Заготовки могут изготавливаться как с прошитым (отлитым) центровым отверстием, так и без него.

Базирование деталей класса “втулки” и “диски” и применяемое технологическое оборудование

В качестве технологических баз при обработке заготовок целесообразно выбирать основные базы детали. Исходя из этого, следует, что на первых операциях обрабатывают основные базы, которые в последующем являются технологическими.

Применительно к деталям типа втулок, дисков, фланцев, как правило, это центральное отверстие и торец, причём короткое отверстие является двойной опорной, а торец – установочной базой.

В связи с этим на первой операции в качестве технологических баз используют наружную цилиндрическую поверхность и торец ступицы или большого фланца.

Основная технологическая задача при обработке втулок и дисков, концентричность наружных поверхностей относительно отверстия и перпендикулярность торцовых поверхностей к оси отверстия, может быть обеспечена, при соответствующем базировании, одним из следующих вариантов:

- обработкой за один установ - пруток или труба базируется по наружной поверхности. Вся обработка выполняется на токарно-револьверном, одношпиндельном или многошпиндельном токарном автомате с последующей окончательной обработкой противоположного торца втулки на сверлильном или специальном станке.

При обработке за один установ рекомендуется следующий технологический маршрут обработки втулки:

подрезка торца у прутка, подача прутка до упора,

зацентровка торца под сверление,

сверление отверстия и обтачивание наружной поверхности,

растачивание или зенкерование отверстия и обтачивание наружной поверхности со снятием фасок на свободном торце,

предварительное развёртывание,

окончательное развёртывание,

отрезка.

Снятие фасок с противоположного торца втулки выполняется после отрезки на вертикально-сверлильном или токарном станке с последующим сверлением смазочного отверстия и нарезкой смазочных канавок (может осуществляться на специальном станке).

При обработке втулки из трубы вместо сверления производят зенкерование или растачивание отверстия, далее технологический маршрут сохраняется.

При обработке за два установа (штучная заготовка или резаный прокат)

первоначальная обработка внутренней поверхности

и базирование по ней на оправке при обработке наружной поверхности и торцов.

В зависимости от типа производства механическая обработка выполняется за одну операцию и два установа (единичное производство) или за две операции (серийное и массовое производства).

Первый установ (операция) –

подрезка свободного торца,

сверление и зенкерование или растачивание отверстия (с припуском под шлифование),

растачивание канавок и фасок (базирование по наружной поверхности и торцу),

затем протягивание отверстия на протяжном станке.

Второй установ (операция) –

подрезка второго торца,

точение наружных поверхностей (с припуском под шлифование),

точение канавок и фасок (базирование по внутренней поверхности на разжимную оправку и торцу).

В зависимости от типа производства обработка выполняется на сверлильных, токарно-винторезных станках (единичное производство), на токарно-револьверных станках и станках с ЧПУ (серийное производство), на токарно-револьверных, одношпиндельных или многошпиндельных токарных полуавтоматах (массовое производство).

После черновой обработки выполняют чистовую обработку наружной поверхности и торца (базирование по внутренней поверхности).

Крупные детали (шкивы, маховики и др.) обрабатывают на токарных карусельных станках.

При обработке этих деталей на карусельных станках базирование на первой операции выполняют по ступице, в которой обрабатывается центральное отверстие и прилегающие к ней торцы.

Обод обрабатывают на следующем установе (операции) при базировании шкива (маховика) на центрирующий палец по обработанному отверстию и торцу.

Базирование по отверстию имеет следующие преимущества:

- при обработке на жесткой или разжимной оправке погрешность установки отсутствует или значительно меньше, чем при обработке в патроне с базированием по наружной поверхности;

- более точное центрирующее устройство, чем трехкулачковый патрон;

- возможность достижения более высокой степени концентрации обработки.

