Правка, резка и обдирка проката

Правка прокатадиаметром свыше 50 мм осуществляется на прессах пластическим знакопеременным изгибом. Прутки меньшего диаметра правят на роликовых машинах с продольной подачей проката без его вращения (рис. 2.37; а) или с винтовой подачей проката (рис. 2.37; б). В последнем случае правка производится роликами глобоидальной формы, которые расположены под углом к оси проката. При вращении роликов заготовка получает поступательное и вращательное (винтовое) движение.

Обдирка проката(грубое точение) производится с целью удаления дефектного слоя. Обдирка производится на бесцентрово-токарных станках. Схема станка представлена на рис. 2.38. Станок работает следующим образом. Заготовка без вращения подается роликами 1 в резцовые головки с резцами 2, 4 и сухарями 5, которые исключают прогиб заготовки от силы резания. Головки установлены на планшайбе на входе и на выходе для черновой и чистовой обдирки. Планшайба вращается вместе с зубчатым колесом 3. Процесс резания осуществляется за счет вращения резцов вокруг заготовки.

Резку прокатаосуществляют на приводных ножовках; пилах - дисковых ленточных, фрикционных, электрофрикционных, с абразивным кругом, а также на токарно-отрезных станках; ножницах, прессах. Приводные ножовки разрезают прокат ножовочным полотном, которое прижимается режущей частью к прокату и совершает возвратно-поступательные движения от механического привода. Схемы резки проката дисковой и ленточной пилами представлены на рис. 2.39. Ленточная пила представляет собой бесконечную ленту с зубьями, натянутую на диски, один из которых является приводным. Резка фрикционной пилой производится за счет сил трения. Пила представляет собой тонкий стальной диск, который вращается со скоростью до 150 м/сек. При контакте с металлом последний за счет трения нагревается и плавится. Резка электрофрикционной пилой осуществляется за счет совместного действия трения и вольтовой дуги, которая зажигается при подключении пилы и проката к разным полюсам источника электрического тока. Схема резки проката на токарном сверлильно-отрезном станке представлена на рис.2.39,г.

Обработка центровых отверстий

При изготовлении валов центровые отверстия являются базами для ряда операций: обтачивания, нарезания резьбы, шлифования, нарезания шлицев, контроля и пр. Типы центровых отверстий и инструмент для обработки этих отверстий показаны на рис. 2.40 и 2.41.

В мелкосерийном производстве при отсутствии специального оборудования центровые отверстия обрабатывают на токарных станках за два установа. Сначала подрезают торец и сверлят отверстие с одной стороны, затем заготовку переустанавливают и переходы повторяют. За счет смены баз при переустановке возникает погрешность расположения осей центровых отверстий, что может оказать влияние на точность последующей обработки.

В крупносерийном и массовом производстве для обработки центровых отверстий применяют фрезерно-центровальные полуавтоматы моделей МР-71, МР-74, а также автоматы А981 и А982. Схема обработки на этих станках представлена на рис. 2.42; а. Вал закрепляется в призмах. В первой позиции торцевыми фрезами обрабатываются торцы заготовки, во второй позиции - центровые отверстия. Применяются также станки, оснащенные торцеподрезным инструментом (рис. 2.42, б), которым одновременно производится подрезка торца пластинами и сверление отверстия.

Токарная обработка

В мелкосерийном производстве токарную обработку осуществляют на универсальных токарно-винторезных станках. При черновом точении один конец вала закрепляют в кулачковом патроне, который установлен на планшайбе шпинделя станка. Опорой другого конца вала является вращающийся задний центр, установленный в пиноль задней бабки.

При чистовом точении валы обрабатывают в центрах. Для передачи крутящего момента левый конец вала закрепляют в поводковом патроне. При обработке нежестких валов применяются люнеты, которые являются дополнительной опорой. Люнеты бывают неподвижными или подвижными (рис. 2.43).

Рис. 2. Схемы установки заготовок в патроне и на неподвижном люнете

Рис. 3. Схема установки заготовки на центрах с использованием подвижною люнета

Установку в патроне и на неподвижном люнете используют для обработки отверстия и торца за! отовки, а также участка заготовки, расположенного между люнетом и патроном.

При обработке тяжелых заготовок применяют люнеты открытою типа, в других случаях — закрытого типа Под люнеты протачивают (рис. 2, а) специальные пояски В некоторых случаях валы диаметром 30 — 200 мм можно устанавливать без обработки поясков с помощью регулируемых муфт (рис. 2,6) Установку заготовок проводят с выверкой положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях и биения с точностью 0,03 — 0,05 мм. Без выверки устанавливают заготовки в специальных патронах (рис. 2, в)

Установку на центрах с испогъзованиеи подвижного люнета используют при обработке нежестких заготовок (рис. 3). К установочной поверхности под люнет предъявляют высокие требования по суммарным отклонениям и допускам формы и расположения поверхностей

Неподвижный люнет устанавливается на направляющих продольного суппорта. Подвижный люнет устанавливается на продольном суппорте и перемещается в процессе обработки вместе с суппортом. Подвижным люнетом создается дополнительная опора, всегда расположенная напротив резца. Поэтому деформации вала под действием силы резания меньше, чем при использовании неподвижного люнета.

В серийном производстведля токарной обработки применяются станки с ЧПУ моделей 16К20ФЗ, 1П717ФЗ, 1751Ф3 и др., работающих по полуавтоматическому циклу. Станки оснащаются 6- и 8-позиционными инструментальными головками с горизонтальной осью (рис.2.44).

Рис. 19.10. Инструментальная головка: /— VI — позиции головки 1-винт 2-упор

Головка устанавливается на суппорте станка. Установка резцов, закрепленных в головке в рабочую позицию, производится за счет поворота головки. