Крепление разверток на станке должно обеспечивать совпадение осей развертки, кондукторной втулки и обрабатываемого отверстия. При жестком креплении развертки в шпинделе станка все погрешности вращения (биение, разбивка и т.п.) переносятся на деталь. Лучшие результаты достигаются при креплении разверток в плавающие патроны. Существует множество конструкций таких патронов. Наибольшую точность
обеспечивают патроны, допускающие не только качание развертки в двух плоскостях, но и смещение, параллельное оси вращения заготовки. При этом величины перемещения развертки должны быть небольшими, так как в противном случае при выходе развертки из отверстия увеличивается разбивка последнего.
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 (JTS!Т6), 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 8А; 2) допуск на изготовление развертки 8Р 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) 8„ 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
Л.
5А
НО
НО
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 = 8Л-,Ртах, нижнее отклонение у изношенной развертки НО = -Р^. При отрицательной разбивке (рис. 6.5, 6) ВО = 5/4 + Ртт, НО = Рпт. Такое же соотношение положений полей допусков на отверстие и развертку сохраняется и для случаев обработки отверстия в системе вала. Значения Раах и Pmin определяются экспериментально. В случае положительной разбивки ориентировочно можно принять Р^ = 5р = (1/3)8/1, а запас на износ 5И = (0,45...0,60)8/1
(здесь 8А берется для отверстий по JT5... JTS).
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 А регулирования диаметра небольшая и берется в зависимости от диаметра развертки, например:
|
|
|
|
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.
|
б) Рис. 6.6. Развертки, регулируемые по диаметру: а - ручная; 6 - машинная насадная сборная |
В-В А-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 Ь = 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
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 JTS, 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-
|
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.
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 А - 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 затылованы, 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.
А-А
|
а)
|
|
Конус Морзе
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...90mm, 5 = 0,1...0,5 мм/об, г = 0,15мм.
Твердосплавные развертки имеют следующие основные отличия от быстрорежущих: а) меньше длина рабочей части (у разверток с напайными 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...Jib и шероховатостью Ra 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 /; вылет резца регулируется винтом 4.
|
|
Рис. 7.1. Расточные стержневые резцы: а - регулируемый; 6 - с микрорегулированием |
5 4 3 2 1 |
6)
Дня 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 3, 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.
| I |
| S |
450/ \. |
|
12...У(— |
|
30'... 1“ |
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, г = 4...8)
При схеме деления глубины резания заданная глубина t последовательно срезается каждым резцом головки (рис. 7.4, а):
t = tx +t2 +... + /„ (z= 1, 2,..., л), (7.1)
где п - номер резца.
При этом подача 5^, приходящаяся на каждое лезвие инструмента,
равна подаче S на оборот инструмента или заготовки:
S = S, =S' =... = £,.
г1 г2 п
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 1, а подача S на один оборот инструмента или заготовки равна сумме подач, приходящихся на каждый зуб (рис. 7.4, б):
S = S,t+S22+... + SZn. (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:
Q), =(02 =... = о)„,
|
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]:
S2n=S/z. (7.3)
При втором способе деления подачи зубья расположены неравномерно по окружности, т.е. угловые шаги зубьев не равны между собой:
со, Ф со2 *■... ^ соя.
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 С0| пройдет в осевом направлении расстояние SZ|, а зуб 2 при повороте на
угол ш2 - расстояние 5Zj.
Из подобия прямоугольных треугольников AABC~AADF~ABDE следует, что
|
Таким образом, при неравномерном расположении зубьев подача S2n на зуб инструмента будет пропорциональна подаче S на оборот инструмента (заготовки) и углу со„ 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 1. Величину смещения Ah можно определить из подобия треугольников AABC~AADF~ABDE:
360° _ to, со2
~S S/z-Ah ~ S/z-Ah'
|
о) б)
Рис. 7.5. Возможные варианты нагружения лезвий расточных головок при их неравномерном угловом шаге:
а - различная нагрузка на лезвия; б - одинаковая нагрузка на лезвия
®п; ДА=(- —(7.5) z U 360°J '
360^ дд —£\s (76)
Z ^360° z)
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.
Расточные головки для обработки глубоких отверстий относятся к инструментам одностороннего резания с определенностью базирования.
На рис. 7.6 показана такая головка, предназначенная для растачивания глубоких отверстий диаметром 45...250 мм. Режущий элемент головки выполнен в виде кассеты 4 с продольной шпонкой, входящей в соответствующий паз на корпусе 5 головки. Кассета крепится в корпусе винтом 7. На ней с помощью клина 6 закреплена твердосплавная пластина 1 ромбической формы, которая имеет две режущие кромки. Настройка головки на диаметр производится путем смены направляющих 2 и регулировки вылета кассеты. В процессе обработки три твердосплавные направляющие 2 под действием радиальных составляющих сил резания и трения прижимаются к поверхности обработанного отверстия, обеспечивая тем самым поперечную устойчивость инструмента. Три пластмассовые (из полиамида) направляющие 3 служат для гашения колебаний расточной головки.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 31 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