Типовой маршрут изготовления дисков, фланцев и др. деталей данного класса:

№ операции	Наименование операции	Содержание операции	Технологическая база
	Заготовительная	Литьё, поковка, штамповка, мелкие шкивы - прокат (пруток, труба)
	Токарная	Растачивание отверстия с припуском под последующую обработку и подрезка торца	Чёрная поверхность обода или ступицы
	Токарная	Подрезать второй торец	Обработанные отверстие и торец
	Протяжная	Протянуть цилиндрическое отверстие	Отверстие и торец
	Протяжная или долбёжная	Протянуть или долбить шпоночный паз	Отверстие и торец
	Токарная (черновая)	Точить наружную поверхность и торцы обода, точить клиновидные канавки	Отверстие и торец
	Токарная (чистовая)	Точить наружную поверхность и канавки	Отверстие и торец
	Сверлильная	Сверлить отверстия и нарезать резьбу - если требуется по чертежу	Отверстие и торец
	Балансировочная	Балансировка и высверливание отверстий для устранения дисбаланса	Отверстие и торец
	Шлифовальная	Шлифование ступиц - если требуется по чертежу	Отверстие и торец
	Контрольная
	Консервация	Нанесение антикоррозионного покрытия

Виды отверстий и методы их обработки

Внутренние цилиндрические поверхности (отверстия) встречаются у большинства деталей как тел вращения, так и не тел вращения. В зависимости от назначения и формы отверстия подразделяются на:

- крепежные – для крепежных болтов, винтов, шпилек, заклепок и др.;

- ступенчатые или гладкие, причем различной конфигурации и точности;

- ответственные отверстия в корпусных деталях;

- глубокие, с соотношением длины к диаметру более 5;

- конические и фасонные;

- профильные (не круглого сечения).

При обработке отверстий, в зависимости от назначения, требуется выдерживать следующие технические требования:

- допуск на диаметр;

- заданную шероховатость;

- прямолинейность оси отверстия и образующей;

- правильность цилиндрической формы (овальность, конусность, огранка);

- перпендикулярность оси отверстия торцу;

- соосность отверстия с другими цилиндрическими поверхностями и отверстиями;

- расстояния между осями отверстий и базой.

Обработка отверстий в деталях различных типов производится путём сверления, зенкерования, фрезерования на станках с ЧПУ, растачивания резцами, развёртывания, шлифования, протягивания, хонингования, раскатывания шариками и роликами, продавливания, притирки, полирования, суперфиниширования.

На рис. 12.9 приведена классификация отверстий и методы их обработки.

Рис.12.9. Классификация видов обработки внутренних цилиндрических поверхностей и достижимые параметры точности и шероховатости

Обработка отверстий со снятием стружки лезвийным инструментом производится на станках сверлильной (вертикально-сверлильные, радиаль-

но-сверлильные), расточной (горизонтально-расточные, горизонтально и вертикально отделочно-расточные, координатно-расточные) и протяжной групп (горизонтальные и вертикальные полуавтоматы), как обычного исполнения, так и с ЧПУ. Кроме того, отверстия обрабатываются практически на всех станках, полуавтоматах и автоматах токарной группы.

К лезвийным инструментам относятся: свёрла, зенкеры, развёртки, расточные резцы и протяжки.

Обработка отверстий требует больших затрат, чем аналогичная по точности обработка наружных цилиндрических поверхностей. Это связано с тем, что жесткость конструкций режущих инструментов, при обработке отверстий, значительно ниже.

Из-за этого, при обработке отверстий, применяют увеличенное число ходов по сравнению с обработкой вала для достижения аналогичной точности. Например, если для достижения требуемой точности, при обработке вала, необходимо два рабочих хода, то для отверстия того же диаметра и той же точности понадобится не менее 3-4 переходов (сверление, сверление, зенкерование, развертывание). В связи с этим допуск на обработку отверстия обычно больше допуска на обработку вала того же диаметра и той же точности.

Сверление

– основной способ изготовления сквозных и глухих отверстий в сплошном материале. Для неглубоких отверстий используются стандартные свёрла диаметром 0,30...80 мм. Обычно отверстия диаметром свыше 30 мм прошиваются или отливаются.

При сверлении отверстий диаметром более 30 мм для обработки применяются несколько сверл, при этом диаметр первого сверла берут равным 1/3 окончательного диаметра отверстия с целью уменьшения осевых сил резания и предотвращения увода сверла.

Рис. 71. Увод вращающегося сверла

Существует два метода сверления:

- вращается сверло (станки сверлильно-расточных групп);

- вращается заготовка (станки токарной группы).

