Разработка наладки на многорезцовую операцию

ВВЕДЕНИЕ Практические занятия по основам технологии машиностроения является первыми самостоятельными занятиями в этом курсе. Цель этих занятий – закрепить полученные на лекциях теоретические знания и понятия о типах производства, технологических операциях, базировании, точности, шероховатости. 1. РАЗРАБОТКА НАЛАДКИ НА МНОГОРЕЗЦОВУЮ ОПЕРАЦИЮ (Практическое занятие № 1) Цель занятия: знакомство с технологическими возможностями многорезцовых станков и закрепление теоретических знаний. Задание: Разработать наладку на многорезцовую операцию для заданной детали. 1.1. Последовательность работы 1. Ознакомится с теоретической частью занятия. 2. Изучить выданный чертеж детали. 3. Принять решение, какие поверхности будут обработаны на данной операции. 4. Разработать наладку, которая на данном этапе пройденного материала, должна в себя включать:  номер операции;  код операции [1]; 5  название операции [1];  эскиз детали, контуры которой чертятся в том виде, который соответствует внешнему виду детали после прохождения данной операции;  обрабатываемые на данной операции поверхности должны быть выделены, им присваивается номер;  базирование и закрепление детали обозначается значками, т. к. дисциплина «Технологическая оснастка» студентами еще не изучалась [2];  режущие инструменты чертится в конечном положении рабочего хода;  обозначаются все движения (вращение детали, перемещение инструментов подачи);  шероховатость поверхности (Rz, Ra) на получаемые поверхности проставляется в правом верхнем углу наладки. Если при резане на данной операции получается шероховатость, отличающаяся от общей, то она проставляется на конкретной поверхности;  получаемые и настроечные размеры не проставляются, т. к. «размерный анализ» студентами еще не изучалась;  записываются основные и вспомогательные переходы [3]. Токарные многорезцовые полуавтоматы выполняют одношпиндельными с горизонтальной компоновкой и двумя суппортами (продольным и поперечным). Станки серийного выпуска позволяют обрабатывать заготовки диаметром до 500 мм, длиной до 1500 мм. 6 1.2. Проектирование наладок На токарных многорезцовых полуавтоматах обеспечивается точность обработки 11…13-го квалитета. При правильном выборе наладки и технологической оснастки точность может быть повышена до 8…9-го квалитета. Проектируя наладки, необходимо стремиться к одновременной работе инструментов, установленных на продольных и поперечных суппортах. Совместно работающие резцы размещают так, чтобы силы резания от одних резцов уравновешивались силами от других резцов. Ступенчатые детали обтачивают с меньшего диаметра; одновременно снимают фаски и подрезают торцы. Увеличивая число одновременно работающих резцов, необходимо учитывать жесткость станка, детали и крепления ее на станке. Число резцов в наладке не должно быть чрезмерным также и потому, что увеличивающиеся при этом вибрации станка и увеличение сил резания приводят к повышенному износу инструмента и более частому регулированию и смене его. В результате достигнутое сокращение основного времени может быть сведено на нет увеличением времени на подналадку и наладку станка. Кроме того, при большом числе резцов в наладке усложняется конструкция державок и затрудняется обслуживание станка. При проектировании наладок с инструментами, оснащенными твердосплавными пластинками, не следует значительно увеличивать число резцов, т. к. большинство многорезцовых полуавтоматов не обладает большой жесткостью и при работе на высоких скоростях резания возникают интенсивные вибрации вызывающие выкрашивание твердосплавных резцов, особенно в момент врезания. Часто мощность многорезцовых полуавтоматов оказывается недостаточной для работы на высоких скоростях 7 резания, что также требует сокращения числа одновременно работающих резцов в наладках. Важным фактором повышения производительности является применение быстросменных наладок-блоков, настраиваемых вне станка. Одновременное выполнение переходов предварительной и чистовой обработки на многорезцовых полуавтоматах допустимо в случаях, если такое совмещение не снижает точности и не увеличивает параметров шероховатости поверхности. Применять многорезцовые наладки при чистовом обтачивании длинных гладких деталей не рекомендуется. Из-за погрешностей наладки нескольких резцов на один размер (для сокращения длины хода и соответственно машинного времени) и неравномерности отжатия резцов во время работы обрабатываемая поверхность получается ступенчатой. Поэтому предварительную обработку гладких поверхностей выполняют несколькими резцами, а окончательную одним резцом. Обработку многоступенчатых деталей рекомендуется выполнять при смешанных наладках: поверхности большого диаметра обрабатывать инструментами, армированными твердым сплавом, а малых диаметров – инструментами из быстрорежущей стали. Для получения более высокой точности (9-го квалитета) при обработке ступенчатых деталей наладку оснащают широкими фасонными резцами, работающими на поперечных суппортах; при этом следует учитывать, что резцы, армированные твердым сплавом, работают на врезание значительно хуже резцов из быстрорежущей стали. Во избежание поломок твердосплавного инструмента следует предусматривать последовательную работу продольного, а затем поперечного суппортов. Наружные цилиндрические поверхности шириной до 90 мм следует обрабатывать фасонными резцами, если на это потребуется меньше време8 ни. При обработке фасонными резцами технологическая система должна быть более жесткая; достигаемая точность обработки – 8…11-го квалитета. Для повышения точности ступеней детали по длине следует при обработке в жестких центрах строго выдерживать размер входного диаметра центрового гнезда или использовать плавающий передний центр. Наиболее высокой точности достигают применением оправок различных конструкций типа оправок с центрирующим разжимным элементом (кулачковые, цанговые и т. д.) для беззазорного центрирования. 