вогнута, соответствует быстрому изнашиванию: через короткий промежуток времени происходит разрушение инструмента. Работа на участке III не допустима. Таким образом период стойкости Т инструмента закладывается с учетом первых двух периодов. Рекомендации по минимизации влияния износа РИ на точность размера. Режущие инструменты, допускающие корректировку настроечного размера (резцы, фрезы, шлифовальные круги, разжимные развёртки и т.п.) позволяют компенсировать влияние размерного изнашивания на точность обработки, особенно с учетом возможностей современных станков. Для жёстких размерных и фасонных (профильных) инструментов такая компенсация исключена. При обработке заготовок методом пробных рабочих ходов, разовая установка инструмента исключает влияние размерного износа на точность размера обрабатываемой поверхности, однако погрешности формы в результате воздействия этого фактора будет иметь место. При обработке заготовок на настроенных станках своевременный контроль размеров детали, в частности прямо на станке (системы Renishaw), позволяет производить корректировку наладки станка и управляющей программы за счет корректоров на износ. При обработке заготовок в автоматическом режиме (на автоматических линиях) используют автоматические подналадчики, которые устраняют влияние размерного износа на точность обработки. Погрешности настройки инструмента на размер При автоматической обработке требуется предварительная установка (настройка) режущего инструмента относительно заготовки в такое положение, при котором обеспечивается размер обрабатываемой поверхности в соответствии с требованиями чертежа. Положение режущего инструмента определяется настроечным размером. Настройка инструмента в статическом состоянии системы СПИД должна учитывать упругие деформации системы, температурные деформации и др. Настроечный размер не может быть выдержан абсолютно точно, он колеблется в некоторых пределах, которые и определяют погрешность настройки инструмента, приводящей к образованию погрешности обработки. Погрешность настройки инструмента зависит от многих факторов:  метода настройки;  ошибки измерений при настройке и др. Ошибки измерения возникают в результате ряда факторов, в том числе и усталости рабочего. Чтобы избежать погрешности, связанной с ошибками измерений необходимо учитывать: 1. Правильно выбирать мерительный инструмент. 2. Соблюдать температурный режим измерения (t помещения 20° при измерении точных деталей). 3. Температурные деформации детали, станка, инструмента и обрабатываемой детали. Методы настройки инструмента на размер. Для настройки инструмента на размер вне станка применяются специальные приспособления: жесткие измерительные устройства типа скоб обеспечивают точность настройки не выше 0,3 мм; приспособления флажкового типа с жесткой фиксацией длины инструмента — 0,15...0,20 мм, индикаторные приспособления позволяют настраивать инструмент с точностью 0,015...0,030 мм. Точность компьютеризированных приспособлений, наиболее часто применяемых в настоящее время— 0,001... 0,002 мм. Если настройка (поднастройка) инструмента происходит непосредственно на станке, в таком случае можно выделить следующие методы настройки инструмента:  по лимбу или шкале отсчётных устройств используемого оборудования;  по эталону;  по обработанной ранее заготовке;  по пробной партии заготовок;  специальными средствами настройки, например системой Balluff или другими специальными приборами. Более подробно методы настройки инструмента на размер студент рассматривает в ходе выполнения лабораторных работ по курсу «Основы технологии машиностроения». Определение суммарной погрешности Методика расчета суммарной погрешности зависит от метода достижения точности и метода расчета. При расчетно-аналитическом методе определения суммарной погрешности и работе методом пробных рабочих ходов и замеров погрешность определяется по формуле:       в   з   и   Т   изм   н   ст , где  – погрешность из-за недостаточной жесткости станка; и – погрешность, обусловленная износом режущего инструмента; Т – температурные деформации системы; изм – погрешности измерительного инструмента;  н – погрешности, вызванные действием остаточных напряжений;  ст – погрешности самого станка;  в – погрешности выверки;  з – погрешности закрепления. Используется в единичном производстве при работе на ненастроенных станках. Для мелкосерийного производства при работе на универсальных настроенных станках, когда используется автоматический метод достижения точности, суммарная погрешность определяется:     з   у   н   и   Т   изм   н   ст , где  у – погрешность установки;  н – погрешность наладки. В серийном, крупносерийном и массовом производствах погрешности обработки суммируются по определенным законам с учетом практического рассеяния отдельных погрешностей:    (k1   ) 2  (k1   у ) 2  (k1   н ) 2  (k1   и ) 2  (k1   изм ) 2  (k 2   Т ) 2  (k 2   н ) 2   ст k1 =1,2; k 2 =1,73; k1, 2 – коэффициент относительного рассеяния погрешностей: k1 – по закону Гаусса – закону нормального распределения; k 2 – по закону равной вероятности. В общем случае результирующая погрешность   при обработке партии деталей на настроенных станках может быть определена по формуле:     случ.   сист. Суммарные систематические погрешности (погрешности, которые для всех деталей рассматриваемой партии остаются постоянными или же закономерно изменяются при переходе от каждой детали к следующей) определяются алгебраическим сложением и являются величинами переменными, т.к. часть систематических погрешностей закономерно изменяется во времени (износ режущего инструмента). Случайные погрешности, подчиняющиеся закону нормального распределения, определяются суммированием по правилу квадратного корня  сл характеризуются полем рассеяния 6 .    1,2 (6 ) сл  (k1   н ) 2   сист. 2 Исходя из приведенного материала необходимо рассмотреть понятие экономической точности обработки. Достижимая и экономическая точность обработки. Точность обработки, которую можно обеспечить при неограниченных затратах труда и времени рабочим высокой квалификации на станке, находящемся в отличном состоянии, называется достижимой точностью обработки. В реальных производственных условиях существуют определенные, выработанные многолетним опытом всей промышленности, целесообразные границы затрат труда и средств при выполнении обработки теми или иными способами. Экономическая точность обработки каким-либо способом характеризуется тем, что затраты при применении этого способа не превышают затрат при применении другого, пригодного для обработки той же поверхности. Такая точность достигается при нормальных условиях производства:  соответствующая квалификация рабочих;  нормальные затраты времени;  обработка ведется на типовом исправном оборудовании с применением типовой исправной технологической оснастки и инструментов. Значения экономической точности обработки поверхностей различными способами приводятся в разных технологических справочниках. Пути повышения точности механической обработки Повышение точности обычно вызывает увеличение трудоемкости и себестоимости изготовления деталей. Поэтому, разрабатывая технологическую операцию, необходимо оценить значение погрешностей, определить рациональную возможность их уменьшения или взаимной компенсации. Различные погрешности зависят от:  этапов обработки;  режимов обработки;  метода обработки;  типа и состояния станка и т.д. Основные пути повышения точности механической обработки:  повышение жесткости технологической системы;  сокращение погрешностей установки (применение принципа совмещения баз, рациональное расположение опор в приспособлении и правильный выбор места приложения и направления сил зажима; обеспечение постоянства сил зажима);  повышение точности настройки инструмента на размер;  повышение износостойкости режущих инструментов путем соответствующего подбора материала его режущей части, оптимизации режимов резания, использования СОЖ;  уменьшение влияния температурных деформаций станка, инструмента и заготовки на точность обработки;  применение средств активного контроля и различных автоматических подналадчиков, обеспечивающих необходимую поднастройку станка. ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ Технологичность конструкции изделий (ТКИ) – совокупность свойств изделия, определяющих способность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ [8]. Основные термины и определения ТКИ регламентируются [8], общие правила обеспечения ТКИ [9,11,12], а выбор показателей [10]. ТКИ отражается за счет показателей технологичности, которые делятся на:  общие;  производственные;  эксплуатационные. 1. Общие: Материалоекость – характеризует количество материала, затраченного на производство изделия, его эксплуатацию, определяемое в единицах массы [13]. Металлоекость – это воплощенные в конструкции затраты металла, необходимые для производства, эксплуатации и ремонта. ГОСТ 27782 Термины и определения Энергоемкость – это воплощенные в конструкции затраты топливно-энергетических ресурсов, необходимых для изготовления, эксплуатации и ремонта или утилизации изделия. 2. Производственные: Трудоемкость изготовления – сумма затрат труда на изготовление изделия, монтаж вне предприятия – изготовителя, технологическое и техническое обслуживание, ремонт изделия, выраженное в нормо-часах. Себестоимость изделия – важный обобщающий показатель качества. Технологическая себестоимость – суммарные затраты средств на осуществление технологических процессов изготовления изделия: S T  S M  S B  S H .P. , где S M – стоимость материалов, затраченных на изготовление изделия; S B – заработная плата производственных рабочих с начислениями; S H .P. – накладные расходы, включающие расходы на энергию, потребляемую оборудованием, на ремонт и амортизацию оборудования, инструментов, приспособлений и др. материалы, предусмотренные технологическим процессом. 3. Эксплуатационные: Средняя трудоемкость изделия в техническом обслуживании данного вида изделия во время выполнения ремонта. Отработка конструкций на технологичность Отработка конструкций на технологичность ведется по выполненным чертежам и должна предшествовать разработке технологических процессов и представляет собой часть работ по обеспечению технологичности на этапах разработки конструкции изделия и постановке её на производство. Отработка конструкций на технологичность должна производиться как конструкторами, так и технологами, а также производственниками, в процессе подготовки производства к выпуску изделия. Отработка конструкции на технологичность производится на всех стадиях разработки конструкции, при технологическом оснащении производства и изготовлении изделия. При оценке технологичности детали необходимо учитывать тип производства, технологической оснащение предприятия, вид изделия, степень его новизны и т.