Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников, С.В. Кирсанов, В.К Кокарев, А.Г. Схирмадзе 10 страница

Для получения особо точных размеров и высокой прямолинейности оси отверстий применяют также принудительное направление разверток с помощью гладких цилиндрических направляющих, устанавливаемых впереди или сзади их рабочей части. В последнем случае при использо­вании кондукторных втулок за счет уменьшения трения ленточек по за­каленной поверхности втулок стойкость разверток повышается. При этом диаметры направляющих должны быть больше диаметров разверток.

Допуски на диаметр развертки в связи с тем, что развертки явля­ются чистовым инструментом, обеспечивающим высокую точность по диаметру (JT&...JT6), должны быть очень малыми, примерно в 3 раза меньшими, чем допуски на обрабатываемое отверстие.

При назначении допусков на диаметр развертки необходимо стре­миться к выполнению следующих условий: 1) обеспечить размер отвер­стия детали в пределах допуска 5Л; 2) допуск на изготовление развертки б_р должен быть не очень узким, так как в этом случае резко возрастает стоимость ее изготовления; 3) для повышения стойкости развертки необ­ходимо предусмотреть допуск на износ (переточку) 5_Н развертки.

Таким образом, необходимо установить верхнее и нижнее отклоне­ния для новой развертки и нижнее - для изношенной развертки. При этом нужно учитывать возможность появления максимальной и минимальной разбивки отверстия, которая может быть положительной или отрица­тельной.

При положительной разбивке диаметр отверстия после вывода раз­вертки становится больше ее диаметра. Основные причины такой разбив­ки: 1) несовпадение осей вращения развертки и обрабатываемого отвер­стия; 2) биение режущих кромок; 3) нарост и мелкая стружка на направ­ляющих ленточках и др.

Отрицательная разбивка проявляется в уменьшении диаметра отвер­стия после вывода развертки. Она встречается реже и имеет место при обработке тонкостенных заготовок,, развертывании отверстий в цветных металлах вследствие упругих деформаций поверхностей отверстий, а также при работе твердосплавных разверток по закаленным сталям из-за высокой температуры резания и термических деформаций детали.

На рис. 6.5, а, б показано расположение полей допусков на разверт­ку и обрабатываемое отверстие при обоих видах разбивки.

-во

ВО

§А

НО

^—^min

а)

Рис. 6.5. Схемы расположения полей допусков на диаметр развертки и отверстия:

а - при положительной разбивке отверстия; б - при отрицательной разбивке отверстия

При положительной разбивке (рис. 6.5, а) допустимое верхнее от­клонение допуска на развертку ВО = 8^~Р_тах, нижнее отклонение у изношенной развертки HO = -P_min. При отрицательной разбивке (рис. 6.5, б) ВО = дЛ + Я,™,, НО = Р^. Такое же соотношение положе­ний полей допусков на отверстие и развертку сохраняется и для случаев обработки отверстия в системе вала. Значения Р^ и P_min определяются экспериментально. В случае положительной разбивки ориентировочно можно принять Р^ = S_p = (1/3)8Л, а запас на износ 5_И г (0,45...0,60)5.4

(здесь ЪА берется для отверстий по JT5... JT8).

6.2. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ДРУГИХ ТИПОВ РАЗВЕРТОК

В ремонтном деле применяются цилиндрические ручные разверт­ки, регулируемые по диаметру. Одна из конструкций такой разверт­ки приведена на рис. 6.6, а. В корпусе 3 развертки, изготовленном из стали 9ХС, имеется отверстие, состоящее из конической и цилиндриче­ской частей, в которое помещается шарик 2, передвигаемый регулиро­вочным винтом 1 вдоль оси. Между зубьями по впадине сделаны про­дольные прорези. По мере перемещения шарика винтом за счет упругих деформаций стенок развертки увеличивается диаметр калибрующей час­
ти развертки. Величина Д регулирования диаметра небольшая и берется в зависимости от диаметра развертки, например:

d, мм................................... 10...20 20...30 30...50

А, мм..................................... 0,25 0,4 0,5

Машинные развертки, изготавливаемые насадными сборными (рис. 6.6, б), можно регулировать по диаметру за счет перестановки но­жей по рифлениям. Более тонкую регулировку можно осуществить путем перемещения ножей с рифлениями вдоль пазов, наклоненных под углом 5° к оси развертки. У таких инструментов ножи упираются торцами в регулировочную гайку с контргайкой, а их закрепление осуществляется специальными эксцентриковыми кулачками, боковые стороны которых прошлифованы по архимедовой спирали.