1.3. Примеры наладок Наладки для обработки чугунных заготовок гильз блока цилиндров на станках 1А730 показаны на рис. 1 и 2. Гильзы (рис. 1) обрабатывают с продольного суппорта резцами с механическим креплением пластин твердого сплава. При точном изготовлении державок резцов подналадка инструмента после поворота пластин не требуется. С поперечного суппорта подрезают торцы и прорезают канавки. Блок резцов для прорезания канавок налаживают вне станка на специальном приспособлении. Особенностью наладки для окончательной обработки гильзы является применение цанговой оправки (рис. 2). С помощью продольного суппорта обтачивают буртик и снимают фаску по внутреннему диаметру. С помощью поперечного суппорта снимают фаски на буртике, канавках и подрезают торцы буртика. В наладке фасочный резец для одновременного снятия двух фасок на буртике и подрезные резцы размещены в разных плоскостях. 9 Рис. 1. Наладка полуавтомата 1A730 Рис. 2. Наладка полуавтомата 1A730 для обработки чугунных гильз для цилиндров двигателей цилиндров двигателей С помощью специальных державок шкив может быть полностью обработан на одном станке (рис. 3). Специальная державка на продольном суппорте (обрабатываемые поверхности расположены на малом расстоянии) позволяет осуществлять радиальную (поперечную) подачу. Снятие фасок ручьев и двух торцов производится с поперечного суппорта. На рис. 4 показаны схемы наладок двух многорезцовых полуавтоматов, на которых обрабатывают ступенчатый валик с двух сторон. В наладках применены резцы, армированные твердым сплавом, и резцы из быстрорежущей стали. Резцы, установленные на продольном и поперечном суппортах, работают одновременно. 10 Рис 3. Наладка полуавтомата с применением специальной державки для обработки шкивов 11 а б Рис. 4. Наладка двух однотипных полуавтоматов для полной токарной обработки ступенчатого валика: а – обработка одной стороны; б – обработка другой стороны 12 1.4. Пример выполнения Опер. 15. 4110. Токарная многорезцовая черновая правого конца. А. Установить и закрепить. 1. Точить пов. 9, 7, 5, 3, 1 одновременно. 2. Точить пов. 2, 4, 6, 8 одновременно. Б. Раскрепить и снять. 13 2. РАЗРАБОТКА НАЛАДКИ НА МНОГОШПИНДЕЛЬНУЮ ОПЕРАЦИЮ (Практическое занятие № 2) Цель занятия: знакомство с технологическими возможностями многошпиндельных станков и закрепление теоретических знаний. Задание: Разработать наладку на многошпиндельную операцию для заданной детали. 2.1. Последовательность работы 1. Ознакомится с теоретической частью занятия. 2. Изучить выданный чертеж детали. 3. Принять решение, какие поверхности будут обработаны на данной операции. 4. Разработать наладку, которая на данном этапе пройденного материала, должна в себя включать: 4.1. номер операции; 4.2. код операции [1]; 4.3. название операции [1]; 4.4. позиции операции, обозначаемые римскими цифрами. Для каждой позиции операции должно быть выполнено:  эскиз детали, контуры которой чертятся в том виде, который соответствуют внешнему виду детали после прохождения данной позиции;  обрабатываемые на данной операции поверхности должны быть выделены и им присваивается номер;  базирование и закрепление детали обозначается значками [2]; 14  режущие инструменты чертятся в конечном положении рабочего хода;  обозначаются все движения (вращение детали, перемещение инструмента подачи);  шероховатость поверхности (Rz, Ra) на получаемые поверхности проставляется в правом верхнем углу наладки. Если при резане на данной позиции получается шероховатость, отличающаяся от общей, то она проставляется на конкретной поверхности;  получаемые и настроечные размеры не проставляются, т. к. «размерный анализ» студентами еще не изучалась;  записываются основные и вспомогательные переходы [3]. Многошпиндельные станки делятся в зависимости:  от используемой заготовки: на автоматы (пруток), полуавтома- ты (штучные заготовки);  от компоновки полуавтоматов: на горизонтальные, вертикальные. 2.2. Проектирование наладок на горизонтальных многошпиндельных автоматах и полуавтоматах Многошпиндельные горизонтальные автоматы предназначены для изготовления деталей из калиброванных прутков круглого, квадратного, шестигранного сечения или труб из стали и цветных металлов диаметром 12…100 мм, длиной до 160 мм (в зависимости от модели автомата), а полуавтоматы – из штучных заготовок диаметром до 200 мм (в зависимости от модели). На многошпиндельных горизонтальных автоматах и полуавтоматах обработка проводится последовательно на четырех, шести или восьми позициях по числу шпинделей станка. Восьмишпиндельные автоматы и по15 луавтоматы можно настраивать на двойную индексацию, в этих случаях шпиндельный блок поворачивается сразу на две позиции. Шестишпиндельные автоматы и полуавтоматы также выпускают с двойной индексацией (или одинарной индексацией), но в отличие от восьмишпиндельных, они не могут быть переналажены на обработку с одинарной индексацией. Токарные многошпиндельные горизонтальные автоматы предназначены для обработки цилиндрических, конических, шаровых, фасонных поверхностей вращения. Переналадка автомата или полуавтомата на обработку другой детали занимает не менее 3…5 ч, поэтому применять эти станки целесообразно только в случае длительной обработки одной партии деталей; переналадка на обработку других деталей ранее, чем через 30…45 ч непрерывной работы не рекомендуется. Для повышения производительности и удобства наладки станка, а также для снижения брака при наладке следует по возможности применять быстросменные наладки-блоки и наладку инструментов на размер вне станка с использованием измерительных приспособлений. Точность обработки на токарных автоматах и полуавтоматах