Для обработки отверстий применяются различные конструкции сверл (рис. 71). Выбор того или иного типа сверла зависит от диаметра отверстия, глубины сверления, точности отверстия, точности расположения оси отверстия обрабатываемого материала и других факторов.

Рис. 71. Схемы обработки отверстий свёрлами:

а – спиральным; б – полукруглым; в – ружейным одностороннего резания с внешним отводом СОЖ; г – трепанирующим (кольцевым); д– ружейным с внутренним отводом СОЖ

Трепанирующие (кольцевые) свёрла (рис. 71,г) применяются для сверления отверстий диаметром 80 мм и более, длиной до 50 мм; Они вырезают в сплошном металле кольцевую поверхность, а остающуюся после такого сверления внутреннюю часть в форме цилиндра можно использовать как заготовку для изготовления других деталей. СОЖ подается в зону резания у этих сверл под большим давлением и в процессе обработки вымывает стружку.

Достигаемая точность при сверлении - 12-14 квалитет, шероховатость поверхности - R_z 20…80 мкм.

Для уменьшения увода сверл и повышения точности обработки при сверлении применяются кондукторные втулки (рис. 72). Точность обработки повышается до 10…11 квалитета.

Рис. 72. Обработка отверстий в сплошном материале

Скорость резания сверлами из быстрорежущих материалов составляет 25-30 м/мин, при применении быстрорежущих сверл с покрытиями из нитрида титана - 50…60 м/мин. При применении сверл из твердых сплавов скорость резания назначается до 80 м/мин. Подача режущего инструмента при сверлении принимается 0,1..0,3 мм/об (для быстрорежущих сверл).

В массовом производстве могут применяться комбинированные сверла (рис. 156).

Сверление глубоких отверстий

При сверлении глубоких отверстий(L/D > 10) на обычных сверлильных станках спиральные сверла не могут обеспечить правильного направления и прямолинейности оси отверстия из-за увода сверла. Увод сверла происходит по следующим причинам:

- недостаточной его жесткости;

- неодинаковой заточке обеих режущих кромок;

- неравномерного их затупления;

- условий работы сверла в начальный период;

- неравномерного налипания стружки;

- зазоров в подшипниках шпинделя.

Поэтому при сверлении глубоких отверстий для предотвращения увода сверла и искривлением оси отверстия применяют следующие способы и приемы работы:

- небольшие подачи;

- тщательную заточку сверла;

- предохранение сверла от налипания стружки, путем обильной подачи СОЖ;

- предварительное засверливание (зацентровку) отверстий с помощью более короткого сверла;

- применение кондукторных втулок;

- сверление с вращающейся заготовкой, т.к. в этом случае происходит самоцентрирование сверла, причем сверло может вращаться и не вращаться;

- сверление неответственных отверстий удлиненными спиральными сверлами с увеличенным углом наклона спиральной канавки и при этом деталь сверлят на небольшую глубину, затем выводят из отверстия и вводят снова повторяя это до необходимой глубины (изделие при этом находится в ванне с эмульсией, детали из серого чугуна сверлят без охлаждения).

− сверление специальными свёрлами при вращающейся или неподвижной заготовке.

К специальным свёрлам относятся (рис.71, рис. 144):

- сверла для глубокого сверления (шнековые);

− полукруглые (рис. 71, б)

– разновидность ружейных свёрл одностороннего резания, которые применяются для обработки заготовок из материалов, дающих хрупкую стружку (латунь, бронза, чугун);

− ружейные – одностороннего резания

с внешним отводом СОЖ (рис. 71, в)

и внутренним отводом (эжекторные) (рис. 71, д)

с пластинами из твёрдого сплава (припаянными или неперетачиваемыми с механическим креплением), предназначенные для высокопроизводительного сверления;

Зенкерование

применяется для предварительной (первичной) обработки литых и штампованных отверстий, а также для повышения точности и снижения шероховатости уже просверленных отверстий, а также под последующее развёртывание, растачивание или протягивание, в случае необходимости этих методов обработки.

При обработке отверстий по 11-13 квалитетам точности и шероховатостью R_a 5…10 мкм зенкерование может быть окончательным видом обработки. Зенкерованием обрабатывают сквозные и глухие отверстия, а также цилиндрические углубления, торцовые и другие поверхности.

Зенкерование позволяет увеличить диаметр после сверления, повысить точность предварительно обработанных отверстий, частично исправить искривление оси отверстия, уменьшить шероховатость поверхности.

Для повышения точности зенкерования применяют также приспособления с направляющими кондукторными втулками. Достигаемая шероховатость Rа 12,5...6,3 мкм.

Припуск под зенкерование после сверления принимается равным 1/8..1/10 диаметра отверстия.

Режущим инструментом при зенкеровании является зенкер (рис. 72-2).

В зависимости от назначения зенкеры бывают спиральные, цилиндрические, конические и комбинированные (рис. 77). Зенкеры изготавливаются цельными с числом зубьев 3...8 и более (диаметр 3...40 мм), насадными (диаметр 32...100 мм) и сборными регулируемыми (диаметр 40...120.

Развертывание

– это чистовая обработка отверстий после сверления, зенкерования или растачивания (рис. 72).

Развертывание отверстий в отличие от зенкерования не исправляет расположение оси отверстия, а только устраняет грубые следы предыдущей обработки. Развёртыванием достигается высокая точность диаметральных размеров и формы, а также малая шероховатость поверхности.

Развертыванием обеспечивается точность отверстий в пределах 6..9 квалитетов, причем для получения отверстий по 7 квалитету применяют двукратное развёртывание, а по 6-му квалитету – трехкратное.

Развертки отличаются от зенкеров большим числом (6...14) зубьев.

Для устранения огранки отверстия применяют развертки с нечетным числом зубьев или с неравномерным угловым шагом, а для обработки отверстий с пазами применяют развертки с левым направлением винтовых канавок.

Развёртки обычно не применяют для развёртывания больших по диаметру, коротких, глухих и прерывистых отверстий.

Развёртки рассчитаны на снятие малого припуска. Припуск на диаметр принимается равным 0,05..0,5 мм. Под окончательное развёртывание припуск может составлять 0,05 мм и менее.

При развертывании рекомендуются следующие режимы резания:

- скорость резания - 2..15 м/мин (быстрорежущая сталь), 4...20 м/мин (твердый сплав);

- продольная подача – 0,3…1,2 мм/об (быстрорежущая сталь), 2...7 мм/об (твердый сплав).

В крупносерийном и массовом производствах с целью повышения производительности труда широко применяется комбинированный инструмент (рис. 81, 156).

Рис. 72. Сверло-развёртка (а) и сверло-зенкер-развёртка (б)

При обработке конических отверстии могут применяться комплекты конических режущих инструментов (цилиндрическое сверло, коническое сверло, коническая развертка, рис. 47). Могут быть и другие варианты обработки конических отверстий.

Для снятия фасок в отверстиях и обработки цилиндрических углублений и торцовых поверхностей под головки болтов и гаек применяются зенковки (рис. 73 а) и цековки в виде насадных головок с четырьмя зубьями (рис. 73 б) или в виде специальных пластин (рис. 73 в) с направляющей цапфой, служащей для получения соосности с обработанными отверстиями.

а) б) в)

Рис. 73. Обработка вспомогательных элементов в отверстиях

Для снятия фасок могут применяться различные режущие инструменты в т.ч. сверла, зенковки и др. (рис. 75, 148, 150, 151, 153, 154).

При определение основного времени при сверлении, зенкеровании и развертывании необходимо правильно учитывать величину врезания, подвода и перебега (рис. 82).

Растачивание

основных отверстий (определяющих конструкцию детали) осуществляется на горизонтально-расточных, координатно-расточных, радиально-сверлильных, карусельных и агрегатных станках, многоцелевых обрабатывающих центрах, а также, в некоторых случаях, и на токарных станках.

Растачивание позволяет исправить направление оси отверстия, обеспечить большую точность, получить меньшую шероховатость по сравнению со сверлением и зенкерованием.

Для достижения точного положения оси отверстия относительно баз и точности геометрической формы (овальность, конусность) применяют тонкое алмазное растачивание.