д. В ходе оценки технологичности оценивается: - рациональность выбранного материала для изготовления детали, его технологические свойства); - рациональность выбор заготовки (вид заготовки, КИМ и т.д.) с учетом материала детали и его технологических свойств; - технологичность формы детали (качественная оценка технологичности); - правильность простановки размеров; - рациональная точность и шероховатость поверхностей; - унификация различных элементов детали - возможность обработки поверхностей деталей стандартным инструментом и т.д. Отработка конструкции изделия на технологичность представляет собой комплекс работ по снижению трудоемкости, материалоемкости и себестоимости в процессе разработки, изготовления и эксплуатации изделия. Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной. Количественная оценка технологичности Данный вид оценки технологичности производиться, как правило, в дополнение к качественной оценке технологичности. В отличие от качественной оценки, количественная оценка технологичности осуществляется с использованием соответствующих базовых показателей технологичности с последующим сопоставлением с определенными критериями отнесения детали (по рассматриваемому показателю) к технологичной или не технологичной. Выделим основные показатели для количественной оценки технологичности: где 1. Коэффициент точности обработки. Рассчитывается по формуле: =1− , ср – средний квалитет детали. ср = ∑ ∙ ср ∑ Если K > 0,8 –деталь технологична по данному показателю. 2. Коэффициент шероховатости. Рассчитывается по формуле: Ш = ср , где Raср – средняя шероховатость детали. ∑ ∙ = ср ∑ 3. Коэффициент унификации. Рассчитывается по формуле: КУ = у , где у - количество унифицированных поверхностей (фаски, канавки, пазы, радиуса сопряжения, отверстия, шаги резьб), - общее количество поверхностей. Если значение коэффициента унификации больше 0.6 деталь можно считать технологичной по унификации конструктивных элементов детали. 4. Коэффициент стандартизации. Рассчитывается по формуле: Кст = ст , где Q ст - количество стандартных поверхностей, Q - общее количество поверхностей. За стандартные в общем случае принимаем поверхности, получение которых не требует применение специального режущего инструмента. 5. Коэффициент использования материала. Рассчитывается по формуле: КИМ = д , заг где mд - масса детали; mзаг - масса заготовки. Полученное значение Ким следует сравнить с рекомендуемыми значениями для выбранного типа производства и сделать вывод. Здесь приведены лишь основные показатели количественной оценки технологичности, которые могут быть дополнены другими показателями, в том числе может использоваться комплексный показатель. Качественная оценка технологичности В случае качественной оценки технологичности оценивается, преимущественно, форма детали и ее отдельных элементов, удобство их изготовления, контроля и т.д с учетом типа производства, применяемых средств технологического оснащения (СТО) и т.д.. При качественном анализе детали оценивают: 1. Жесткость конструкции детали. Для закрепления нежестких деталей требуются сложные и дорогие приспособления, а также значительные затраты времени на их установку на станке. Например, нежесткие валы закрепляют в центрах и одном или нескольких люнетах. При обработке нежестких деталей нельзя использовать высокопроизводительные режимы резания, т.к. увеличение подачи и глубины резания приводят к деформированию детали. 2. Удобство закрепления детали на станке. Простая конфигурация детали и развитые базовые поверхности позволяют использовать простые и дешевые универсальные приспособления: патроны, машинные тиски и т.д. 3. Размеры поверхностей деталей. Размеры поверхностей деталей должны соответствовать нормальному ряду длин и диаметров, т.к. это позволяет обрабатывать их стандартными режущими инструментами. В случае обработки детали нестандартного размера потребуется более дорогой нестандартный инструмент или дополнительные операции для получения заданного чертежом размера и формы поверхности. Так, например, размеры стандартных сверл. отверстий должны соответствовать размерам 4. Унификацию поверхностей деталей (фасок, канавок, резьб, радиусов и т.д.) (рис. 5.1). Обеспечение к снижению номенклатуры применяемого инструмента и тем самым затрат на инструмент. Рис. 5.1 Унификация поверхностей деталей (слева – не технологично, справа – технологично) 6. Стандартность поверхностей детали. Т.е. возможность обработки стандартным режущим инструментом (по форме и размерам). Например, размер отверстия должен соответствовать размеру стандартного сверла, а на дне отверстия допускается конус из под сверла. 7. Условия работы режущего инструмента при обработке конструктивных элементов детали. При обработке поверхностей деталей должна обеспечиваться плавность врезания и отвода режущего инструмента, т.е. по возможности исключаться ударные нагрузки. Отдельные участки режущей кромки должны работать в приблизительно одинаковых условиях. Значительное различие в скорости резания на кромке инструмента приводит к его неравномерному износу Конструктивные элементы деталей не должны вызывать изгибающих деформаций инструмента, особенно на их входе и выходе из заготовки. Поэтому при протягивании, сверлении, зенкеровании и развертывании поверхности, в которые врезается инструмент, должны быть перпендикулярны направлению его движения (см. рис. 5.2). Ширина фрезеруемых плоскостей детали должна быть постоянной, т.к. изменение ширины фрезерования приводит к изменению сил резания, а тем самым и качества обрабатываемой поверхности, а в ряде случаев вызывает появление вибрации при резании. Рис. 5.2 Возникновению изгибающих сил при сверлении (слева – не технологично, справа – технологично) Предпочтительнее конструктивные элементы детали, допускающие обработку напроход. Следует заменять полузакрытые пазы – сквозными. 8. Доступность конструктивных элементов детали для обработки. Свободный доступ к поверхности упрощает процесс ее обработки, поэтому при обработке внутренних торцов доступ к ним облегчает увеличение диаметра отверстия, через которое вводится инструмент. Также по возможности следует избегать обработки закрытых поверхностей (рис. 5.3). Рис. 5.3 Обработка закрытых поверхностей (слева – не технологично, справа – технологично) 9. Разграничение поверхностей с разной точностью. Значительно облегчить процесс обработки можно разграничением (например, канавками) поверхностей, обрабатываемых различными методами или на различных операциях. Рис. 5.4 Разграничение поверхностей с разной точностью (слева – не технологично, справа – технологично) 9. Конфигурацию детали в целом. Упрощение конфигурации детали позволяет облегчить процесс ее обработки, уменьшить объем материала, удаляемого в стружку. Упрощать деталь можно расчленением ее на несколько простых, с последующим их соединением запрессовкой, сваркой и т.д. 10. Возможность обработки детали за наименьшее количество установов. Особенно это важно при обработке точных поверхностей. Так, например конструкция деталей должна обеспечивать обработку отверстий за один рабочий ход, а их диаметры должны последовательно изменяться. Конкретные технологические методы обработки накладывают определенные требования к конструкции детали. Например, детали, обрабатываемые на протяжных станках, должны иметь равномерную жесткость по длине протягивания и достаточную прочность. Детали, получаемые на станках токарной группы, должны иметь максимальное число поверхностей вращения, что обеспечит их полную обработку на одном станке. Отверстия, обрабатываемые на сверлильных станках, целесообразно делать сквозными, ступенчатой формы. При проектировании детали необходимо учитывать технологические особенности станка. ГЛАВА 6. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ТИПОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН 6.1 Классификация поверхностей деталей В зависимости от служебного назначения все многообразие поверхностей деталей изделий машиностроения по ГОСТ 21495-76 подразделяются на основные, вспомогательные, исполнительные и свободные. Под основными понимают поверхности, при помощи которых определяется положение данной детали в изделии. Вспомогательными называют поверхности детали, определяющие положение всех присоединяемых деталей относительно данной. Исполнительные поверхности выполняют служебное назначение. Исполнительными являются, например, профиль зубчатого колеса, рабочая шейка вала, поверхность подшипника скольжения и т.п. Свободной называют поверхность, не соприкасающуюся с поверхностями других деталей и служащую для соединения основных, вспомогательных и исполнительных поверхностей между собой. Вследствие этого образуется необходимая для конструкции форма детали. В зависимости от типа поверхности конструктор устанавливает на нее определенные ограничения по точности обработки. Так, свободные поверхности на детали самые грубые, т.к. практически не влияют на функционирование детали в узле, а исполнительные наоборот устанавливают самыми точными. В общем же если служебное назначение детали не известно можно выделить 2 группы поверхностей детали – основные (самые точные) и неосновные. Также все поверхности детали можно классифицировать на простые элементарные поверхности ПЭП (состоящие из одной элементарной поверхности) и сложные элементарные поверхности СЭП (состоящие из нескольких элементарных поверхностей). По конфигурации поверхности детали можно классифицировать на следующие основные группы: 1. Плоские поверхности ПП; 2. Цилиндрические поверхности. В свою очередь подразделяются на наружные цилиндрические поверхности НЦП (ступени вала и т.д.) и внутренние цилиндрические ВЦП (отверстия); 3. Конусные поверхности (внутренние ВКП и наружные НКП); 4. Торцовые поверхности. Подразделяются также на наружные (НТП) и внутренние торцовые поверхности (ВТП); 5. Фаски (наружные НФас и внутренние ВФас); 6. Радиуса (наружные НРад и внутренние ВРад); 7. Пазы (П); 8. Резьбовые поверхности (внутренние ВРП и наружные НРП); 9. Шлицевые поверхности (внутренние ВШП и наружные НШП); 10. Зубчатые поверхности (внутренние ВЗП и наружные НЗП); 11. Фасонные поверхности (ФП). На основе выделенной классификации рассмотрим основные методы обработки выделенных поверхностей. 