достигается с допуском 0,03…0,06 мм по диаметру и 0,08…0,15 мм по линейным размерам. В некоторых случаях при применении специальной технологической оснастки может быть достигнута более высокая точность. Шероховатость поверхности при обработке на автоматах и полуавтоматах Ra = 5...1,25 мкм. На многошпиндельных автоматах и полуавтоматах наружные поверхности обрабатывают как с продольных, так и с поперечных суппортов. С поперечных суппортов обрабатывают фасонные поверхности дета- 16 лей, у которых длина контурной линии относительно диаметра невелика (l/d < 1,5). Отверстия обрабатывают с продольных суппортов, в которые устанавливают инструменты для центрования, сверления, зенкерования, развертывания, растачивания, снятия фасок. Увода сверла можно избежать при применении предварительного центрования детали центровочным сверлом. Предварительное центрование полезно и при тяжелых поперечных нагрузках, когда короткое сверло служит в качестве поддерживающего центра в момент обработки других поверхностей. При обработке ступенчатых отверстий рекомендуется вначале сверлить отверстия большего диаметра. Глубокие отверстия необходимо сверлить с перерывами, чтобы избежать заедания и поломки сверл. Выточки в отверстиях получают резцами, закрепленными в специальных державках. Резец получает поперечное перемещение после упора державки в неподвижную стойку. На данную позицию другие инструменты не устанавливают. Внутренние конусные поверхности растачивают с помощью специальных качающихся державок с продольного суппорта. Внутреннюю резьбу нарезают метчиками, наружную резьбу – самооткрывающимися головками с продольных суппортов. Накатывать резьбы можно как с продольных, так и с поперечных суппортов с помощью специальных головок. Нарезание резьбы на автомате нельзя совмещать в одной позиции с другими переходами, а иногда целесообразно выделять его в отдельную операцию. Детали отрезают с поперечного суппорта. Отрезку детали можно совмещать с окончательными переходами. Для сокращения пути отрезного резца при отрезке жестких деталей выгодно предварительно осуществлять прорезку под отрезной резец; с этой же целью следует пропускать сверло на расстояние, превышающее длину детали. 17 При проектировании наладок на автоматы и полуавтоматы необходимо стремиться к максимальному совмещению работы продольных и поперечных суппортов (для уравновешивания сил резания). При этом следует избегать совмещения обдирочных и чистовых переходов. Тяжелую обдирочную обработку рекомендуется выполнять в первую очередь, а окончательную доводочную обработку выносить на отдельные позиции. Последовательность переходов обработки целесообразно назначать так, чтобы заготовка на первых позициях не была ослаблена протачиванием канавок или фасонных поверхностей около зажимного патрона. Чтобы избежать появления рисок от резца на обработанной поверхности при обратном ходе суппортов, рекомендуется оставлять минимальные припуски на окончательную обработку, устанавливать резец несколько выше линии центров и совмещать окончательное обтачивание с отрезкой детали так, чтобы к моменту обратного хода суппорта деталь была отрезана. Для этих целей целесообразно применять специальные державки с «отскоком» резца при обратном ходе суппорта. 2.3. Примеры наладок на горизонтальных многошпиндельных автоматах и полуавтоматах Наладка четырехшпиндельного автомата (рис. 5) позволяет рационально использовать обрабатываемый материал. На позиции I трубчатым сверлом высверливают среднюю часть прутка в виде стержня, из которого изготовляют втулку меньшего диаметра (на позициях III…IV). Аналогично этому обрабатывают другие мелкие детали (шпильки, штифты и т. п.). 18 I Рис. 5. Наладка четырехшпиндельного автомата для одновременной обработки двух деталей На рис. 6 показана наладка четырехшпиндельного автомата для одновременной обработки трех гаек за один рабочий цикл. 19 Рис. 6. Наладка четырехшпиндельного автомата для обработки гаек одинакового размера На рис. 7 показана двухиндексная наладка восьмишпиндельного полуавтомата для полной токарной обработки заготовок зубчатых колес с двух сторон. На позициях III, V, VII проводится обработка в патроне отверстия, торцов и фасок с одной стороны, затем на позиции II заготовку устанавливают по обработанному отверстию и торцу, и в позициях IV, VI, VIII ведется обработка наружной поверхности, торцов и фасок с другой стороны. 20 Рис. 7. Двухиндексная наладка восьмишпиндельного полуавтомата для обработки заготовок зубчатых колес Наладки шестишпиндельных полуавтоматов для обработки штучных заготовок промежуточных зубчатых колес представлены на рис. 8. Требования по точности и параметрам шероховатости высоки. Для обеспечения указанных требований на позиции V обоих станков применены при первом зажиме раскатка (рис. 8, а), а также специальное приспособление для окончательного обтачивания и выглаживания сферы (рис. 8, б). 21 Рис. 8. Примеры наладок шестишпиндельных полуавтоматов для обработки штучных заготовок зубчатых колес различной конфигурации 22 2.4. Проектирование наладок на многошпиндельных вертикальных полуавтоматах В машиностроении используют многошпиндельные полуавтоматы двух типов: последовательного и непрерывного (параллельного) действий. На станках последовательного действия за одну установку на всех рабочих позициях обрабатывают деталь, перемещая ее последовательно из одной позиции в другую, и выполняют на каждой из них свои переходы обработки. На станках непрерывного (параллельного) действия за одну установку заготовку обрабатывают только на одной позиции, причем в обработке находится одновременно несколько (по числу шпинделей без одного) заготовок. Следовательно, несколько заготовок обрабатывают как бы одновременно на нескольких одношпиндельных полуавтоматах, налаженных на одну и ту же операцию. Вертикальные многошпиндельные полуавтоматы для выполнения наиболее распространенных видов обработки оснащают суппортами следующих основных типов:  вертикальным – для обработки, осуществляемой при вертикаль- ном перемещении;  универсальным – для последовательного продольного, а затем поперечного точения с возвратом в исходное положение по той же траектории;  параллельного действия (полууниверсальным) – для обработки заготовки инструментами двух групп, одна из которых имеет вертикальное перемещение, а другая – последовательно-вертикальное и затем горизонтальное. Этот суппорт имеет наименьшую жесткость и применяется исключительно при недостатке рабочих позиций. 