Обработка плоских поверхностей корпусных деталей, методы, оборудование.

Плоские поверхности обрабатываются следующими методами: фрезерованием, строганием, точением, протягиванием и шлифованием.

Фрезерованиеявляется наиболее распространенным методом обработки и применяется при любом типе производства. Обработка ведется цилиндрическими или торцевыми фрезами (рис. 2.4, а;г) на универсально-фрезерных станках с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя, многошпиндельных продольно-фрезерных станках, карусельно- и барабаннофрезерных станках.

Универсально-фрезерныестанки используют для обработки заготовок небольших размеров в единичном и мелкосерийном производстве. Для повышения производительности за счет совмещения рабочих и вспомогательных ходов, обработку выполняют по схеме маятникового (челночного) фрезерования (рис. 2.5). Для этого на столе станка имеются две позиции. Пока очередная заготовка обрабатывается в одной позиции, в другой производится съем и установка следующей заготовки.

Рис. 2.5 Схема маятникового фрезерования

Многошпиндельные продольно-фрезерные станкииспользуют для обработки крупногабаритных корпусных деталей или для групповой обработки деталей средних размеров в серийном производстве (рис. 2.6).

Рис. 2.6 Продольно-фрезерный станок

1 – станина; 2 – стол; 3, 7, 8, 10 – фрезерные бабки; 4,9 – стойки; 5 – поперечина; 6 - бабка

Ход стола этих станков достигает восьми метров. Эти станки оснащены несколькими шпиндельными бабками, что позволяет обрабатывать одновременно несколько поверхностей. При групповой обработке заготовки устанавливаются на рабочем столе в один или два ряда и фрезеруют у них одни и те же поверхности (рис. 2.7, а; б).

Однако можно вести обработку разных плоскостей фрезерованием в перекладку (рис. 2.7, в). При этом методе в позиции 1 идет фрезерование поверхностей К, Л. В позиции 2 производится фрезерование поверхностей М, Н. После рабочего хода заготовки из первой позиции перекладываются во вторую, а в первую позицию устанавливаются новые заготовки.

Рис. 2.7 Схема групповой обработки на продольно-фрезерном станке

При обработке на четырехшпиндельных продольно-фрезерных станках заготовок корпусных деталей с направляющими - кареток, столов, ползунов возможно применение набора фрез, профиль которых соответствует контуру направляющих. Набор фрез, включающий обычно как универсальные, так и специальные фрезы, базируется на общей оправке, которая устанавливается в шпиндели станка (рис.2.8).

Рис. 2.8 Схема обработки направляющих на продольно-фрезерном станке

Таким образом, за один рабочий ход обрабатывается полный профиль направляющих. Недостатком является сложность комплектования набора фрез и их заточка. Поэтому указанный метод применяется в серийном производстве для обработки направляющих простой формы.

Карусельно- и барабанно-фрезерные станкиприменяют для обработки корпусных деталей небольших размеров в крупносерийном и массовом производстве. Карусельно-фрезерные станки с круглым вращающимся столом имеют одну или несколько фрезерных головок с вертикальным расположением шпинделей (рис. 2.9, a).

Рис. 2.9 Схемы обработки на карусельно- и барабанно-фрезерных станках 1 – фреза; 2 – заготовка; 3 – стол; 4 - барабан

При наличии трех фрезерных головок на первых двух устанавливают фрезы диаметром 250 - 300 мм для черновой и получистовой обработки, а на пследней - фрезу диаметром 500 - 600 мм для чистовой обработки горизонтальных поверхностей. Обрабатываемые заготовки устанавливают в приспособления. Установка и съем детали выполняются внезоны обработки и по времени совмещаются с процессом резания, который осуществляется при непрерывном вращении стола. Непрерывная параллельно-последовательная черновая и чистовая обработка группы заготовок позволяет добиться высокой производительности. На барабанно-фрезерном станке производят одновременную обработку в размер двух параллельных поверхностей (рис.2.9,б). Барабан, непрерывно вращается вокруг горизонтальной оси и имеет от четырех до восьми позиций, на которых установлены приспособления для закрепления обрабатываемых заготовок. Общее число фрезерных головок с горизонтальным расположением шпинделей может составлять 2, 4, 6 или 8. При этом с помощью первых фрез выполняют черновую обработку, а последние две фрезы большого диаметра служат для чистовой обработки поверхности. Диаметры фрез для чистовой обработки предопределяют размеры обрабатываемых поверхностей. Установкой съем деталей выполняют при непрерывном вращении барабана со скоростью рабочей подачи 350 - 700 мм/мин. Близкое расположение заготовок обеспечивает возможность перекрытия участков на входе и выходе фрезы. Непрерывная, параллельно-последовательная черновая и чистовая обработка деталей при совмещении во времени основных и вспомогательных ходов позволяет получить высокую производительность. При малых участках обрабатываемых поверхностей и относительно большом расстоянии между ними эффективность использования карусельно- и барабанно-фрезерных станков уменьшается.

Строганиенаружных плоскостей корпусных деталей применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также при обработке крупногабаритных, с большой массой. Эту операцию выполняют на продольнострогальных станкахс использованием вертикальных и горизонтальных суппортов. Производительность строгания ниже фрезерования вследствие наличия вспомогательных ходов и относительно малых скоростей возвратно-поступательного движения стола станка. Производительность можно повысить путем одновременной обработки группы заготовок, последовательно установленных в один или два ряда на столе станка, а также за счет многорезцовой обработки (рис. 2.10,а).