Есть и другие конструкции сборных разверток. При их эксплуатации следует иметь в виду, что после каждой регулировки необходимы шли­фовка и доводка развертки по диаметру, так как из-за жестких требо­ваний к точности разверток ее невозможно обеспечить только регули­ровкой.

	а)		по цилиндру)

Рис. 6.6. Развертки, регулируемые по диаметру:

а - ручная; б - машинная насадная сборная

В-В

12°

а)

Рис. 6.7. Развертка с кольцевой заточкой

Развертки с кольцевой заточкой нашли широкое применение в тяжелом машиностроении благодаря высокой производительности и на­дежности в работе.

Режущая часть таких разверток (рис. 6.7, а) не имеет заборного ко­нуса, а состоит из трех участков. В начале находится направляющий ко­нус длиной до 2 мм с углом ф = 45° и зубьями, заточенными с задним углом, равным а = 12°, снимающими припуск, как зенкер. Затем следуют второй и третий участки, выполненные в виде кольцевых поясков шири­ной Ъ = 2...4 мм (в зависимости от размера развертки) и диаметром на
0,2...0,4 мм меньшим, чем диаметр калибрующей части. Главные режу­щие кромки, снимающие припуск, расположены на торцах уступов под углом ф = 90° к оси и имеют нулевой задний угол. Калибрующая часть - цилиндрическая, шлифуется по направляющим ленточкам шириной) без обратного конуса за одну установку. Число зубьев уменьшено, за счет чего увеличен объем стружечных канавок. В этом случае ориентировочно

z = l,sVrf с последующим округлением до ближайшего четного числа. Расположение зубьев по окружности равномерное. Стружечные канавки прямые, но для обработки прерывистых поверхностей применяют винто­вые канавки с направлением, обратным вращению развертки.

Благодаря тому, что главные режущие кромки расположены пер­пендикулярно к оси развертки (рис. 6.7, б), радиальная составляющая силы резания очень мала, а широкие кольцевые ленточки обеспечивают лучшее направление развертки в отверстии. При этом точность по диа­метру при обработке стали составляет УГ8, шероховатость поверхности - Ra 1,25...0,63, а производительность по сравнению с обычными разверт­ками выше на 50 %. Благодаря простоте переточки по конусу и ленточ­кам такие развертки имеют большую стойкость, допуская от 10 до 20 пе­реточек.

Крепление разверток в шпинделе станка жесткое, а биение и несо- осность развертки с обрабатываемым отверстием должны быть не более 0,1 мм.

Развертки такой конструкции позволяют увеличить припуск под развертывание до 1 мм на сторону, причем их можно применять сразу после сверления, исключая операцию зенкерования.

Котельные развертки (рис. 6.8) применяют при подготовке отвер­стий под заклепки в двух или более соединяемых листах. Они получили широкое распространение в котло-, корабле- и авиастроении, а также при изготовлении мостовых конструкций.

Котельные развертки работают в тяжелых условиях, так как из-за неизбежных несовпадений осей отверстий в пакетах листов приходится удалять большой припуск - до 1...2 мм на сторону, т.е. почти как при зенкеровании. При этом обрабатываемые материалы, как правило, вязкие и пластичные.