23 Система управления полуавтомата может обеспечивать максимально четыре цикла работы суппортов: быстрый подвод – малая подача – большая подача – быстрый отвод; быстрый подвод – большая подача – быстрый отвод. Сдвоенные суппорты снабжены двумя салазками (вертикальными и горизонтальными); салазки работают одновременно, что позволяет удобно совмещать в одной позиции вертикальное и горизонтальное обтачивание. Специальные суппорты изготовляют для обработки конкретных заготовок, которые не могут быть обработаны с использованием стандартных суппортов. К ним относятся сдвоенные суппорты, суппорт с приводом сверлильной головки и суппорт с расточной головкой. Суппорт с приводом сверлильной головки применяют при обработке нецентральных отверстий планетарными головками без остановки шпинделя в соответствующей позиции. Суппорт с расточной головкой, имеющий индивидуальный привод, предназначен для чистовой обработки центральных отверстий (поверхностей) диаметром 20…100 мм с шероховатостью Ra = 2,5…1,25. В качестве инструмента применяют расточные борштанги с резцами. На рис. 9 показаны схемы наладки полуавтоматов и условные обозначения позиций и движения суппортов. На многошпиндельных вертикальных полуавтоматах последовательного действия обрабатывают шестерни, ступицы, муфты, шкивы, фасонные и некоторые корпусные детали. На них обтачивают цилиндрические и конические поверхности, подрезают торцы, растачивают отверстия, прорезают канавки, сверлят, зенкеруют и развертывают отверстия, расположенные по оси вращения и удаленные от этой оси. 24 Рис. 9. Схемы наладки полуавтоматов и условные обозначения позиций и движения суппортов: а – колонка станка, б – схема одно цикловой наладки станка; в – схема двухцикловой наладки станка, г – загрузочная позиция, д – вертикальный суппорт; е – горизонтальный (полууниверсальный) суппорт; ж – универсальный суппорт; и – сдвоенный угловой суппорт Заготовки закрепляют в патронах или специальных приспособлениях. На этих станках достигается точность обработки наружных и внутренних поверхностей 6…9-го квалитета; точность обработки зависит не только от возможностей оборудования, но и от правильного выбора наладки и технологической оснастки. Многошпиндельные полуавтоматы непрерывного (параллельного) действия предназначены для обработки деталей несложной формы в центрах или патронах. На этих станках обеспечивается точность 10…11-го квалитета и шероховатость обработанной поверхности Ra 2,5. Точность 6…9-го квалитета может быть обеспечена при применении специального инструмента (плавающих головок и др.). На указанных станках обтачива25 ют поверхности, растачивают отверстия, подрезают торцы или осуществляют комбинацию этих переходов при предварительной и окончательной обработке. На многошпиндельных вертикальных полуавтоматах непрерывного действия при установке в центрах обрабатывают детали типа валов, при установке в патронах – типа барабанов. Многошпиндельные полуавтоматы последовательного действия при обработке сравнительно простых деталей с небольшим числом переходов налаживают на одно-, двух- и трехцикловую работу. На загрузочных позициях производят загрузку и съем одновременно одной, двух или трех заготовок. При двух- и трехцикловых наладках можно обрабатывать детали типа валов и шестерен с двух сторон с поворотом или обрабатывать однотипные детали различных наименований. Для получистовой обработки отверстий в отливках и поковках следует применять зенкеры. Если длина отверстий L > (2...3)d, предварительную обработку для сокращения времени осуществляют в нескольких позициях. Соосно расположенные внутренние поверхности следует обрабатывать в одних и тех же позициях, чтобы избежать влияния погрешностей индексации стола (несовпадение осей на различных позициях при поворотах стола достигает 0,03 мм). Отверстия с точностью 6…7-го квалитета обрабатывают плавающей или качающейся разверткой после двукратного растачивания. При обработке центральных отверстий малого диаметра (до 25 мм) применяют специальный шпиндель. Относительная частота вращения, при которой будет осуществляться сверление, п = 2,5пш, где пш – частота вращения шпинделя, установленная для данной наладки на станке. 26 Фасонные и конические поверхности обрабатывают с применением универсальных и специальных суппортов, а также специальных копирных державок и сложного фасонного инструмента. 2.5. Примеры наладок на многошпиндельных вертикальных полуавтоматах На рис. 10…12 представлены схемы наладок вертикально-многошпиндельных полуавтоматов для обработки заготовок зубчатых колес. Обработка заготовок такого типа возможна на многорезцовых токарных полуавтоматах, поэтому выбор оборудования и схемы обработки будут зависеть от технических требований и типа производства данного предприятия. В наладке, показанной на рис. 10, параллельность поверхностей 1, 2 и 6 обеспечивается комплексной обработкой резцами, закрепленными в различных державках на данном суппорте (позиции II…IV). Для обработки отверстия (поверхность 7) применяют плавающую развертку (позиция VI). На позициях VII и VIII для сверления и зенкерования восьми отверстий используют специальные многошпиндельные головки. Поверхности 4 и 5 обрабатывают инструментом, армированным твердосплавными пластинами; остальные поверхности обрабатывают инструментом из быстрорежущей стали. На позиции III обрабатывают поверхности 3, 5, 7. 