6.2 Методы обработки плоскостей Плоскости являются основными конструктивными элементами призматических деталей (типа «Корпус»). Основные точностные показатели плоскостей: Шероховатость (Ra); Точность формы (Тф) и точность взаимного расположения (Трасп.). К плоскостям могут предъявляется следующие требования по точности формы (табл. 4.1): - Плоскостность; - Прямолинейность. Данные показателя обеспечиваются в технологическом процессе правильным выбором последовательности и методов обработки. Также могут предъявляться определенные требования по точности взаимного расположения (табл. 4.1): - Параллельность; - Перпендикулярность. Данные показателя обеспечиваются в технологическом процессе, как правило, за счет оптимального базирования детали или точностью станка. Если на чертеже не указаны допуски формы и взаимного расположения основной характеристикой для выбора методов обработки плоскостей должна выступать шероховатость (Ra). В зависимости от данных параметров определяются методы обработки поверхности по рекомендациям таблицы 6.1. Строгание (рис. 6.1) применяется в Е и МС – производствах при обработке крупных корпусных деталей. Используются продольно – строгальные станки. Для обработки мелких деталей используются поперечно – строгальные станки. Строгание производится по разметке или в приспособлении. В настоящее время применяется все реже. Таблица 6.1 Основные методы обработки плоских поверхностей № п/п 1 2 3 4 5 6 7 Технол-ий метод Тип Этап обработки Параметры качества произ-ва Квалитет (усл.) Тф Rа (мкм) Черновое 14 – 12 12,5…..6,3 Фрезерование Е, С, М Получистовое 11 6,3…3,2 Чистовое 10 – 9 3,2…1,6 Повышенной точности 8 –7 1,6…..0,8 Высокой точности 6 0,8…0,4 Строгание Е, Мс Черновое 14 – 12 12,5…..6,3 Получистовое 11 6,3…3,2 Чистовое 10 – 9 3,2…1,6 Повышенной точности 8 –7 1,6…..0,8 Высокой точности 6 0,8…0,4 Протягивание Кс, М Черновое 14 – 12 12,5…..6,3 Получистовое 11 6,3…3,2 Чистовое 10 – 9 3,2…1,6 Повышенной точности 8 –7 1,6…..0,8 Высокой точности 6 0,8…0,4 Получистовое 11 6,3…3,2 Шлифование Е, С, М Чистовое 10 – 9 3,2…1,6 Повышенной точности 8 –7 1,6…..0,8 Высокой точности 6 0,8…0,4 Особо высокой 5 0,4…0,2 точности Шабрение Е, Мс Повышенной точности 8 –7 4…1 Высокой точности 6 2…4 Особо высокой 5 1…2 точности Полирование Е, С, М Отделочный до 0,02 Предварительная 6–5 0,63…0,16 Доводка Е, С, М Чистовая 5–4 0,16…0,08 Тонкая 4–3 0,08…0,02 - экономически целесообразный метод обработки Рис. 6.1 Схемы обработки плоскостей на: а – поперечно-строгальном станке; б – продольно-строгальном станке; в – долбежном станке Фрезерование: применяется во всех типах производства. В настоящее время является наиболее универсальным и широко применимым методом обработки плоских поверхностей. Процесс фрезерования Фрезерованием называют операцию механической обработки резанием, при которой многолезвийный инструмент — фреза, вращающаяся относительно оси (главное) движение, обрабатывает заготовку, перемещающуюся поступательно (движение подачи). Движение подачи может быть направлено против вращения фрезы (встречное) или по направлению вращения фрезы (фрезерование по подаче, попутное). Возможности фрезерования в настоящее время очень широки и позволяют получать очень сложные фасонные поверхности, особенно если это позволяет кинематика станка. Это объясняется и большим разнообразием конструкций фрез (рис. 6.2.). а) б) г) в) д) Рис. 6.2 Фрезы: а – торцевая (сборная); б – концевая; в – цилиндрическая; г – сферическая; д – дисковая (сборная) Схемы обработки плоских поверхностей на фрезерных станках приведены в п. 2.3. Протягивание. При наружном протягивании плоских и фасонных поверхностей на горизонтально-протяжных или вертикально-протяжных станках главное движение совершает инструмент-протяжка (рис. 6.3) или заготовка. Конструктивно протяжка для обработки плоскостей ничем не отличается от протяжки для обработки внутренних цилиндрических поверхностей и включает те же основные конструктивные элементы – режущую часть и калибрующую части. Плоские поверхности на протяжных станках обрабатываются сразу по всей ширине обрабатываемой поверхности, поэтому ширина зуба протяжки несколько больше, чем ширина обрабатываемой поверхности. Припуски на наружное протягивание достигают 2…6 мм. Протягивание наружных плоских поверхностей (как и фасонных) благодаря высокой производительности и низкой себестоимости обработки находит все большее применение в крупносерийном и массовом производстве; этот метод экономически выгоден, несмотря на высокую себестоимость оборудования и инструмента. а) б) в) г) Рис. 6.3 Схемы плоских протяжек: а – обычная; б-г – прогрессивные Шабрение – отделочный метод обработки только для плоскостей. Основная характеристика, обеспечиваемая данным методом – это точность формы – отклонение от плоскостности. Инструмент – шабер. При шабрении снимается слой металла от 5 до 10 мкм. Общий припуск под шабрение от 0,05 до 0,15 мм. Качество обработки при шабрении оценивается с помощью контрольной плиты 25х25 мм, на которую наносят тонкий слой краски. Контрольная плита с краской накладывается на контролируемую поверхность и перемещается по ней. Потом плита снимается, а на поверхности рассматривают пятна (их количество). Точная обработка, если на поверхности ~25 пятен, не точная обработка – 3…5 пятен. Шлифование. Является практически единственным методом окончательной обработки плоских поверхностей (особенно закаленных). Производится на плоскошлифовальных станках, работающих по принципу возвратно-поступательного или вращательного движения рабочего стола. Обрабатываемая заготовка устанавливается, как правило, на магнитном столе. Шлифовальные круги имеют различную твердость, связующее вещество, структуру размер зерна, форму и т.д. И в том и другом случае обработка заготовок производится периферией или торцом шлифовального круга. Обработка заготовок шлифованием производится с применением СОЖ. Схемы обработки плоских поверхностей на шлифовальныхх станках приведены в п. 2.2. Полирование. Отделочный метод обработки плоских поверхностей. Применяется в том случае, когда необходимо получить поверхность с невысокими параметрами шероховатости Rа= 0,16 – 0,02 мкм. Обрабатывающий инструмент – эластичные шлифовальные круги из войлока, резины, ткани и т.д., на которые наносится абразивная паста. Обработка ведется как на специальных полировальных станках, также можно использовать плоскошлифовальные станки. 6.3 Методы обработки цилиндрических поверхностей Цилиндрические поверхности являются основными поверхностями деталей типа «вал», «втулка», т.е. тел вращения. Основной точностной характеристикой цилиндрических поверхностей является точность размера (Тр). Шероховатость (Ra) в свою очередь связана с точностью размера (см. п. 1.5). Так по соотношению точности и шероховатости определяется окончательный этап обработки поверхности (основной или отделочный) (см. п. 1.5) Точность формы (Тф) и точность взаимного расположения (Трасп.) также необходимо учитывать при выборе метода обработки. К цилиндрическим поверхностям могут предъявляется следующие требования по точности формы (табл. 4.1): - Круглости; - Цилиндричности; - Профиля продольного сечения; Данные показателя обеспечиваются в технологическом процессе правильным выбором последовательности и методов обработки. Также могут предъявляться определенные требования по точности взаимного расположения (табл. 4.1) и суммарные допуски (например, биение). Данные показатели обеспечиваются в технологическом процессе, как правило, за счет оптимального выбора схемы базирования детали и точностью станка. Если на чертеже не указаны допуски формы и взаимного расположения основной характеристикой для выбора методов обработки цилиндрических поверхностей должна выступать точность размера, выраженная квалитетом (IT). Т.к. цилиндрические поверхности обрабатываются совместно с прилегающими торцами детали, их обработку рассмотрим также в этом разделе. 6.3.1 Методы обработки наружных цилиндрических поверхностей В зависимости от точности выполняемого размера и других точностных параметров (Ra, Тф) определяется последовательность обработки поверхностей на основных этапах, а в случае необходимости выделяется отделочный этап. Для выбора методов обработки можно пользоваться рекомендациями, приведенными в таблице 6.2. Используемая технологическая оснастка при обработке НЦП приведена в п. 2.1. Точение НЦП и подрезание торцев. Данный метод обработки является наиболее универсальным и применяется во всех типах производства. Точением можно получить достаточно точные НЦП (до IT6 и Ra0.4), однако для этого необходимо применение станков высокой точности и специальных режущих инструментов. В связи с этим точение является экономически оправданным и гарантирует качество получаемых поверхностей до чистового этапа (IT9, Ra1,6). Точение НЦП под резьбу имеет определенные особенности, связанные с тем, что точность НЦП определяется точностью резьбы и регламентируются ГОСТ 19258 для метрических резьб. В табл. 6.2 приведены лишь ориентировочные данные. Шлифование. Детали обрабатываются на круглошлифовальных и бесцентровошлифовальных станках (см. п. 2.2) специальными шлифовальными кругами. Шлифовальные круги отличаются по геометрической форме, материалу абразивного зерна (электрокорунд, карбид кремния и др.), величине абразивного зерна (зернистости круга), твердости, связке и точности. Применение определенного шлифовального круга для обработки поверхности зависит от обрабатываемого материала и технических требований к качеству обработки. Таблица 6.2 Основные методы обработки наружных цилиндрических поверхностей № Технологический Тип п/п метод произ-ва Этап обработки Параметры качества Квалитет Rа (мкм) Основные этапы обработки НЦП Черновое 14 – 12 * 12,5...6,3 1 Точение НЦП Е, С, М Получистовое 11 * 6,3…3,2 и подрезание Чистовое 10 – 9 * 3,2…1,6 торцев Повышенной точности 8 –7 * 1,6…..0,8 Высокой точности 6 * 0,8…0,4 2 Точение НЦП под Е, С, М Черновое (7h-8h) 14 – 12 * 12,5…6,3 резьбу Получистовое (6h) 11 * 6,3…3,2 Чистовое (6h-6g) 10 – 9 * 3,2…1,6 Повышенной точности (4…5h) 8 –7 * 1,6…0,8 3 Шлифование Е, С, М Получистовое (для деталей в 11 * 6,3…3,2 высокой твердостью >40HRC) Чистовое (для деталей в 10 – 9 * 3,2…1,6 высокой твердостью >40HRC) Повышенной точности 8 –7 * 1,6...0,8 Высокой точности 6 * 0,8…0,4 Особо высокой точности 5 * 0,4…0,2 Отделочные этапы обработки НЦП № Технологический Квалитет (усл.) Тф (мкм) Rа п/п метод (мкм) 4 Доводка 1,0…3,0 * 0,05…0,1 5 Полирование 0,1…0,4 * 6 Суперфиниширование 0,025…0,1 * * - основная характеристика - - не изменяемая характеристика - экономически целесообразный метод обработки Так, зернистость шлифовального круга чаще всего выбирают исходя из требуемой шероховатости поверхности на данном этапе (табл. 6.3). Таблица 6.3 Выбор зернистости шлифовального круга Схемы обработки НЦП на шлифовальных станках приведены в п. 2.2. Доводка (притирка). Окончательная (отделочная) обработка деталей тел вращения, обеспечивающая высокую точность геометрической формы (до 1 мкм) и параметры шероховатости поверхности до Ra 0,05 мкм. Метод характеризуется одновременным протеканием в зоне обработки механических, химических и физико-химических процессов, связанных с применением для обработки абразивных паст, имеющих сложный состав. В состав паст входят: абразивные материалы, поверхностно-активные вещества, смазки и отвердители. Принципиальная схема процесса доводки показана на рисунке 6.4. 