Для лучшего направления разверток в отверстии, снижения осевых усилий и уменьшения шероховатости поверхности используются винто­вые зубья с углом со = 25...30° с направлением, обратным вращению ин-

10°

Рис. 6.8. Котельная развертка

струмента. Котельные развертки имеют малый угол заборного конуса, равный 2ф = 3...5°30' и, соответственно, большую длину режущей части, равную 1/3... 1/2 длины рабочей части инструмента. Число зубьев z = 4...6 при диаметре разверток d = 6...40 мм. Передний угол зубьев в сечении, перпендикулярном к винтовым канавкам, у = 12... 15°, задний угол а = 10°. Зубья на калибрующей части имеют узкие направляющие ленточки шириной /= 0,2...0,3 мм с обратной конусностью 0,05...0,07 мм на 100 мм длины.

Котельные развертки изготавливают как ручные с цилиндрическим хвостовиком, так и машинные с коническим хвостовиком, устанавливае­мые на радиально-сверлильных станках или на пневматических дрелях.

Для лучшего направления разверток иногда впереди их рабочей час­ти предусматривают направляющие цапфы, как у зенковок. У разверток больших диаметров с целью обеспечения надежного дробления стружки на зубьях заборного конуса в шахматном порядке наносят стружкодели­тельные канавки.

Конические развертки применяют для получения точных кониче­ских отверстий под штифты (конусность 1:50), конусы Морзе и метриче­ские, посадочные отверстия насадных зенкеров и разверток (конусность 1:30) и др. Конические отверстия формируют либо из цилиндрических, полученных сверлением, либо из конических отверстий, полученных рас­точкой при обработке очень крутых конусов, например с конусностью 7:24.

Условия работы таких разверток очень тяжелые, так как у них длина режущих кромок, снимающих припуск, большая и равна длине образую­щей конуса, а толщина срезаемого слоя определяется перепадом диаметров.

Фч/ 1 —---------------------------------------
"в		-----------------	-------------- м
		L	L * '

Р

а) -------.----- —«с-
	-^1 таг.. 'si
	.......... ^4

Р

т	1 -
	к

Рис. 6.9. Комплект конических разверток:

а - черновая (№ 1); б - промежуточная (№ 2); в - чистовая (№ 3)

Требования к точности конических отверстий достаточно высоки, так как от нее часто зависят прочность и герметичность соединяемых деталей, величина передаваемого крутящего момента и др. При этом точ­ность обработанных отверстий обеспечивается точностью изготовления разверток.

В отличие от цилиндрических, у конических разверток отсутствует разделение на режущую и калибрующую части, так как зубья, располо­женные на конической поверхности, являются одновременно и режущи­ми, и калибрующими.

При обработке отверстий с конусностью большей 1:20 приходится снимать припуск такой большой величины, что его можно удалить толь­ко с помощью комплекта разверток.

На рис. 6.9, а- в приведен комплект конических разверток из трех номеров, применяемый для обработки отверстий под конус Морзе.

Развертка № 1 - черновая, имеет ступенчатую форму зубьев, распо­ложенных по винтовой поверхности, которая совпадает по направлению с направлением вращения инструмента. Припуск снимается режущими кромками, расположенными на торцах зубьев, как при зенкеровании. По­сле прохода такой развертки цилиндрическое отверстие превращается в ступенчатое. У развертки № 1 стружечные канавки прямые, а их число равно 4...8 и зависит от диаметра конуса.

Развертка № 2 - промежуточная, имеет форму обрабатываемого от­верстия. Ее режущие кромки делятся на отдельные мелкие участки пря­моугольной резьбой, имеющей направление, обратное вращению инст­румента. Шаг резьбы Р - 1,5...3,0 мм, ширина канавок Р/2, а глубина h - 0,2Р. Эта развертка обеспечивает дробление снимаемого припуска на более мелкие ступени.

Развертка № 3 - чистовая, имеет прямые зубья по всей длине режу­щей части, а для более устойчивого положения развертки в отверстии на вершинах ее зубьев делаются ленточки шириной 0,05 мм. Эта развертка обеспечивает срезание остаточной части припуска и калибрует отверстие.

У конических разверток стружечные канавки прямые, передний угол на режущих кромках у = 0°, задние поверхности зубьев у разверток № 1 затыдованы, а у разверток № 2 и 3 заточены под углом а = 5°.

При обработке отверстий под штифты с конусностью 1:50 достаточ­но одной чистовой развертки, а с конусностью 1:30 необходимо исполь­зовать две развертки.

Развертки твердосплавные. Условия резания при развертывании благоприятны для применения твердых сплавов, так как для этих инст­рументов характерны малые нагрузки на режущие зубья, устойчивое по­ложение в отверстии и высокая жесткость. Применение твердых сплавов благодаря их высокой износостойкости в несколько раз повышает стой­кость разверток, особенно при обработке отверстий в труднообрабаты­ваемых сталях и высокопрочных чугунах. Однако реализовать возмож­ность повышения скорости резания в несколько раз при использовании твердосплавных разверток не удается из-за возникновения вибраций, ухудшающих качество обработанной поверхности. Только в конструкци­ях разверток одностороннего резания с использованием внутреннего на­порного охлаждения и с работой хвостовика на растяжение удалось при об­работке конструкционных сталей достичь скоростей резания v= 120 м/мин.

Использование твердых сплавов при оснащении обычных машин­ных разверток возможно в трех вариантах: 1) изготовление рабочей части целиком из твердых сплавов, полученных методом прессования или из пластифицированных заготовок с последующим их спеканием; 2) пайка стандартных пластин непосредственно на корпус развертки или на ножи в сборных развертках; 3) механическое крепление пластин на корпусе развертки.

Развертки диаметром до 3 мм изготавливают целиком из твердого сплава в виде трех-, четырех- или пятигранника (рис. 6.10, а) с заборным конусом, без стружечных канавок с отрицательными передними углами на режущих кромках. В этом случае снимаемые припуски чрезвычайно малы, а процесс резания подобен шабрению.

На рис. 6.10, б приведена конструкция развертки с цельной твердо­сплавной рабочей частью и стальным хвостовиком, соединенным пайкой. Такие развертки изготавливают диаметрами 3...12 мм.

На рис. 6.10, в показана концевая развертка с твердосплавными пла­стинками, напаянными на корпус, а на рис. 6.10, г- насадная развертка с пластинами, напаянными на ножи, закрепленные винтами на корпусе инструмента. Такие развертки диаметрами 150...300 мм можно регули­ровать по диаметру с помощью подкладок под ножи.

Учитывая, что при развертывании температура резания невелика, в последнее время вместо пайки стали использовать высокопрочные клеи, что значительно упрощает процесс изготовления разверток и обеспечива­ет повышение стойкости твердосплавных пластин за счет отсутствия термических напряжений.

Б0

а)

б)

:■ I =			----- 1
			______ (

в)

^30 L
	4^ С—------- Й

Рис. 6.10. Твердосплавные развертки:

а - гранная цельная; б- с цельной твердосплавной рабочей частью, припаянной к хвостовику; в - хвостовая с напайными твердосплавными пластинами; г - насадная сборная с ножами, оснащенными твердым сплавом

Конус Морзе

z

Рис. 6.11. Твердосплавная развертка одностороннего резания

Развертки одностороннего резания изготавливают с одним или несколькими ножами и опорными пластинами. Благодаря выглаживаю­щему действию опорных твердосплавных направляющих, восприни­мающих радиальную составляющую сил резания и трения, они обеспечи­вают высокую точность отверстий и низкую шероховатость их поверхно­стей. Такие развертки изготавливаются серийно, например фирмой «Мара1» (Германия) в диапазоне диаметров 8... 100 мм, и применяются для развертывания неглубоких отверстий. Режущие пластины у них мо­гут быть регулируемыми по диаметру с использованием разных способов механического крепления. Один из вариантов таких разверток показан на рис. 6.11. За счет применения внутреннего напорного охлаждения СОЖ на масляной основе удалось достичь при обработке сталей следующих режимов резания: v = 70...90 мм, 5 = 0,1...0,5 мм/об, / = 0,15 мм.