27 Рис. 10. Наладка восьмишпиндельного полуавтомата для обработки заготовок зубчатых колес со сверлением удаленных от центра отверстий На рис. 11 представлена дублированная наладка для обработки заготовок одного и того же зубчатого колеса. Рис. 11. Наладка восьмишпиндельного полуавтомата для двухцикловой обработки заготовок зубчатых колес 28 В наладке, показанной на рис. 12, растачивание отверстия взамен зенкерования и протягивания позволяет обеспечить перпендикулярность отверстия к базовому торцу, необходимую для получения требуемой точности на последующих операциях. Рис. 12. Наладка шести шпиндельного полуавтомата для обработки заготовок зубчатых колес в патроне 2.6. Пример выполнения № 1 Опер. 10. 4110. Токарная многошпиндельная. 29 Позиция I – загрузочная. А. Установить и закрепить. Позиция II. 1. Точить поверхность 8 с подрезкой торца 14. 2. Подрезать торец 13. 3. Сверлить отверстие 10. 30 Позиция III. 1. Точить поверхность 6 с подрезкой торца 4. 2. Точить канавку 7. 3. Зенкеровать поверхность 10. Позиция IV. 4. Точить поверхность 3 с подрезкой торца 16. 5. Точить канавку 4. 6. Зенковать поверхность 12. 31 2.7. Пример выполнения № 2 Опер. 15. 4110. Токарная многошпиндельная. Позиции I, II – загрузочные. А. Установить и закрепить. Позиции III, IV. 32 1. Точить поверхность 1 с подрезкой торца 19. 2. Подрезать торец 21. 3. Точить поверхность 24 с подрезкой торца 23. Позиции V, VI. 1. Точить поверхность 2. 2. Зенковать поверхность 22. 33 РАЗРАБОТКА НАЛАДКИ 3. НА ТОКАРНУЮ ОПЕРАЦИЮ С ЧПУ (Практическое занятие № 3) Цель занятия: знакомство с технологическими возможностями токарных станков с ЧПУ и закрепление теоретических знаний. Задание: Разработать наладку на токарную операцию с ЧПУ для заданной детали. 3.1. Последовательность работы 1. Ознакомится с теоретической частью занятия. 2. Изучить выданный чертеж детали. 3. Принять решение, какие поверхности будут обработаны на данной операции. 4. Разработать наладку, которая должна в себя включать:  номер операции;  код операции [1];  название операции [1];  эскиз детали, контуры которой чертятся в том виде, который соответствуют внешнему виду детали после прохождения данной операции;  обрабатываемые на данной операции поверхности должны быть выделены и им присваивается номер;  базирование и закрепление детали обозначается значками, т. к. дисциплина «Технологическая оснастка» студентами еще не изучалась [2];  обозначается вращение детали;  режущие инструменты чертится в нулевой точке;  чертится траектория движения инструмента: рабочий ход – 34 сплошной линией, холостой ход – пунктирной. На траектории движения инструмента, каждая смена направления движения инструмента обозначается точкой с номером (от 1 до n), а в конце направления движения инструмента ставится стрелка, показывающая направление движения;  шероховатость поверхности (Rz, Ra) на получаемые поверхности проставляется в правом верхнем углу наладки. Если при резане на данной операции получается шероховатость, отличающаяся от общей, то она проставляется на конкретной поверхности;  получаемые и настроечные размеры не проставляются, т. к. «размерный анализ» студентами еще не изучалась;  записываются основные и вспомогательные переходы [3];  после смены инструмента или установа чертится новая наладка, и траектория начинается снова с 1 до n. 3.2. Проектирование наладок Данное практическое занятие носит ознакомительный характер. Более подробно работа станков с ЧПУ будет рассмотрена в дисциплине «Программирование станков с ЧПУ». При использовании станков с ЧПУ наибольший эффект достигается для решения наиболее сложных технологических задач, например для обработки деталей сложного профиля, в случае высокой концентрации переходов обработки, исключения слесарных работ и сложных приспособлений. На станках с ЧПУ нецелесообразно обрабатывать детали с числом ступеней не меньше трех и детали, время установки и выверки которых велико. Станок с ЧПУ должен быть занят обработкой деталей одного наименования в год в течение 10…25 ч. 35 Комплект инструментов для станков 1723ФЗ, 1734ФЗ, 1751ФЗ приведен на рис. 13, а для станка 16К20ФЗ – на рис. 14. Рис. 13. Комплект инструментов для станков 1723ФЗ, 1734ФЗ, 1751ФЗ (наименование инструмента согласно указанным на рисунке номерам см. в табл. 1) 36 Рис. 14. Комплект инструментов для станка 16К20ФЗ (наименование инструмента согласно указанным на рисунке номерам см. в табл. 1) Таблица 1 Комплект инструментов Номер инстру- Номер Название инструмента инстру- мента Название инструмента мента 1 Центровочное сверло 14 Расточный резец 2 Спиральное сверло 15 Расточный резец 3 Проходной резец 16 Расточный резец 4 Проходной резец 17 Расточный резец 5 Копировальный резец 18 Расточный резец 6 Копировальный резец 19 Расточный резец, головка с микрорегулнрованием 7 Отрезной резец 20 Машинная развертка 8 Резец для проточки канавок 21 Машинная насадная развертка 22 Резец для внутренних канавок под клиновые ремни 9 Канавочный резец 37 Номер инстру- Номер Название инструмента инстру- мента 10 Название инструмента мента Резец для угловых канавок 23 Резец для внутренних угловых канавок 11 Расточный резей для торцо- 24 вых выточек 12 Резьбовой резец для внутренних резьб Резьбовой резец 25 Резьбовой резец для внутренних резьб 13 Расточный резец 26 Резец для растачивания под сальниковые войлочные кольца В табл. 2 приводятся элементы деталей, обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ, и применяемый при этом комплект режущего инструмента. 38 Таблица 2 Элементы деталей, обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ, и применяемый при этом комплект режущего инструмента 39 Обработка на токарных станках с ЧПУ характеризуется следующей точностью: Однократная обработка поверхности – точность 12…13-го квалитета и шероховатости поверхности Ra 3,2 мкм. Радиус при вершине резца при этом назначают по наименьшему радиусу галтели на детали; в других случаях галтель выполняют по программе. При более высоких требованиях к качеству поверхности (Ra менее 1,6 мкм) на последнем чистовом переходе уменьшают подачу и увеличивают частоту вращения. При более высоких требованиях к точности (7…9-го квалитета) окончательную обработку высокой точности размеров при чистовой обработке резец устанавливают в такой плоскости, чтобы погрешность позиционирования револьверной головки не влияла на точность размера обрабатываемой поверхности. На токарных станках с ЧПУ последовательность переходов обработки следующая: а) предварительная (черновая) обработка основных участков поверхностей детали:  подрезка торцов,  центрование перед сверлением отверстий диаметром до 20 мм,  сверление (если используются два сверла, то вначале сверлом большего диаметра),  рассверливание отверстий,  точение (получистовая обработка) наружных поверхностей, а затем растачивание внутренних поверхностей; б) обработка дополнительных участков поверхностей детали (кроме канавок для выхода шлифовального круга, резьбы и т. п.); в тех случаях, когда черновая и чистовая обработки внутренних поверхностей проводятся 40 одним резцом, все дополнительные участки обрабатывают после чистовой обработки; в) окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности детали, сначала внутренних, потом наружных; г) обработка дополнительных участков поверхностей детали, не требующих черновой обработки: сначала в отверстиях или на торцах, затем на наружной поверхности. Многие современные токарные станки с ЧПУ, кроме различных токарных работ, с использованием специальных инструментальных шпинделей с вращающимся инструментом (сверлами, фрезами и т. п.) обрабатывают различные отверстия (в том числе и поперечные), фрезеруют канавки, лыски, пазы, нарезают резьбу (рис. 25). На таких станках возможна полная обработка деталей, если они не подвергаются термической обработке. Для выполнения этих переходов обработки шпиндель останавливается в фиксированном положении. Инструмент закреплен в специальных инструментальных шпинделях. На некоторых станках эти шпиндели встроены в револьверные головки. Схемы обработки детали на токарном станке с ЧПУ приведены на рис. 16. 41 Рис. 15. Схемы обработки поверхностей деталей на токарных станках с ЧПУ с использованием специальных инструментальных шпинделей 43 б и в – этапы обработки детали Рис. 16. Схемы обработки детали (а) на токарном станке с ЧПУ: 3.3. Пример наладки на токарном станке с ЧПУ 3.4. Пример выполнения Опер. 25. 4233. Токарная с ЧПУ. Установ А А. Установить и закрепить. 1. Точить пов. 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 последовательно. 2. Точить канавку 8. 44 Установ Б Б. Переустановить. 1. Точить пов. 11, 10, 9 последовательно. 2. Точить канавку 12. В. Раскрепить и снять. 45 4. РАЗРАБОТКА НАЛАДОК НА СВЕРЛИЛЬНУЮ И ФРЕЗЕРНУЮ ОПЕРАЦИИ (Практическое занятие № 4) Цель занятия: знакомство с технологическими возможностями сверлильных и фрезерных станков и закрепление теоретических знаний. Задание: Разработать наладки на сверлильную и фрезерную операции для заданной детали. 4.1. Последовательность работы 1. Ознакомиться с теоретической частью занятия. 2. Изучить выданный чертеж детали. 3. Принять решение, какие поверхности будут обработаны на данной операции. 4. Разработать наладку, которая на данном этапе пройденного материала, должна в себя включать:  номер операции;  код операции [1];  название операции [1];  эскиз детали, контуры которой чертятся в том виде, который соответствуют внешнему виду детали после прохождения данной операции;  обрабатываемые на данной операции поверхности должны быть выделены и им присваивается номер;  базирование и закрепление детали обозначается значками, т. к. дисциплина «Технологическая оснастка» студентами еще не изучалась [2];  режущие инструменты (чертится в конечном положении рабочего хода); 46  обозначаются все движения (вращение детали, перемещение инструментов подачи);  шероховатость поверхности (Rz, Ra) на получаемые поверхности проставляется в правом верхнем углу наладки. Если при резане на данной операции получается шероховатость, отличающаяся от общей, то она проставляется на конкретной поверхности;  получаемые и настроечные размеры не проставляются, т. к. «размерный анализ» студентами еще не изучалась;  записываются основные и вспомогательные переходы [3]. 4.2. Проектирование наладок на сверлильную операцию На станках сверлильной группы кроме обычных операций обработки отверстий (сверления, зенкерования, снятия фасок и развертывания) подрезают торцы, растачивают отверстия и канавки, обтачивают наружные цилиндрические и конические поверхности, нарезают и накатывают резьбы, обкатывают и раскатывают поверхности. Выполнение нескольких переходов обработки за один рабочий ход комбинированным инструментом, а также быстросменное закрепление инструмента сокращают машинное и вспомогательное время. Выбор метода сверления зависит от диаметра отверстия, глубины сверления, точности отверстия и расположения его оси, обрабатываемого материала и других факторов (рис. 17, табл. 3). Спиральные сверла (рис. 17, а) обеспечивают при обработке деталей в кондукторах точность расположения отверстий ±0,15 мм. На станках с ЧПУ и при повышенных требованиях к точности отверстий используют сверла точного исполнения со шлифованными канавками. 