Чаще всего алмазное растачивание применяют как окончательный вид обработки, особенно для деталей, изготовленных из цветных металлов и сплавов из малоуглеродистых сталей. Это объясняется тем, что при обработке таких материалов шлифованием круги быстро засаливаются, а поверхности деталей шаржируются абразивными зернами, что, в свою очередь, ухудшает эксплуатационные свойства.

Существуют два основных способа растачивания отверстий:

растачивание, при котором вращается заготовка (на станках токарной группы),

и растачивание, при котором вращается инструмент (на станках расточной группы).

Наиболее простая и распространенная схема растачивания – обработка отверстий резцом, консольно закрепленным в суппорте станка (рис. 48 а, б, в, г).

При обработке отверстии диаметром более 150 мм применяют державочные резцы (рис. 48 д, е). Эти схемы обработки являются типичными для токарных станков.

На горизонтально-расточных станках растачивание отверстий производится консольными оправками (рис. 74, а), борштангами-скалками с использованием опоры задней стойки (рис. 74, б) и в кондукторах при шарнирном соединении расточных оправок со шпинделем станка (рис. 74, в).

Рис. 74. Схемы растачивания отверстий на горизонтально-расточных станках:

а – консольными оправками; б – борштангами с опорой на заднюю стойку;

в – борштангами, установленными в кондукторе

Технологическое оборудование для обработки отверстий

В зависимости от типа производства обработка отверстий выполняется на сверлильных, токарно-винторезных станках (единичное производство), на токарно-револьверных станках и станках с ЧПУ (серийное производство), на токарно-револьверных, одношпиндельных или многошпиндельных токарных полуавтоматах (массовое производство).

Основным оборудованиемдля обработки отверстийявляются вертикально сверлильные станки, как универсальные, так и с ЧПУ.

В единичном и мелкосерийном производствах при обработке деталей массой более 15…20 кГ применяют радиально-сверлильные станки и другое специальное оборудование.

Для повышения производительности обработки на вертикально-сверлильных станках, особенно с поворотным столом, целесообразно применять многошпиндельные головки, что позволяет вести параллельную обработку отверстия с одной загрузочной позицией (рис. 86).

В массовом и крупносерийном производствах применяют специальные многошпиндельные головки для одновременной обработки большого количества отверстий расположенных в разных плоскостях и с разных сторон детали.

Применяют также и специальные агрегатно-сверлильные станки с различным расположением шпинделей с двух или трех сторон (рис. 87). Достоинства этих станков: высокая производительность и минимальные затраты на вспомогательное время.

Для комплексной обработки отверстий (сверление, зенкерование, развертывание, раскатывание и др.), а также для фрезерования и точения плоскостей, фрезерования пазов, нарезания резьб и обработки других элементов деталей, применяют агрегатные станки (рис. 50).

Рис. 50. Схема обработки отверстий на пятипазиционном двухстороннем агрегатном станке

Агрегатные станки обеспечивают 8-9 квалитет точности и высокую производительность за счет многошпиндельной, многопозиционной и многосторонней обработки, а при наличии загрузочной позиции, и за счет перекрытия вспомогательного времени на установку и снятие детали основным (машинным) временем.

В корпусах редукторов и бабок станин, у цилиндрических втулок и других сложных и дорогих деталях обработка отверстий ведется с применением борштанг на горизонтально расточных станках, у которых продольная подача может осуществляться борштангой или столом станка с заготовкой (рис. 88).

Рис. 88. Схемы растачивания отверстий

на горизонтально-расточном станке:

При растачивании отверстий на горизонтально-расточных станках консольным инструментом обработка детали на одной операции может вестись с одной или 2-х сторон последовательно, причем у одной или параллельно у нескольких деталей.

Обработка отверстий больших диаметров у крупных заготовок производится на карусельно-расточных станках.

Следует отметить, что обработка отверстий

в единичном и мелкосерийном производствах ведется по разметке или методом координат,

в средне- и крупносерийном производствах - по кондукторам или шаблонам,

в массовом (крупносерийном) производстве - на предварительно настроенных станках.

Протягивание отверстий.

Протягивание является одним из прогрессивных способов обработки металлов резанием и в отношении производительности и достигаемых точности и шероховатости.