1 – деталь; 2 – стружка; 3 – притир; 4 – абразив; 5 – связующая жидкость Рис. 6.4. Схема доводки Абразивные бруски (притиры) закрепляются в специальных оправках, которые обеспечивают силу прижима притиров (F) к обрабатываемой поверхности. Вращательное движение, как правило, совершает деталь, возвратно-поступательное оправка. Полирование. Применяется для получения параметров шероховатости поверхности до Ra0,02. На точность размеров и геометрическую форму обработанной поверхности полирование влияния не оказывает, т.к. припуск снимается в пределах шероховатости. Производится полирование либо на специальных полировальных станках, либо на токарных или шлифовальных станках. В качестве обрабатывающего инструмента используют полировальные круги из войлока, фетра, резины или тканевые круги, на поверхности которых наносится абразивная паста, как для доводки. Схемы обработки при этом аналогичны схемам при шлифовании (см. п. 2.2). Суперфиниширование. Процесс отделочной обработки поверхностей деталей машин мелкозернистыми абразивными брусками. Характерным признаком процесса является колебательное движение брусков с частотой от 500 до 3000 дв.ход/мин и амплитудой 2-5 мм. В процессе обработки заготовка вращается со скоростью 10001500 об/мин (рис. 6.5). а) б) Рис. 6.5. Схема суперфиниширования (а) и варианты инструментов для суперфиниширования (б) При этом, как и в случае полирования снимается незначительный припуск, что почти не оказывает влияния на точность размера. После суперфиниширования можно получить обработанную поверхность с шероховатостью до Ra0,025 мкм практически без волнистости и минимальной огранки, а также позволяет удалить дефектный слой после шлифования. Всё это вместе с возможностью управления направлением и формой микронеровностей делает суперфиниширование наиболее эффективным для обработки подшипников качения, штоков, поршней, калибров и других ответственных деталей. 6.3.2 Методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей В зависимости от точности выполняемого размера и других точностных параметров (Ra, Тф) определяется последовательность обработки поверхностей на основных этапах, а в случае необходимости выделяется отделочный этап. Для выбора методов обработки ВЦП можно пользоваться рекомендациями, приведенными в таблице 6.4. Используемые приспособления для закрепления детали при обработке ВЦП приведены в п. 2.1, режущий инструмент в п. 2.4. Таблица 6.4 Основные методы обработки внутренних цилиндрических поверхностей № Технологический Тип Этап обработки п/п метод произ-ва Основные этапы обработки НЦП Сверление ВЦП Черновое 1 при l/d<3 Е, С, М Получистовое Чистовое Повышенной точности 2 Сверление ВЦП Е, С, М Черновое при l/d>3 Получистовое Чистовое 3 Зенкерование ВЦП Е, С, М Черновое (по готовому отв.) Получистовое Чистовое 4 Развертывание Е, С, М Чистовое ВЦП Повышенной точности Высокой точности 5 Растачивание и Е, С, М Черновое подрезание Получистовое внутренних торцев Чистовое Повышенной точности Высокой точности 6 Фрезерование ВЦП С, М Черновое Получистовое Чистовое Повышенной точности 7 Протягивание ВЦП Кс, М Черновое Получистовое Чистовое Повышенной точности 8 Шлифование ВЦП Е, С, М Получистовое (для деталей в высокой твердостью >40HRC) Чистовое (для деталей в высокой твердостью >40HRC) Повышенной точности Высокой точности Параметры качества Квалитет Rа (мкм) 14 – 12 11 10 – 9 8 –7 14 – 12 11 10 – 9 14 – 12 11 10 – 9 10 – 9 8 –7 6 14 – 12 11 10 – 9 8 –7 6 14 – 12 11 10 – 9 8 –7 14 – 12 11 10 – 9 8 –7 11 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 12,5…6,3 6,3…3,2 3,2…1,6 1,6…0,8 12,5…6,3 6,3…3,2 3,2…1,6 12,5…6,3 6,3…3,2 3,2…1,6 3,2…1,6 1,6…0,8 0,8…0,4 12,5…6,3 6,3…3,2 3,2…1,6 1,6…0,8 0,8…0,4 12,5…6,3 6,3…3,2 3,2…1,6 1,6…0,8 12,5...6,3 6,3…3,2 3,2…1,6 1,6...0,8 6,3…3,2 10 – 9 * 3,2…1,6 8 –7 6 * 1,6...0,8 * 0,8…0,4 Окончание табл. 6.4 Отделочные этапы обработки НЦП № Технологический Квалитет Тф (мкм) п/п метод 9 Хонингование 5…7 1,0…10,0 10 Доводка (притирка) 5…7 1,0…3,0 11 Полирование - Rа (мкм) * * 0,02…0,4 0,05…0,1 0,1…0,4 * * - основная характеристика - - практически не изменяемая характеристика - экономически целесообразный метод обработки Особенности обработки при сверлении, зенкеровании, развертывании отверстий, а также при получении фасок в отверстиях и площадок, а также соответствующие схемы обработки приведены в п. 2.4. Фрезерование ВЦП применяется достаточно часто для получения отверстий, преимущественно до 9 квалитета, а в ряде случаев и точнее. Появление фрез с возможностью сверления позволяет вести фрезерование без получения предварительно просверленного отверстия. Это практически не заменимый метод для получения отверстий без конуса (с плоским дном). Фрезерование, как правило, производиться по круговой (винтовой) интерполяции (рис. 6.6). С учетом возможностей современного оборудования и режущего инструмента является весьма производительным методом и часто применяется для обработки отверстий большого диаметра, когда применение других методов не возможно. а) б) Рис. 6.6. Фрезерование (а) и расфрезерование (б) ВЦП Протягивание ВЦП. Применяется в СС, Кс и М производствах. Производительность в 8-9 раз выше, чем при развертывании. Различают две разновидности протягивания:  свободное;  координатное. При свободном протягивании обрабатывают круглые, шлицевые и фасонные поверхности. Базой является само обрабатываемое отверстие. При свободном протягивании формируются: Тр (точность размера) и Тф (допуски формы). Деталь не закрепляется. Не формируется Трасп. (допуски расположения). Координатное протягивание применяется тогда, когда требуется выдержать размер, точность формы и расположения (Тр; Тф; Трасп.). Это осуществляется с помощью специальных приспособлений. Схема обработки при протягивании и протяжка, показаны на рис. 6.7. а) б) Рис. 6.7. Схема обработки при протягивании (а) и применяемый режущий инструмент (протяжка) (б) Внутреннее шлифование. Применяется для окончательной обработки отверстий, конусных поверхностей и внутренних фасонных поверхностей. При внутреннем шлифовании применяют более мягкие круги, чем при наружном. Внутреннее шлифование малопроизводительный процесс и соответственно дорогой. Поэтому его применяют в тех случаях, когда другие виды обработки (развертывание, протягивание, растачивание) применять не выгодно: отверстие с пазом, большого диаметра, при обработке деталей с высокой твердостью. Схема обработки при внутреннем шлифовании показана на рис. 22 в п. 2.2. Хонингование. Хонингование отверстий применяется для получения высокой точности формы и малой шероховатости. Осуществляется инструментом – хоном (рис. 6.8). Хон – это головка, оснащенная абразивными брусками в количестве от 6 до 12. Выполняется на специальных хонинговальных станках, хон при этом в шпинделе крепится шарнирно. Формируются Тр и Тф, а Трасп не исправляется. Бруски прижимаются к обрабатываемой поверхности с определенным давлением 5...12 кг 2 (45...110 Н 2 ) . Применяется в КС, С, см см М производствах при обработке черных металлов не рекомендуется. металлов. Для цветных Рис. 6.8.Инструменты для хонингования Доводка (притирка). Метод обработки аналогичен описанному в 6.3.1. Принципиальная схема метода и применяемый инструмент (притир) показаны на рис. 6.9. Основные характеристики: Тр и Тф, а Трасп – не обеспечивается. а) б) Рис. 6.9.Схема доводки отверстия (а) и применяемый инструмент (притир) (б) 6.4 Методы обработки резьбовых поверхностей Резьбовые поверхности в машиностроении занимают большое место. Они различаются по назначению, по форме образующей поверхности, по расположению (наружные, внутренние), по форме профиля, по количеству заходов, по направлению нарезки, по системе размерностей (метрические, дюймовые), по точности. Типы резьб показаны в табл. 6.5. Оценка точности резьбовых поверхностей идёт в степенях точности с 3 по 10. Основные технологические требования при изготовлении резьбовых поверхностей должны определять точность по среднему поверхности. диаметру, шагу, углу профиля, шероховатости Таблица 6.5 Типы резьб, стандарт на профиль и условное обозначение Не смотря на большое разнообразие типов резьб, наибольшее распространение получила метрическая резьба. Способы получения резьб одинаковые для различных типов резьб, отличается только профиль режущего инструмента. Способ получения резьбы в большой степени зависит от типа производства, т.к. различные способы обеспечивают различную производительность, а также от необходимой точности резьбы. Основные способы получения резьб приведены в табл. 6.6. Таблица 6.6. Основные способы получения резьб № Способ нарезания Тип Вид резьбы п.