47 Таблица 3 Область применения сверл Отверстие Диаметр сверла d, мм Сверло Диапазон (рис. 17, а) 2...10 4...8 Ra, мкм тет 12...13 6,3...15 12...13 6,3...15 0,08...25 16...30 0,15...12 12...13 (рис. 17, г) (5...10)d*3 20d 10...11 6,3...15 10d 0,63...0,25 3𝑑 ∗4 10𝑑 16...250 25...80 13...14 15...40 10𝑑 ∗4 40𝑑 16...75 25...60 13...14 15...40 (2...3)d 2...50 4...20 8...10 1...2,5 100d 5...65 12...60 (рис. 17, в) Со СМП*1 Назначение ния, мм Пластинчатое сверле- Универсальное. налов. Для повышения 10...40* (рис. 17, 6) 1 ...20 Глубина Квали- Для смазочных ка- 2 Полукруглое лее употреб. 0,15...80 Спиральное Наибо- производительности Для отверстий повышенной точности Для грубых отверстий Для повышения производительности Одностороннее (рис. 17, д) ВТА *7 (рис. 17, е) Эжекторное (рис. 17, ж) 65...300* 6 65...200*6 Для коротких и 8...10 1...2,5 100d повышенной точности диаметра и рас- 18...65 20...60 10...12 1,25...3,2 50d положения геометрической оси Эжекторное с СМП*1 длинных отверстий, 65...500 80...200 10... 12 1,25...3,2 50d 45...600 45...250 ... ... 100d (рис. 17, з) Трепанирующее (рис. 17, и) *1 Для кольцевого сверления Со сменными многогранными пластинами. *2 С каналами для подвода СОЖ. *3 Большее значение для малых диаметров. *4 В числителе указана глубина сверления при вертикальном положении инструмента, в знаменателе...при горизонтальном. *5 Порядок цифр соответствует возрастанию диаметра d. *6 С СМП. *7 Одностороннего резания с внутренним отводом СОЖ. 48 Рис. 17 Схемы сверления Полукруглые сверла (рис. 17, б) – разновидность сверл одностороннего резания («ружейных») пригодны для обработки деталей из материалов, дающих короткую хрупкую стружку (латунь, бронза чугун). Полукруглое сверло представляет собой цилиндрический стержень из быстрорежущей стали или твердого сплава, на рабочей части которого передняя поверхность расположена выше центра на 0,03…0,08 мм параллельно оси. У заборной части главный угол в плане φ = 30° на длине 0,25d и вспомогательный угол в плане φ = 20°. Таким образом, главная режущая кромка как бы растачивает отверстие, а вспомогательная – обтачивает конус в центральной части. Для глухих отверстий используют сверла с φ = 0° на длине, переходящей за ось на 0,1…0,3 мм (торцовая заточка), и φ = 10...15°. Полукруглые сверла отличает повышенная жесткость, простота изготовления, обеспечение точного расположения оси отверстия, возможность работы без СОЖ. В начальный период сверления, пока цилиндрическая 49 часть сверла не войдет в отверстие, оно слегка увеличивает диаметр отверстия. Этот недостаток устраняет направление сверла по кондукторной втулке или по предварительно засверленному отверстию на небольшую глубину. Полукруглые сверла из быстрорежущей стали или твердого сплава работают на тех же скоростях резания, что и спиральные сверла, но с уменьшенной вдвое подачей. Пластинчатые сверла (рис. 17, в) – простые по конструкции инструменты для сверления в сплошном металле или рассверливания грубых отверстий. Сверла центрируют замковой частью и закрепляют винтом в оправке, через каналы в которой подают СОЖ в зону резания. Направление пластинчатого сверла по кондукторной втулке в начальный момент обработки повышает точность расположения оси отверстия. Втулку располагают на расстоянии не более 0,3d от торца детали. Длинные отверстия рекомендуется сверлить за два перехода без предварительной зацентровки: в начале с короткой жесткой оправкой на глубину (1,5...2) d, а затем с длинной оправкой – на всю длину. Скорость резания пластинчатых сверл из обычной быстрорежущей стали составляет 0,7…0,8 скорости резания спиральных сверл. Подача s = 0,4...1,25 мм/об способствует дроблению стружки. Сверла со сменными многогранными пластинами (рис. 17, г) применяют для сверления в сплошном металле или рассверливания неглубоких отверстий с высокой скоростью резания на станках. Ружейные сверла – сверла одностороннего резания с внешним отводом СОЖ (рис. 17, д) используют для сверления в сплошном металле коротких или длинных отверстий при высоких требованиях к параметрам шероховатости поверхности, точности геометрических параметров и расположению оси. Предпочтительно вращение инструмента (быстрое) и де50 тали (медленное) в противоположных направлениях. Сверло точно направляют по твердосплавной втулке, минимально удаленной от торца обрабатываемой детали. Сверла ВТА (рис. 17, е) – одностороннего резания с внутренним отводом СОЖ. Эжекторные сверла, предназначенные для высокопроизводительного сверления отверстий, состоят из неперетачиваемой коронки с припайными твердосплавными пластинами (рис. 17, ж) или со сменными многогранными пластинами (рис. 17, и) и двух трубок. СОЖ, поступая в пространство между стенками трубок, частично проходит сквозь отверстия в резьбовом хвостовике, охлаждает режущие кромки и направляющие планки, а затем вместе со стружкой устремляется через сопло в центральную полость внутренней трубки и далее – в приемный бак. Другая часть СОЖ проникает в центральную полость через щели во внутренней трубке и создает разрежение, отсасывающее стружку. Трепанирующие сверла (рис. 17, к) служат для сверления в сплошном материале кольцевой канавки и потому оставляют в качестве отходов стержень и сравнительно небольшое количество стружки. СОЖ подается через инструмент, а стружка выходит наружу или внутрь. Трепанирующие сверла выполняют из быстрорежущей стали, с припайными твердосплавными пластинами или со сменными многогранными пластинами. Зенкерование – предварительная обработка литых, штампованных или просверленных отверстий под последующее развертывание, растачивание или протягивание. При точности отверстий 11…13-го квалитета и шероховатости поверхности Ra = 10...5 мкм зенкерование может быть окончательной операцией. Развертывание – чистовая обработка отверстий с точностью 7…11го квалитета, не изменяющая положения их осей. Для отверстий, пересе51 ченных пазами, а также для