Методом протягивания (рис. 89) обрабатывают отверстия разнообразных форм в различных типах производств на протяжных станках, которые могут быть пневматические, гидравлические, горизонтальные, вертикальные, одно- и многошпиндельные с тяговым усилием от 10 до 100 тонн.

Цилиндрические отверстия протягиваются, как правило, после сверления зенкерования или растачивания вместо развертывания.

Производительность протягивания в 8-10 раз выше, чем у развертывания и обеспечивает точность по 6-8 квалитетам, Ra 0,2..6,3мкм, припуск под обработку 0,3…1,5 мм.

Можно протягивать также и литые или штампованные отверстия, без предварительной обработки, с применением протяжек групповой (прогрессивной) схемы резания.

Скорость рабочего хода протяжки устанавливается в пределах 0,3…13 м/мин, при скоростном протягивании до 75 м/мин. Скорость обратного хода протяжки в 2…3 раза больше скорости рабочего хода.

Протягивание отверстий осуществляется с применением СОЖ (эмульсия или сульфофрезол).

а б

Рис. 89. Схема протягивания отверстий:

а – на горизонтально-, б – на вертикально-протяжном станке

Вертикально протяжные станки, по сравнению с горизонтальными имеют следующие преимущества:

- меньшая в 2…3 раза занимаемая площадь;

- станки легко автоматизируются;

- автоматическое возвращение протяжки в исходное положение;

- станки могут быть 2-3 шпиндельные, что позволяет обрабатывать одновременно 2-3 детали.

Установка детали при протягивании осуществляется на жесткой или шаровой опоре (рис. 51).

Жесткая опора применяется в случае, если торцы заготовки подрезаны перпендикулярно оси отверстия (рис. 51,а).

Если торцы детали не подрезаны (черная, не обработанная поверхность) или подрезаны не перпендикулярно оси отверстия, то деталь устанавливается на шаровой опоре.

В случае если подрезан только один торец, то деталь устанавливается на шаровой опоре не подрезанным торцом, с целью обеспечения работы зубьев протяжки в начале резания по чистой, обработанной поверхности, а не по корке (необработанной поверхности).

а б

Рис. 51. Установка детали при протягивании отверстий:

а – на жесткой опоре; б – на шаровой опоре

Если длина отверстия детали меньше 2…3-х шагов зубьев протяжки, то следует протягивать отверстие у нескольких заготовок одновременно (с одной установкой), что исключает перекос заготовок и, в свою очередь, повышает производительность труда. Основное (машинное) время при протягивании определяется по формуле:

t₀ = (L+l)/1000 * (1/V_рх+1/V_обр.х.), где

L – длина протяжки, мм;

l – длина протягивания, мм;

V_рх – скорость рабочего хода протяжки, м/мин;

V_обр.х. – скорость обратного хода протяжки, м/мин.

Протягиванием можно получать и спиральные канавки в отверстиях, для чего во время протягивания протяжку или заготовку поворачивают на определенный угол в соответствии с шагом винтовой поверхности, т.е. кроме скорости протягивания должна быть и круговая подача (рис. 89).

Рис. 89. Протягивание винтовых канавок в отверстии

Недостатками протягивания являются:

высока стоимость протяжек

и невозможность обработки деталей с малой жесткостью из-за больших усилий резания.

Обработка поверхностей протягиванием может осуществляться в виде свободного или координатного протягивания.

В первом случае (при свободном протягивании) выдерживается размер, форма и шероховатость обрабатываемой поверхности.

При координатном протягивании дополнительно выдерживаются размеры, которые определяют положение обрабатываемой поверхности относительно других поверхностей детали.

С этой целью координатное протягивание осуществляют с применением специальных приспособлений, позволяющих фиксировать положение заготовки (протягивание шатунов и плоских поверхностей у других деталей).

При свободном протягивании заготовка не закрепляется, а самоустанавливается (самоцентрируется) относительно протяжки с упором в торец.

Для выполнения калибровочных операций, а также при обработке глухих отверстий применяются прошивки. Прошивки в отличие от протяжек работают на продольный изгиб, их длина 150…400 мм. Прошивку отверстий выполняют на толкающих гидравлических, пневматических, механических или ручных прессах для калибрования.

---

Дата добавления: 2015-07-14