п. резьбы производства 1 Точение резьбовым Е, С Наружная и резцом внутренняя 2 Нарезание резьбы Е, С, М Внутренняя метчиком 3 Резьбонарезание плашкой Е, Мс Наружная резьба 4 Резьбовыми Е, Мс Наружная резьба гребенками 5 Нарезание дисковой Е, Мс Наружная и фрезой внутренняя 6 Нарезание резьбовой Е, С, М Наружная и фрезой внутренняя 7 Вихревое нарезание Е, С, М Наружная и резьбы внутренняя 8 Накатывание резьбы Кс, М Наружная и внутренняя 9 Шлифование резьбы Е, С, М Наружная и внутренняя Наименьшая степень точности 4 4 6 7 5 5 4 4 4 Точение резьбовым резцом [14]. Нарезание резьбы резцами производится на токарно-винторезных станках, станках с ЧПУ. Деталь, установленная в патроне или центрах и совершает главное вращательное движение. Резец, закрепленный в резцедержателе или револьверной головке, перемещается вдоль образующей резьбы, причем эти движения строго согласованы: за один оборот детали резец перемещается на величину шага резьбы (So=P). Схема обработки при нарезании резьбы резцом показана на рис. 6.10. Обработка резьбы чаще всего проводиться за несколько проходов. При этом общая глубина нарезания для метрической резьбы составляет t~0.54·P. За один проход рекомендуется снимать 0,1…0,2 мм. Данный метод нарезания является наиболее распространенным в современном машиностроительном производстве при обработке на станках торной группы. а) б) Рис. 6.10.Схема обработки резьбы: а – за один проход; б – за несколько проходов Существуют три основных метода врезания при точении резьбы (рис. 6.11): одностороннее боковое врезание, радиальное врезание и двустороннее боковое врезание. Метод врезания определяет, как пластина врезается в материал заготовки для получения резьбы определённого профиля. а) б) в) Рис. 6.11 методы врезания при нарезании резьбы: а – боковое одностороннее; б – радиальное; в – двусторонее боковое Одностороннее боковое врезание – наиболее оптимальный метод, обеспечивающий максимальную стойкость инструмента и оптимальный контроль над стружкодроблением. Большинство станков с ЧПУ имеют стандартный цикл резьбонарезания, использующий этот метод врезания, который немного модифицирован (изменён угол) во избежание трения кромки пластины о поверхность детали. Двустороннее боковое врезание – первый выбор для нарезания крупных резьб (рекомендуется для резьб с шагом более 5 мм. Радиальное врезания практически единственно возможный метод для станков без ЧПУ. Нарезание резьбы метчиком может выполняться вручную или с использованием станков различного типа (сверлильных, токарных и др.). Рабочими инструментами, которые выполняют основную работу по нарезанию внутренней резьбы, являются машинно-ручные или машинные метчики. Диаметр отверстия под нарезание метрической резьбы выполняется согласно требованиям ГОСТ 19257. Инструмент (метчик) и схема нарезания резьбы метчиком представлена в п. 2.4 на рис. 43. Нарезание резьбы плашкой. Для нарезания наружной резьбы на винтах, болтах, шпильках и других деталях применяют плашки (рис. 6.12). Участок детали, на котором необходимо нарезать резьбу плашкой, предварительно обрабатывают. Диаметр обработанной поверхности должен быть несколько меньше наружного диаметра резьбы: на 0,1—0,2 мм для метрической резьбы диаметром 6—10 мм, на 0,12—0,24 мм для резьбы диаметром 11 —18 мм, на 0,14—0,28 мм для резьбы диаметром 20—30 мм. Для образования захода резьбы в начале нарезаемой поверхности снимают фаску, соответствующую высоте профиля резьбы. Плашку устанавливают в плашкодержатель (патрон), который закрепляют в пиноли задней бабки или в гнезде револьверной головки или в специальном держателе. Схема обработки и применяемый инструмент (плашка) показаны на рис. 6.12. Рис. 6.12 Нарезание резьбы плашкой Резьбонарезные гребёнки представляют собой как бы несколько резьбовых резцов, соединённых вместе в ряд (от 2 до 8) (рис. 6.13). Гребёнки имеют режущую часть со срезанными зубьями (приёмная часть). Обычно это 2-3 зуба и направляющую часть – это остальные зубья. Благодаря наличию нескольких зубьев, гребёнка не требует большого числа проходов, как резьбовой резец, и, следовательно, даёт большую производительность. В целом же схема обработки аналогична схем обработки резьбовым резцом. Нарезание резьбы дисковой фрезой. Дисковая фреза устанавливается под углом, равным углу подъёма нитки нарезаемой резьбы. Резьбы с крупными шагами нарезают коническими профильными фрезами с поочерёдной обработкой одной, а затем другой стороны нитки. Трапецеидальные и прямоугольные резьбы с крупными шагами фрезеруют дисковыми фрезами предварительно, а чистовые проходы делают резьбовыми резцами. Схема обработки дисковой фрезой приведена на рис. 6.13 а. Данный метод нарезания резьбы в настоящее время применяется достаточно часто как для нарезания наружной, так и для нарезания внутренней резьбы без наклона фрезы (рис. 6.13 б), при этом движение подачи по винтовой интерполяции совершает фреза. Данный метод чаще всего применяется на станках с ЧПУ, как токарно-фрезерных, так и фрезерных. а) б) Рис. 6.13. Нарезание резьбы дисковой фрезой: а – с наклоном врезы; б – без наклона фрезы (на примере фрез SandvikCoromant) Нарезание резьбы резьбофрезой. При зубофрезеровании профиль резьбы формируется в результате кругового врезания вращающегося инструмента (винтовой интерполяции). В этом случае величина линейного перемещения инструмента за один оборот So определяет шаг резьбы. В отличие от нарезания резьбы дисковой фрезой резьбофрезы имеют позволяют получить за один оборот сразу несколько впадин резьбы за счет своей конструкции (рис. 6. 14). Длинные резьбы нарезаются за несколько проходов по глубине. Хотя фрезерование резьбы не так широко распространено, как точение, оно позволяет достигать высокой производительности при выполнении определённых операций [14]. Рис. 6.14. Фреза резьбовая Накатывание резьбы. Производится на резьбонакатных станках плоскими плашками или накатными роликами. Наибольшее распространение получил способ накатывания резьбы двумя роликами. Обработка происходит за счет пластического деформирования и одновременно профилирования заданного участка заготовки накатным резьбовым инструментом. Процесс обработки аналогичен бесцентровому шлифованию наружных цилиндрических поверхностей. Обрабатываются резьбы диаметром от 0,3 до 150 мм. Применяется в крупносерийном и массовом производствах. Вихревое нарезание резьбы. Это достаточно быстрый и точный метод резьбоформирования. Особенно широко применяется на заготовках большой длины и малого диаметра, особенно из туднообрабатываемых материалов. С помощью головки для вихревого нарезания резьбы со сменными пластинами (рис. 6.15 а) возможно изготовление широкого спектра деталей. Обработка выполняется при эксцентриковом вращении вихревой головки вокруг медленно вращающейся заготовки (рис. 6.15 б). При этом происходит перемещение заготовки или головки в продольном направлении соответственно требуемому шагу резьбы на оборот заготовки. Рис. 6.15. Инструмент для вихревого нарезания резьбы (а) и схема обработки (б) Шлифование резьбы. Обеспечивает более высокую точность всех параметров резьбы. Применяется для обработки наружной и внутренней резьбы на специальных резьбошлифовальных станках. Основными способами шлифования резьбы являются: шлифование однопрофильным (рис. 6.16 а) и многопрофильным (рис. 6.16 б и в) шлифовальными кругами. Первый способ применяется для обработки резьбы ответственных деталей и является наиболее универсальным и точным. Он применяется для шлифования резьбовых предельных калибров пробок, колец и других особо точных деталей. а) б) в) Рис. 6.16. Шлифование резьбы однопрофильным (а) и многопрофильным шлифовальным кругом (б, в) Многопрофильные шлифовальные круги имеют заходную конусную часть. При продольном движении подачи в обработке принимают участие все нити шлифовального круга. При врезном шлифовании (рис. 6.16 б), когда ширина шлифовального круга больше длины заготовки, время обработки меньше а, следовательно, и производительность выше. Это достигается за счет того, что заготовка должна переместиться в продольном направлении всего на один шаг резьбы. 6.5 Методы обработки пазов В данном пункте будут рассмотрены методы обработки преимущественно шпоночных пазов, как основных представителей конструктивных элементов деталей. 6.5.1 Основные сведения о шпоночных соединениях Шпоночные соединения (рис. 6.17) предназначены для получения разъёмных соединений, передающих крутящие моменты. Они обеспечивают вращение зубчатых колес, шкивов и других деталей, монтируемых на валы по переходным посадкам, в которых наряду с натягами могут быть зазоры. Размеры шпоночных соединений стандартизированы. Рис. 6.17. Шпоночное соединение Конструкции шпоночных соединений надежны и прочны. Они легко собираются и разбираются. Отличаются низкой стоимостью. Их легко изготавливать. В тоже время, эти соединения обладают определенными недостатками, среди которых наиболее существенными будут ослабление сечения вала и ступицы и децентровка оси вала относительно оси ступицы. То есть относительное смещение осей ступицы и вала наполовину диаметрального зазора. Кроме того, в углах шпоночного паза создается высокий уровень напряжений. Таким образом (см. рис. 6.17) для реализации шпоночного соединения необходимо получить шпоночный паз на валу и в отверстии втулки. При этом шпоночный паз на валу может быть различного исполнения. Среди основных исполнений паза можно выделить два основных исполнения, а именно призматический (рис. 6.18 а) и сегментный (рис. 6.18 б) паз. Также будет рассматривать открытые (сквозные) шпоночные пазы (допускающие сквозную обработку) и закрытые пазы, т.к. технология их обработки может различаться. Паз же в отверстии втулки, как правило, выполняется сквозным. а) б) Рис. 6.18. Виды шпоночных пазов Основные требования к изготовлению шпоночных пазов:  обеспечение симметричности;  точности паза по ширине IT9;  точности паза по глубине IT11. Размеры и требования к точности шпоночных пазов указаны в ГОСТ23360. 6.5.2 Типовые методы обработки шпоночных пазов Основные способы получения шпоночных пазов приведены в табл. 6.7. Таблица 6.7. Основные способы получения шпоночных пазов № Способ обработки Тип Вид паза Параметры качества п.