устранения огранки применяют развертки с левым направлением винтовых канавок, нечетным числом зубьев и с неравномерным угловым шагом. Отверстия с шероховатостью поверхности Ra 5 развертывают после сверления с припуском по диаметру 0,3…0,5 мм; с Ra 2,5 – после зенкерования с припуском 0,25…0,4 мм; с Ra 1,25 – после чернового развертывания с припуском 0,15…0,25 мм. Допуск соосности двух или нескольких отверстий обеспечивают обработкой «в линию». Предварительно отверстие сверлят на – проход или с двух сторон с поворотом кондуктора, а зенкеруют и развертывают «в линию» – за один рабочий ход. Снятие фасок в отверстиях не представляет технологических затруднений, если должна быть обеспечена шероховатость поверхности Ra 10 мкм и не оговаривается строгое расположение оси. При диаметре отверстия до 10 мм фаски снимают сверлом с соответствующим углом при вершине; при диаметре отверстия 10…40 мм – зенковкой; при диаметре отверстия св. 40 мм – пластинчатой зенковкой (рис. 18, 19). Рис. 18. Пластинчатая зенковка Рис. 19. Схема снятия фасок в трубках для снятия фаски в отверстии пластинчатой зенковкой большого диаметра Торцовые поверхности подрезают цековкой (рис. 20). 52 Комбинированные инструменты позволяют выполнить несколько переходов обработки за один рабочий ход. Применение комбинированных инструментов может быть обусловлено специальными техническими требованиями. Например, ступенчатым сверлом применяют для обработки «в линию» несколько отверстий различных диаметров, сверло-цековку для обеспечения перпендикулярности торца и отверстия (рис. 21, 22). Рис. 20. Схемы цекования: a – бобышки (платика) периферией цековки; б – торца с одновременным центрованием; в – бобышки цековкой с эксцентрическим отверстие 53 Рис. 21. Схемы обработки отверстий комбинированными сверлами: а – четырехленточное сверло; б – примеры обработки четырехленточными сверлами; в – обработка отверстия шестиленточным сверлом Рис. 22. Схемы подрезания торцов и снятия фасок: а – цековка-зенковка; 6 – внутренних фасок; в – наружных фасок 54 4.3. Примеры наладок на сверлильную операцию Рис. 23. Схемы последовательной обработки (а…г) заготовки на одношпиндельном сверлильном станке: 1 – быстросменный патрон; 2 – промежуточная втулка; 3 – винт; 4 – регулируемая втулка; 5 – сегментная шпонка; 6 – гайка; 7 – винт 55 Рис. 24. Схемы последовательной обработки в картере двух отверстий на радиально-сверлильном станке: а – черновое и получистовое зенкерование двух отверстий «в линию»; б – развертывание двух отверстий «в линию»; в – подрезание фланца 56 4.4. Пример выполнения № 1 Опер. 15. 4214. Вертикально-сверлильная. А. Установить и закрепить. 1. Сверлить отверстия 4 и 13. Б. Раскрепить и снять. 57 4.5. Пример выполнения № 2 Опер. 25. 4214. Вертикально-сверлильная. А. Установить и закрепить. 1. Сверлить отверстие 20. 2. Зенковать фаску у отверстия 20 Б. Раскрепить и снять. 58 4.6. Проектирование наладок на фрезерную операцию На фрезерных станках отрезают заготовки, фрезеруют плоские поверхности, пазы, уступы, криволинейные и винтовые поверхности, тела вращения, резьбы. Различают фрезерные станки с прерывистым циклом обработки (простые и универсальные, резьбофрезерные и др.), предусматривающие вспомогательный обратный ход или выключение подачи для снятия и закрепления заготовок, и станки с непрерывным циклом (с вращающимся столом, барабаном или конвейерного типа), на которых заготовки снимают и закрепляют во время рабочего хода. Отрезка. На универсально-фрезерных станках отрезают литники и прибыли; набором дисковых отрезных фрез отрезают крышки коренных подшипников двигателя, отлитые в общий блок и подвергнутые ранее механической обработке, а также выполняют другие операции. Заготовки из проката отрезают на фрезерно-отрезных станках дисковыми пилами. Плоские поверхности предпочтительно фрезеровать торцовыми фрезами со сменными многогранными пластинами и углом в плане φ, равным 45, 60 и 75° (рис. 25), или с круглыми пластинами. Для плоских поверхностей с прямым уступом φ = 90°. Рис. 25. Схема фрезерования открытых плоских поверхностей торцовой фрезой 59 На многошпиндельных фрезерных станках с непрерывным циклом проводят последовательную обработку плоских поверхностей черновыми и чистовыми фрезами, а при двусторонней обработке поверхностей – с перекладыванием заготовок (рис. 26), обеспечивая их высоту с точностью 11…13-го квалитета и шероховатостью поверхности Ra = 3,2...1,25. Рис. 26. Схема фрезерования торцов заготовок на двухшпнидельном фрезерном станке с вращающимся столом: 1 – черновая фреза; 2 – чистовая фреза 60 Плоские поверхности обрабатывают цилиндрическими фрезами с встречной или попутной подачей. Попутное фрезерование способствует повышению стойкости фрез и уменьшению шероховатости обработанной поверхности, но для его осуществления требуется устройство, компенсирующее зазоры в механизме подачи. На станках с обычной гайкой ходового винта рекомендуется встречное фрезерование. Направление винтовых зубьев цилиндрических фрез выбирают из расчета действия осевой составляющей силы резания в сторону шпинделя станка (рис. 27). Уменьшения параметра шероховатости поверхности и вибраций достигают, работая фрезами минимально возможного диаметра D с малым шагом, закрепленными на коротких бесконсольных оправках. Рис. 27. Схема фрезерования плоской поверхности цилиндрической фрезой: К – осевая составляющая силы резания; t – глубина резания 61 Уступы, пазы и проушины обрабатывают двумя способами: дисковыми или концевыми (торцовыми насадными) фрезами. Выбор варианта зависит от конструктивно заданного на изделии выхода инструмента и от высоты (глубины) обрабатываемой поверхности Н (рис. 28), которую лимитируют диаметры D дисковой фрезы и d1, проставочных колец или длина режущей части концевой фрезы l; H > (D – d1)/2, Н