Рис. 2.10 Схема многорезцового строгания а – горизонтальной поверхности; б – горизонтальной и вертикальной поверхностей

При этом целесообразна параллельная обработка горизонтальных и вертикальных поверхностей заготовок с использованием одновременно вертикальных и боковых суппортов станка (рис. 2.10,6).

Резцы, используемые при строгании, представляют собой наиболее дешевый и простой инструмент, который обладает малой чувствительностью к ударным нагрузкам из-за дефектов поверхностного слоя и позволяет снимать за один рабочий ход до 15-20 мм. При строгании можно получить высокую точность по прямолинейности обработанных поверхностей. Это объясняется более высокой жесткостью строгальных суппортов по сравнению с фрезерными головками и относительно малыми температурными деформациями в процессе резания. Кроме того, при получении пазов и канавок производительность строгания выше, чем фрезерования. Поэтому строгание достаточно широко применяют при обработке заготовок корпусных деталей с направляющими — столов, кареток, ползунов.

Точениеосуществляют на токарно-карусельных станках при обработке крупных деталей типа тел вращения диаметром до 20000 мм, таких как корпуса паровых турбин, компрессоров, центробежных насосов, крупных электродвигателей, генераторов, крупногабаритных вентилей, а также планшайб станков. В условиях серийного производства на карусельно-токарных станках одновременно обрабатывают по плоскости разъема группу небольших корпусов или крышек, установленных в приспособлениях по периметру стола. При этом обеспечиваются достаточно высокие требования к плоскостности и параллельности обрабатываемых поверхностей.

Протягиваниеявляется наиболее производительным методом обработки, при котором обеспечивается высокая точность размеров и относительного расположения обрабатываемых поверхностей. Этот метод применяют для черновой, чистовой и отделочной обработки наружных поверхностей заготовок корпусных деталей. Скорость протягивания достигает 60 м/мин. На мощных протяжных станках с усилием протягивания до 500 кН за один ход снимается при­пуск до 3 - 5 мм. Быстроходные протяжные станки встраивают в автоматические линии для обработки корпусных деталей, у которых предварительно и окончательно протягивают одновременно несколько плоских и фасонных поверхностей.

В массовом производстве протягивание наружных плоскостей корпусных деталей выполняют на специализированных протяжных станках горизонтального и вертикального типа (рис. 2.11). Высокая производительность обеспечивается применением станков непрерывного действия различной конструкции.

Рис. 2.11 Схемы обработки наружных поверхностей на протяжных станках а – на вертикальном; б – горизонтальном 1 – деталь; 2 – протяжка; 3 – припуск

Станки с цепным приводом имеют цепь, которая перемещает закрепленные на ней детали относительно протяжки, установленной сверху, снимающей стружку с обрабатываемой поверхности (рис. 2.11,6). На карусельно- и барабанно-протяжных станках детали размещаются по периметру стола или барабана, вращением которых осуществляется резание металла (рис. 2.12). Протягивание наружных поверхностей осуществляется по двум схемам: простой и прогрессивной. Протяжки, работающие по прогрессивной схеме, имеют зубья переменной ширины (рис. 2.13,а). Здесь каждый зуб срезает слой металла равный его ширине. Протяжки, работающие по простой схеме, имеют зубья одинаковой ширины, которая равна ширине обрабатываемой поверхности (рис 2.13,6). Поэтому при черновой обработке первые зубья простых протяжек, которые работают по корке после литья быстро изнашиваются. Длина протяжек со вставными зубьями достигает 2 - 3,5 м.

Рис. 2.13 Протяжки для обработки плоскостей а – прогрессивная; б - простая

Недостатками протягивания являются относительно высокая стоимость режущего инструмента и возникающие при обработке большие силы резания, что исключает возможность обработки нежестких деталей.

Шлифованиенаружных плоскостей корпусных деталей применяется для черновая, так и для чистовая обработку. При чистовом шлифовании обеспечиваются повышенные требования к шероховатости и точности. Преимуществом чернового шлифования является малая чувствительность шлифовального круга к дефектам поверхностного слоя литой заготовки, а также возможность производительной обработки сложных по контуру прерывистых поверхностей. Обработка таких поверхностей лезвийным инструментом вызывает выкрашивание металла на кромках заготовки чугунных деталей и режущей кромки инструмента. Устранение этого явления путем занижения режимов резания уменьшает производительность. В процессе шлифования выкрашивание исключаются. Обильное применение СОЖ при шлифовании позволяет значительно уменьшить температурные деформации детали, что способствует повышению точности обработки.

Шлифование выполняют на плоскошлифовальных станках с прямоугольным или круглым столом (рис. 2.14, а;б).

Рис. 2.14 Схемы шлифования плоских поверхностей на станках с прямоугольным и круглым столом а, б – переферией круга; в, г – сегментными кругами

Последние имеют более высокую производительность из-за непрерывности процесса шлифования (рис.2). При этом возможно шлифование периферией плоского круга, торцом чашечного круга или торцовой поверхностью составного сегметного круга. Припуск, снимаемый за рабочий ход при черновом шлифовании, может достигать 4 мм.

Данные о точности, получаемой при различных методах обработки пло­ских поверхностей, приведены в таблице 2.1.