п. паза производства IT Ra 1 Фрезерование Е, С Открытые и закрытые 9 1,6 концевой фрезой призматические 2 Фрезерование Е, С Призматические 9 1,6 дисковой фрезой открытые, с радиусным выходом и сегментные 3 Долбление Е, Мс Открытые 9 1,6 призматические 4 Протягивание С, М Открытые 7-8 0,8 призматические Среди способов обработки шпоночных пазов 1 и 2 являются основными для получения шпоночных пазов на валах, а 3 и 4 в отверстиях ответных деталей (напр. зубчатых колес). Фрезерование паза концевой фрезой является основным и практически единственным способом получения призматических шпоночных пазов на валах. В массовом и крупносерийном производстве шпоночные пазы для призматических шпонок обрабатывают на шпоночно-фрезерных станках (рис. 6.19 б) специальной двухперой концевой фрезой (рис. 6.19 а). а) б) Рис. 6.19 Двухперая шпоночная фреза (а) и схема фрезерования на шпоночно-фрезерных станках В единичном и мелкосерийном производствах обработку шпоночных пазов производят на универсальных вертикально-фрезерных станках (рис. 6.20 а) и станках с ЧПУ многозубыми концевыми фрезами (рис.6.20 б). Диаметр фрезы для обработки на станке с ЧПУ, как правило, берут меньше, чем ширина паза (см. рис. 6.20 б). а) б) Рис. 6.20. Схема фрезерования на универсальном вертикально-фрезерном станке (а) и на станках с ЧПУ (б) Фрезерование дисковой фрезой. Фрезерование пазов для сегментных шпонок производят специальной дисковой фрезой на фрезерных станках (рис. 6.21 а). Также данный метод используют для фрезерования призматических открытых (сквозных) пазов (рис. 6.21 в), а также призматических пазов допускающих выход по радиусу (рис. 6.21 б). а) б) в) Рис. 6.21. Схема фрезерования на горизонтально-фрезерном станке сегментного паза (а), призматического паза допускающего выход по радиусу (б) и сквозного паза (в) Долбление используется для получения сквозных пазов в условиях единичного и мелкосерийного производства на долбежных станках (рис. 6.22 а). Обработка пазов, как правило, осуществляется за несколько проходов по глубине. Протягивание. В массовом и крупносерийном производстве шпоночные пазы обрабатывают на специальных протяжных станках (рис. 6.22 б). Главное движение — прямолинейное движение протяжки; движение подачи отсутствует, возобновление процесса резания обеспечивается подъемом на зуб. а) б) в) Рис. 6.22. Схема долбления (а) и схема протягивания паза (б) и применяемый инструмент (протяжка) (в) 6.6 Методы обработки шлицевых поверхностей 6.6.1 Основные сведения о шлицевых соединениях Шлицевые соединения широко применяются в автомобиле и тракторостроении для передачи крутящего момента с вала на шестеренку и наоборот. Шлицевые соединения образуются выступами-зубьями на валу, входящими во впадины соответствующей формы в ступице. По сравнению со шпоночными, шлицевые соединениями обладают более высокой нагрузочной способностью, усталостной прочностью и точностью центрирования валов и устанавливаемых на нем деталей. Кроме того, они менее чувствительны к динамическим и переменным нагрузкам. Форма шлицев бывает прямобочная, эвольвентная и треугольная и трапецеидальная (рис. 6.23) Наиболее распространено применение прямоугольных шлицев. Допуски и посадки этого вида шлицевого соединения стандартизованы. а) б) в) Рис. 6.23. Основные формы шлицев: а – прямобочная; б – эвольвентная; в – с треугольными шлицами Допуски и посадки шлицевых соединений зависят от их назначения и принятой поверхности центрирования втулки относительно вала. Стандартом предусматриваются три способа центрирования: по поверхностям диаметрами d или D и по боковым поверхностям зубьев, т. е. по размеру b (см. рис. 6.24). а) б) в) Рис. 6.24. Способы центрирования в прямобочных шлицевых соединениях: а  по наружному диаметру D; б  по внутреннему диаметру d; в  по боковым сторонам зубьев b Центрирование по D является наиболее простым и экономичным, применяется, когда втулка термически не обрабатывается (сырая) или когда твердость ее материала после термообработки допускает калибровку протяжкой, а вал фрезеруется до окончательных размеров зубьев и по наружному диаметру шлифуется на обычном круглошлифовальном станке. Применяется наиболее часто в крупносерийном производстве для незакаленных, неподвижных соединений. Центрирование по d применяется при закаленных, подвижных соединениях, когда после операции протягивания отверстие втулки закаливается до высокой твердости (свыше 40 HRC), ее внутренний диаметр (отверстие) шлифуется на внутришлифовальном станке. Окончательно диаметр d вала обрабатывается на шлицешлифовальном станке. Центрирование по боковой поверхности шлиц b применяется для передачи больших крутящих моментов, при знакопеременных нагрузках (при работе с реверсом). Этот метод центрирования широко используется в автомобилестроении. Пазы вала шлифуют по боковым сторонам. Отверстие во втулке обеспечивается протягиванием щлицевой протяжкой. Выбор способа центрирования шлицевого соединения, определяет технологию обработки шлицевых поверхностей, т.к. центрирующие элементы обрабатываются наиболее точно (IT 7…10). По нецентрирующим диаметрам предусматриваются зазоры при любом виде центрирования. Поля допусков нецентрирующих диаметров: d – у вала b12, у втулки – Н11; D – у вала а11, у втулки – Н12. Размеры и требования к точности шлицевых прямобочных поверхностей приведены в ГОСТ 1139. 6.6.2 Типовые методы обработки шлицевых поверхностей Таким образом, в зависимости от выбранного способа центрирования и требований к точности шлицев необходимо выбрать метод получения шлицевой поверхности на валу и в отверстии с учетом типа производства. Основные способы получения шлицевых поверхностей приведены в табл. 6.8. Фрезерование шлицев осуществляется по различным схемам (рис. 6.25). Наиболее простым методом является фрезерование дисковой фрезой (рис. 6.25 а). Данный метод может быть реализован, например на горизонтально-фрезерном и на вертикально-фрезерном станке. При этом фреза совершает вращательное движение, деталь движение подачи и делительное движение после выполнения одной впадины на 1/Z оборота детали. Таблица 6.8. Основные способы получения шлицевых поверхностей № Способ обработки Тип Обрабатываемая Параметры качества п.п. производства поверхность IT Ra 1 Фрезерование Е, С Шлицы на валу 9…11 1,6…3,2 дисковой и фасонной концевой фрезой 2 Шлицевой червячной С, М Шлицы на валу 8…9 1,6 фрезой 3 Протягивание Кс, М Шлицы на валу и в 6…7 0,4…0,8 отверстии 4 Строгание Кс, М Шлицы на валу 7…8 0,8…1,6 5 Долбление С Шлицы в отверстии 7…8 0,8…1,6 6 Накатывание С, М Шлицы на валу 7…8 0,8…1,6 7 Шлифование Е, С, М Шлицы на валу 7…8 0,2…0,8 а) б) в) г) Рис. 6.25. Схемы фрезерования шлицевых поверхностей на валах Также используется метод фрезерования фасонной концевой фрезой (рис. 6.25 б). Данные методы обладают достаточно низкой производительностью, в связи, с чем оправданны для единичного и серийного производства. Данные методы могут быть запрограммированы при обработке на токарно-фрезерных станках. Их недостатками являются накопление в процессе обработки значительных погрешностей по шагу зубьев, а также применение дорогостоящего фасонного инструмента. Примерно в 2 раза большей производительностью обладает метод фрезерования парными модульными фрезами (рис. 6.25 в). В данном случае проходит одновременная обработка двух впадин зубьев. Однако, как и для ранее представленных методов накапливается погрешность по шагу зубьев. В ряде случаев осуществляется раздельное фрезерование боковых граней и дна впадины зубьев набором фрез (рис. 6.25 г). Данный метод позволяет использовать более простые конструкции фрез, однако его производительность низка. В связи с этим данный метод оправдан только для условий мелкосерийного производства. Большую производительность и минимизующую погрешность по шагу обеспечивает метод фрезерования с использованием специальной червячной фрезы (рис. 6.26) методом обкатки вокруг заготовки. Фреза, вращаясь вокруг своей оси, перемещается вдоль вала, который медленно проворачивается. Данный метод оправдан в условиях крупносерийного и массового производства. Рис. 5.26 Схема фрезерования шлицев червячной фрезой Строгание шлицев. Производится специальными строгальными головками, в которых количество резцов соответствует количеству канавок (впадин зубьев), а профиль резцов соответствует профилю шлицев (рис. 5.27). Зубья головки после каждого прохода с подачев вдоль оси детали (Sпр.) получают радиальное перемещение к центру на глубину резания (Sвр.). Таким образом, так как зубья нарезаются одновременно все, производительность обработки данным методом выше, а погрешность по шагу зубьев минимизирована. Обработка данным методом производиться на специальных шлицестрогальных станках. 1 – обрабатываемая деталь; 2 - резцы; 3 – конический сегмент; 4 – обойма с конической поверхностью; 5 - корпус Рис. 5.27. Схема обработки шлицев строганием Накатывание шлицев валов без нагрева детали осуществляется роликами, имеющими профиль, соответствующий форме поперечного сечения шлицев. Вращающиеся на осях ролики (диаметр до 100 мм) по одному на каждый шлиц расположены радиально в сегментах 4 массивного корпуса 1 накатной головки (рис. 5.28). Рис. 5.28. Схема накатной головки для шлиценакатного станка При передвижении головки по детали 3 свободно вращающиеся ролики 2, вдавливаясь в поверхность вала, образуют на ней шлицы, соответствующие по форме профилю ролика 2. Все шлицы накатываются одновременно без вращения детали. Данный способ обработки реализуется на специальных станках для накатывания шлицев. Каждый ролик независимо регулируется на требуемую высоту. Головка как самостоятельный узел снимается со станка, не нарушая расположения роликов. На таких станках наибольшее число накатываемых шлицев – до 18, а наименьшее – 6 (на валах диаметром 16 мм). Процесс накатывания весьма производителен, так как все шлицы накатываются одновременно, при малых затратах времени, с достаточно высокой точностью. Получаемая точность шлицев по шагу 0,04 мм, отклонение от прямолинейности не превышает 0,04 мм на 100 мм длины. Протягивание шлицев. Протягивание двух противоположных впадин осуществляют одновременно при помощи шлицевых протяжек (рис. 5.29). Рис. 5.29. Схема протягивания шлицев Блок протяжки состоит из набора резцов-зубьев, которые могут независимо перемещаться в радиальном направлении. Резцы затачивают комплектно и устанавливают в блоки в специальном приспособлении. Этот метод позволяет обрабатывать сквозные и несквозные шлицы. После формирования впадин, вал поворачивается на угол, равный 1/Z оборота после каждого хода протяжки. Обработка ведется на специальных шлицепротяжных станках и отличается высокой производительностью (в 5-8) раз выше шлице- фрезерования в зависимости от размера шлицев. Протягивание шлицев в отверстии реализуется аналогично схеме, приведенной на рис. 6.22 б, специальной шлицевой протяжкой. Другим способом нарезания шлицев в отверстии является обработка на долбежных станках. Применяется при выпуске деталей небольшими партиями. Если деталь подвергается термической обработке, то шлицевое отверстие, после ТО, шлифуют по внутреннему диаметру на внутришлифовальных станках. Боковые поверхности шлицев притирают на специальных притирочных станках чугунными притирами с пастой ГОИ для подвижных шлицевых соединений. Шлифование шлицев. Шлифованию подвергаются подвижные шлицевые соединения с целью получения невысокой шероховатости Ra0,2…0,8. Точность 7-8 квалитет. Шлифование аналогично фрезерованию выполняется: - фасонным профилированным кругом (рис. 5.30, а), шлифуются одновременно впадины и боковые поверхности (Кс, М производство); - парным кругом (рис. 5.30, б), реализуя раздельное шлифование впадины и боковых поверхностей (Мс, С производство). а) б) Рис. 5.30. Схемы шлифования шлицев 6.7 Методы обработки зубьев зубчатых колес 6.7.1 Основные сведения о зубчатых передачах В современном производстве широко применяются различные зубчатые передачи. Виды зубчатых передач:  Цилиндрические (рис. 5.31 а);  Конические (рис. 5.31 б);  Червячные (рис. 5.31 в). а) б) в) Рис. 5.31. Основные виды зубчатых передач Из всех изготавливаемых колес 50…75% приходится на цилиндрические зубчатые колеса. Цилиндрические зубчатые колеса могут быть прямозубыми (рис. 5.32 а), косозубыми (рис. 5.32 б) и шевронными (рис. 5.32 в). а) б) в) Рис. 5.32. Типы цилиндрических зубчатых колес В зависимости от назначения зубчатой передачи к ней предъявляются требования: по кинематической точности, плавности и бесшумности работы, к.п.д. В машиностроении наибольшее распространение получили зубчатые колёса с эвольвентным профилем зуба. Технологические достоинства этого профиля:  возможность регулирования МОР без ухудшения работы зацепления;  легко осуществляется коррекция зубчатого колеса при обработке за счёт смещения инструмента. Основным геометрическим параметром, определяющим все элементы передачи, является модуль  m, который выбирается в зависимости от передаваемой нагрузки из нормального ряда модулей по ГОСТ 9563 . ГОСТ 1643 устанавливает 12 степеней точность цилиндрических зубчатых колёс в порядке убывания точности 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Для 1 и 2 степеней допуски стандартом не предусматриваются. Для каждой степени точности предусмотрены следующие нормы:  кинематической точности;  плавность работы;  контакта зубьев. Независимо от степени точности колёс ГОСТом установлены нормы бокового зазора (виды сопряжения зубчатых колёс), их 6-А, B, C, D, E, H и 8 видов допусков (Тjk) на боковой зазор: x; y; z; a; b; c; d; h. Рассмотрим полное обозначение степени точности зубчатой передачи: 8 - 7 - 7 – B a/VI ГОСТ 1643 Класс отклонения межосевого расстояния корпуса Допуск на боковой зазор Вид сопряжения Степень точности по нормам контакта Степень точности по нормам плавности Степень кинематической точности 6.7.2 Типовые методы обработки зубьев зубчатых колес В зависимости от степени точности зубчатого колеса, его типа, размеров необходимо выбрать метод получения зубчатой поверхности с учетом типа производства. При изготовлении цилиндрических зубчатых колёс вначале обрабатываются цилиндрические поверхности, а потом зубчатые. Поэтому планы обработки зубчатой поверхности формируются соответственно:  переходы по получению цилиндрических поверхностей;  переходы по зубообработке;  переходы по отделке зубьев;  количество переходов по обработке цилиндрических поверхностей определяется в соответствии с её точностью по чертежу;  количество и характер переходов по зубообразованию определяется степенью точности в зависимости от типа производства и вида зубчатой поверхности, а также от её размеров. На основании этих признаков выбирается способ обработки В зависимости от точности зубчатой передачи зубообразование может быть однопереходным и многопереходным. Разделяют следующие методы формообразования поверхностей зубьев: 1. Копирования (форма режущего инструмента соответствует форме впадины зуба); 2. Обкатки (нарезание зубьев осуществляется за счет согласованного движения режущего инструмента и нарезаемого зубчатого колеса). Основные способы получения зубьев зубчатых колес приведены в табл. 6.9 с указанием метода формообразования. Таблица 6.9. Основные способы получения зубчатых поверхностей № Способ обработки Тип Метод Параметры качества п.п. производства формообразования Степень Ra точности 1 Модульной фрезой Е, Мс Копирования 8…10 3,2…12,5 2 Резцовой головкой С, М 8…10 3,2…6,3 3 Че6рвячной фрезой С, М Обкатки 8…10 3,2…6,3 4 Зубодолбление С, М 6…8 1,6…3,2 5 Зуботочение С, М 6…8 1,6…3,2 6 Зубострогание С 5…7 0,8…3,2 7 Зубопротягивание С, М Копирования 6…10 0,8…3,2 8 Зубонакатывание Кс, М Обкатки 7…10 0,8…3,2 Окончательные методы (зубоотделка) 9 Прикатка С, М Обкатки 5…7 0,2…0.4 10 Шевингование Кс, М Обкатки 6…8 0,2…0,8 11 Хонингование С, М 6…8 0,2…0,8 12 Зубошлифование Е, С, М Копирования, обкатки 5…8 0,2…1,6 Способы обработки зубчатых поверхностей методом копирования Обработка модульной фрезой. При методе копирования режущий инструмент в поперечном сечении очерчен по профилю впадины между зубьями. На рис.5.33 показаны примеры нарезания венца зубчатого колеса дисковой модульной фрезой и пальцевой модульной фрезой. При нарезании зубьев фреза вращается относительно своей оси, а заготовка движется по направлению подачи. Направление подачи также может совершать инструмент. При обработке фрезы формируют впадину между зубьями. Таким образом, фреза за один ход прорезает одну впадину между двумя соседними зубьями. а) б) в) Рис. 5.33. Обработка впадины зуба модульной фрезой а) и б) и применяемый режущий инструмент в) После окончания формирования впадины фреза возвращается в исходное положение, а заготовку поворачивают вокруг своей оси на угол p=2р/z, соответствующий шагу между зубьями зубчатого венца. Эта величина называется угловым шагом зубчатого колеса. Данный метод изготовления профилей является сравнительно мало производительным и применяется в основном для нарезания зубчатых венцов в единичном и мелкосерийном производстве. Этот метод не обеспечивает высокой точности колёс и требует большого запаса РИ с различными модулями. Данный метод может быть реализован на фрезерных, токарнофрезерных станках с ЧПУ, а также на универсальных станках за счет использования делительного устройства. Зубопротягивание. Протягивание наружных и внутренних поверхностей фасонных сложных форм обеспечивает высокую производительность и точность обработки. Поэтому этот способ стали применять для нарезания зубьев. Обработка протягиванием впадин между двумя или несколькими зубьями производится последовательно протяжкой с профилем, соответствующим профилю зубьев нарезаемого зубчатого колеса. После каждого хода протяжки, за который она обрабатывает впадину между двумя или несколькими зубьями (в зависимости от конструкции протяжки), заготовка поворачивается посредством делительного механизма стола. Таким способом нарезают зубья венцов больших размеров на вертикальных протяжных станках с круглым поворотным столом; при этом формируется достаточно точный профиль зубьев, но достичь высокой точности шага трудно из-за погрешностей в делительном механизме стола. Протягиванием обрабатывают зубчатые секторы на обычных горизонтально - протяжных станках, при этом за один ход протяжки нарезают все зубья сектора и его поворота не требуется. Нарезание зубчатых колёс по методу обкатки При методе обкатки заготовка и инструмент воспроизводят движение пары сопряженных элементов зубчатой или червячной передачи. В процессе обкатки инструменту сообщается дополнительное движение – движение резания. Инструмент имеет форму детали, которая могла бы работать в зацеплении с нарезаемым колесом (зубчатое колесо, зубчатая рейка, червяк) – (долбяки) или инструмент выполняют таким образом, чтобы его режущие кромки в пространстве описывали поверхность профиля зубьев (червячные фрезы). В процессе взаимного обкатывания заготовки и инструмента режущие кромки инструмента, постепенно удаляя материал из нарезаемой впадины заготовки, образуют на ней зубья. Процесс нарезания зубчатых колёс с помощью червячных фрез носит название – зубофрезерование; дисковыми долбяками (зубодолбление); и долбяками в виде гребёнок (зубострогание). По сравнению со схемой копирования схема обкатки более производительная и более точная. Обработка червячной фрезой (зубофрезерование). Для нарезания зубьев этим методом требуются универсальные зубофрезерные станки и специальный режущий инструмент – червячные фрезы. Станки выпускают с горизонтальной или вертикальной осями вращения фрезы. Метод является высокопроизводительным. Фрезу на станке устанавливают под углом подъёма  винтовой линии витков фрезы. Червячная фреза кроме V вращения, совершает поступательное движение подачи Sпр вдоль образующей цилиндра нарезаемого кольца, в результате чего колесо обрабатывается по всей его ширине. Червячными фрезами нарезают прямозубые и косозубые зубчатые колёса. Если нарезается косозубое зубчатое колесо, то зубчатому колесу назначается дополнительное вращательное движение, т.е. движение в дополнение к вращению обкатки. Чтобы повысить производительность при зубофрезеровании нужно: увеличить диаметр фрезы (повышается стойкость инструмента); жёсткость её установки; использовать специальные инструментальные материалы (твёрдосплавные, композиционные); применять многозаходные червячные фрезы; увеличивать число одновременно обрабатываемых колёс. Данный метод в настоящее время реализован и на токарно-фрезерных станках с использованием специальных блоков (рис. 5.34). Рис. 5.34. Обработка зубчатого колеса червячной фрезой на токарнофрезерном станке Зубодолбление. Режущим инструментом является долбяк – это, по сути, зубчатое колесо с эвольвентным профилем зубьев или гребёнка (рейка). Зубодолблением можно обрабатывать заготовки с прямыми и косыми зубьями. Обработка, как правило, ведётся на специальных зубодолбежных станках. Зубодолбление представляет собой зацепление (беззазорное), т.