Твердосплавные развертки имеют следующие основные отличия от быстрорежущих: а) меньше длина рабочей части (у разверток с напайны- ми пластинами она равна длине пластин); б) малая длина заборного ко­нуса, так как с целью уменьшения вибраций угол ф увеличен до 45°; в) на режущих кромках при нулевых передних углах затачивают узкие упроч­няющие фаски с отрицательным передним углом Уф = -5°; г) обратный конус из-за малой длины калибрующей части обычно не делают, его за­меняют закруглением по радиусу.

Глава 7 РАСТОЧНЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

7.1. РАСТОЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Расточные инструменты применяются для увеличения диаметров отверстий и являются широко универсальными инструментами, так как, в отличие от зенкеров, разверток и других инструментов, допускают регу­лировку (настройку) режущих кромок в радиальном направлении.

Расточными инструментами обрабатывают отверстия диаметром 1... 1000 мм и более с точностью JT5...JT6 и шероховатостьюRa 0,8...1,6.

В механообработке нашли применение следующие типы расточ­ных инструментов: 1) стержневые резцы; 2) двухсторонние пластинча­тые резцы-блоки; 3) расточные головки для обработки неглубоких отвер­стий; 4) расточные головки для обработки глубоких отверстий.

Стержневые резцы имеют одну режущую кромку из быстрорежу­щей стали или в виде СМП из твердого сплава или СТМ.

Державки стержневых резцов в поперечном сечении имеют круг­лую, квадратную или прямоугольную формы. Наиболее простой и рас­пространенный способ закрепления резца с державкой квадратной или круглой формы показан на рис. 7.1, а. Здесь резец 2 закреплен винтом 3 в оправке 1; вылет резца регулируется винтом 4.

Для растачивания точных отверстий диаметром более 20 мм широ­кое распространение получили вставки типа «Microbohi» (рис. 7.1, б). На цилиндрической поверхности резца 5 имеется точная резьба с шагом Р- 0,5 мм. Регулировочная гайка 4 с внутренней резьбой и градуирован­ной шкалой базируется своей конусной поверхностью в оправке 1. В нужном положении резец закрепляется винтом 3 с шайбой 2. Поворот гайки на одно деление перемещает вершину резца в радиальном направ­лении (с учетом угла наклона продольной оси резца) на 0,01 мм. Резец оснащен напайной твердосплавной пластиной или СМП из твердого сплава.

Двухсторонние пластинчатые резцы-блоки применяют для пред­варительного и окончательного растачивания отверстий диаметром более 25 мм. По сравнению с однолезвийными инструментами они обладают большей производительностью, обеспечивают большую точность и низ­кую шероховатость поверхности отверстий.

Резцы-блоки изготавливают или целиком из быстрорежущей стали, или оснащают пластинами из твердого сплава, а для увеличения стойко­сти изготавливают сборными и регулируемыми по диаметру.

Крепление пластинчатых расточных резцов в оправках либо осуще­ствляется неподвижно для d = 50... 150 мм (рис. 7.2, а), либо допускают «плавание» по одной оси (двухлезвийные блоки (рис. 7.2, б, в)). Вы­падению резца-блока 1 из борштанги 2 препятствует винт 5, входящий с зазором в отверстие, выполненное в корпусе резца-блока (рис. 7.2, б). Известны конструкции четырех и более лезвийных блоков, «пла­вающих» с помощью крестовины по двум взаимно перпендикулярным осям [5].

«Плавающее» крепление резцов-блоков для d = 25...600 мм приме­няется для компенсации углового и линейного несовпадения осей обра­батываемых отверстий и инструмента. Указанное несовпадение осей происходит из-за погрешностей установки заготовки (инструмента) и зажимных патронов, деформаций элементов технологической системы и других факторов и приводит к снижению точности обработки и стойко­сти инструмента.

Расточные головки для обработки неглубоких отверстий имеют несколько режущих кромок (рис. 7.3). Они жестко крепятся в оправке и применяются для предварительной обработки отверстий.