к. их окружные скорости на начальных окружностях равны, а частота вращения и числа зубьев связаны передаточным отношением i  nи / n з  Z з / Z и . Долбяк в процессе обработки вместе с колесом совершает обкатывание (рис. 5.35). Делительный диаметр долбяка катится без скольжения по делительному диаметру заготовки. При этом долбяк имеет возвратно-поступательное движение в осевом направлении. Рис. 5.35. Обработка зубчатого колеса зубодолблением Движение отвода заготовки. Отвод заготовки при обратном ходе долбяка осуществляется с целью уменьшения износа режущих кромок инструмента. При нарезании косозубых колёс долбяку сообщается дополнительное винтовое движение при каждом движении долбяка ( 1 Z ). Нарезание зубьев гребёнками (рейками) является процессом малопроизводительным и этот способ нарезания используется реже (зубострогание). Зубодолбление является более производительным при нарезании колёс с малыми модулями до m  2,5 мм. При m  5 мм выгоднее применять зубофрезерование. При 5мм  m  2,5мм предварительную обработку ведут на зубофрезерных, а окончательную на зубодолбежных станках. Зуботочение. Метод основан на зацеплении пары винтовых колёс на скрещенных осях. В качестве многорезцового инструмента применяют цилиндрическое режущее колесо, по форме напоминающее долбяк. Производительность зуботочения в 2..4 раза выше производительности зубофрезерования однозаходной фрезой. Зубонакатывание. Накатывание является одним из самых производительных методов получения зубчатых колёс. Производительность этого метода в 5..30 раз выше, чем обработка резанием; увеличивается износостойкость и прочность зубьев; значительно уменьшаются отходы металла. Накатывание зубчатых колёс можно производить в холодном и в горячем состоянии (рис. 5.36). В холодном состоянии накатывают мелкомодульные зубчатые колёса (m  1 мм). Зубчатые колёса с модулем m  1 мм накатывают в горячем состоянии. Горячее накатывание производится с радиальной или с продольной подачей. а) 1 – накатники; 2 – реборды; 3 – заготовка; 4 – переходная втулка; 5 – оправка б) Рис. 5.36. Обработка зубчатых колес накатыванием с продольной подачей(а) и радиальной подачей (б) Схема накатки с продольной подачей одинакова для холодного и горячего накатывания. В холодном состоянии зубчатые колёса можно накатывать на обычных токарных станках с продольной подачей. Накатники представляют собой зубчатые колеса с модулями равными модулям нарезаемых зубчатых колёс. Накатники имеют заборную часть и приводятся в движение делительным диском. Накатываются зубчатые колеса в горячем состоянии. Нагретая заготовка поступает под накатку между 2-мя накатниками. Накатники имеют реборды, ограничивающие течение металла. Нагрев происходит в индукторе, который располагается на оборудовании, за 20…30 секунд до накатывания. Штучное время накатывания зубьев на заготовках зубчатых колес составляет 30с…2 мин. В зависимости от модуля (m  2…5 мм). Окончательные методы обработки зубчатых колес (зубоотделка) Окончательные методы обработки зубчатых колес выбираются в дополнение к основным методам, приведенным ранее, после которых на колесе остается дополнительный припуск. Данные методы выбираются исходя из серийности, состояния материала (после термообработки, или в не закаленном), а также требуемой точности. Шлифование зубьев зубчатых колес – наиболее надежный метод отделочной обработки, обеспечивающий высокую точность закаленных зубчатых колес. Шлифование зубьев производят на различных зубошлифовальных станках, как методом копирования, так и методом обкатки. После термической обработки до операции шлифования зубьев, как правило, идет обработка отверстия в заготовке. Оно будет служить базой для обработки зубчатого колеса. Отверстие шлифуется на внутришлифовальном станке при базировании по начальному диаметру колеса с помощью роликов или шариков. На станках, работающих по методу копирования, шлифовальный круг имеет форму впадины между зубьями (рис.5.37 а). После обработки впадины происходит процесс деления, и обрабатываемая заготовка поворачивается на угол, соответствующий шагу зубьев зубчатого колеса. Применяется, в основном, для шлифования прямозубых колес. Шлифование зубьев по методу копирования воспроизводит зубчатое зацепление пары рейка – зубчатое колесо. Режущий инструмент – воображаемая рейка, боковые стороны зуба которой образованы шлифовальным или шлифовальными кругами (рис. 5.37 б, в, г). При обработке заготовка вращается вокруг своей оси и перемещается возвратно-поступательно вдоль воображаемой рейки. На практике, шлифование осуществляется двумя шлифовальными кругами (рис.5.37 б), одним шлифовальным кругом (рис. 5.37 в) и червячным кругом (рис. 5.37 г). а) б) в) г) Рис. 5.37. Схемы шлифования зубьев зубчатых колес Принцип работы для шлифования цилиндрических колес с внутренним зацеплением аналогичен шлифованию зубчатых колес с наружным зацеплением. Шевингование – чистовая обработка зубьев незакаленных цилиндрических зубчатых колес (HRC  40). Инструмент – шевер. Шевер имеет форму рейки или шестерни (рис. 5.38 б). Зуб шевера имеет канавки от головки до ножки. Острые кромки канавок являются режущими кромками инструмента. Во время движения обкатки обрабатываемого колеса и инструмента и возникающего при этом относительного скольжения профилей зацепляющихся зубьев снимается тонкая волосовидная стружка (1…5 мкм). Шевер для обработки прямозубых цилиндрических колес имеет винтовые зубья с углом подъема до 15°, а для обработки косозубых – прямые зубья. Наиболее распространенным способом шевингования является шевингование с помощью дискового шевера (рис. 5.38 а). Шевер устанавливается под углом к оси обрабатываемого зубчатого колеса, получает принудительное вращение с числом оборотов ~250 об/мин, приводя во вращение зубчатое колесо, свободно установленное в центрах на оправке. Скрещивание осей приводит к продольному относительному скольжению зубьев шевера и зубчатого колеса. Для резания шевером всей поверхности зуба столу сообщается продольная подача 0,1…0,3мм/об. В конце хода столу сообщают поперечную (вертикальную) подачу 0,02…0,04 мм, после чего стол возвращается в обратном направлении. Число ходов стола зависит от величины припуска. а) б) Рис. 5.38. Схемы шевингования (а) и применяемый режущий инструмент (б) Обработка зубчатого колеса продолжается в течение 1214 двойных ходов стола, время на обработку одного зуба колеса ~2…3 секунды. Зубохонингование – применяется для уменьшения шероховатости поверхности профиля зуба и уменьшения шума после термической обработки. Зубохонингование производят при скрещивающихся осях хона и обрабатываемого колеса без механизма радиальной подачи. При этом зубчатое колесо, установленное в центрах, совершает вращательное (реверсируемое) и возвратно-поступательное движения вдоль своей оси. Зубчатый хон представляет собой геликоидальное колесо, изготавливаемое из пластмассы и шаржированное абразивом, зернистость которого выбирается в зависимости от величины припуска (0,025…0,05 мм) и требований к шероховатости. Зубохонингование осуществляется при обильном охлаждении для эффективного удаления металлической пыли с обрабатываемой поверхности профиля зуба. Зубохонингование применяют для обработки прямозубых и косозубых колес с модулями 1,256 мм. Скорость зубохонингования одного зуба 1…5 в сек, стойкость зубчатого хона составляет до 18…20 тыс. зубчатых колес. Притирка – производится после термической обработки на специальных станках. Инструментом служат притиры – чугунные зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью мелкого абразивного порошка с маслом. Отделка зубчатых колес методом притирки заключается в том, что обработка зубчатого колеса идет обкатыванием его между 3-мя притирами, оси которых скрещиваются между собой (рис. 5.39). Обрабатываемое зубчатое колесо 3, устанавливается в шпинделе притирочного станка, одновременно в зацеплении с притирами 1, 2, 4. Оси 2-х притиров 1 и 4 со спиральными или прямыми зубьями наклонены к обрабатываемому зубчатому колесу 3. Ось притира 2 параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса. Этот притир вращается попеременно в разных Рис. 5.39. Схемы притирки направлениях со скоростью 30…60 м/мин. Для обеспечения равномерной обработки зуба с обеих сторон. Помимо вращения притирам сообщается возвратно-поступательное движение в осевом направлении при 60…70 перемещениях в минуту. Скорость вращения обрабатываемого зубчатого колеса 3060 м/мин. Давление притиров на поверхность зуба регулируют притормаживанием шпинделей двух притиров 1 и 4. Точность обработки по длине начальной окружности 0,02 мм., по шагу 0,01 мм. и по профилю 0,08 мм. Достигаемая шероховатость 0,05 мкм. Время обработки одного зуба в среднем составляет 3…6 сек. Прикатка – применяется в холодном состоянии и является высокопроизводительным окончательным методом обработки зубчатых колес. Применяется после зубофрезерования или зубодолбления, может заменять шевингование. Накатники изготавливаются из быстрорежущей стали, закаливаются и точно шлифуются. Обработка ведется без снятия стружки в холодном состоянии. Холодная прикатка по сравнению с шевингованием позволяет увеличить производительность в 4-5 раз, снизить уровень шума на 2-3 децибела, Рис. 5.40. Схемы прикатки повысить точность обработки и увеличить твердость поверхности порядка на 5 ед. по Роквеллу. ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Метелев Б.А., Тудакова Н.М., Куликова Е.А. Основы технологии машиностроения. Часть 1: Комплекс учебно-методических материалов / Б.А. Метелев, Н.М. Тудакова, Е.А. Куликова; Нижегород. гос. техн. ун-т. Нижний Новгород, 2006. 119 с. 2. Технологическое оборудование машиностроительных производств: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов / А. Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков; Под ред. Ю. М. Соломенцева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2001—407 с: ил. 3. ГОСТ 23597-79 Станки металлорежущие с числовым программным управлением. Обозначение осей координат и направлений движений. Общие положения. 4. ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. 5. http://tehkd.ru/tehn_articles/6_klas_baz_lish.html 6. ГОСТ 3.1107-81 Единая система технологической документации (ЕСТД). Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения. 7. https://studopedia.ru 8. ГОСТ 14.205 9. ГОСТ 14.201-83 Обеспечение технологичности конструкции изделий. Общие требования. 10. ГОСТ 14.202 11. ГОСТ 14.203 12. ГОСТ 14.204 13. ГОСТ 27782 14. https://www.sandvik.coromant.com 15. Нормирование точности изделий машиностроения: Учеб. пособие / В.Н. Кайнова, Г.И. Лебедев, Т.Н. Гребнева и др./ Под ред. В.Н. Кайновой; − 2-е изд. испр.и доп. − НГТУ. Н. Новгород, 2006. 205с. ISBN 5-230-03071-2 16. https://poznayka.org/s86804t1.html 1.