Рис. 7.2. Двухсторонние расточные резцы-блоки:

а - неподвижный; б - «плавающий», нерегулируемый по диаметру; в - «плавающий» составной, регулируемый по диаметру

При конструировании многокромочных расточных головок нашли применение две схемы резания: 1) деления глубины резания; 2) деления подачи.

Рис. 7.3. Расточная головка (</= 120...300 мм, г⁸⁵4...8)

При схеме деления глубины резания заданная глубина t последо­вательно срезается каждым резцом головки (рис. 7.4, а):

t = t_x+t₂+.-.+t_n (z=l, 2(7.1)

где п - номер резца.

При этом подача S_Zn, приходящаяся на каждое лезвие инструмента,

равна подаче S на оборот инструмента или заготовки:

S = S_Z =SL =... = S_Z.

Z\ z₂

Расточные головки, работающие по схеме деления глубины резания, применяются для удаления больших припусков и имеют относительно низкую производительность.

При работе по схеме деления подачи каждая режущая кромка го­ловки снимает полную глубину резания t, а подача 5 на один оборот ин­струмента или заготовки равна сумме подач, приходящихся на каждый зуб (рис. 7.4, 6):

S = S_Zi+S_Z2+... + S_zш. (7.2)

Таким образом, расточные головки, работающие по схеме деления подачи, развивают значительно большую производительность, чем го­ловки, работающие по схеме деления глубины резания.

Возможны два способа деления подачи между зубьями таких инст­рументов. При первом способе зубья располагаются равномерно по ок­ружности, т.е. угловые шаги зубьев равны между собой:

(»1=ю₂ =... = ю_и,

Рис. 7.4. Схемы резания, применяемые при обработке отверстий многолезвийными расточными головками:

а - деления глубины резания; б - деления подачи

тогда подача, приходящаяся на каждый зуб, [мм/зуб]:

S_2n=S/z. (7.3)

При втором способе деления подачи зубья расположены неравно­мерно по окружности, т.е. угловые шаги зубьев не равны между собой:

а>! Ф со₂ * •

Схема деления подачи двухлезвийным расточным блоком для вто­рого способа показана на рис. 7.5, а. Здесь по горизонтали отложена раз­вернутая. длина окружности растачиваемого отверстия nd = 360°. Зуб 1 врезается в торец заготовки в точке А, а зуб 2 - в точке В. Если инстру­мент (заготовка) имеет подачу <S, мм/об, то зуб 1 при повороте на угол о)| пройдет в осевом направлении расстояние S_2i, а зуб 2 при повороте на

угол со₂ - расстояние S_2].

Из подобия прямоугольных треугольников AABC~AADF~ABDE сле­дует, что

= ₌ 5 (7.4)

S s_2| S,₂ * 360° ^v

Таким образом, при неравномерном расположении зубьев подача S_2n на зуб инструмента будет пропорциональна подаче S на оборот ин­струмента (заготовки) и углу ю_д зубьев. В этом случае нагрузка на зубья

будет различной, что вызовет их неравномерный износ и, как следствие, снижение общей стойкости инструмента, а также точности диаметра об­работанных отверстий, хотя точность формы отверстий будет выше.

Для увеличения стойкости инструмента и точности обработки необ­ходимо обеспечить одинаковую нагрузку на зубья при сохранении их неравномерного расположения. Достигнуть этого можно за счет осевого смещения одних зубьев относительно других, например в случае двух­лезвийного расточного блока (рис. 7.5, б) за счет осевого смещения на величину Ah зуба 2 относительно зуба /. Величину смещения ДА можно определить из подобия треугольников AABC~AADF~ABDE:

F

F

71/)(360°)

кР (360°)

б)

(7.6)

Расточные головки, работающие по схеме деления подачи, за счет увеличения числа режущих кромок теоретически могут развивать любую производительность. Однако на практике обычно используют двух­трехрезцовые (для чистовой обработки) или четырех-восьмирезцовые (для предварительной обработки) расточные головки.

Дата добавления: 2015-08-27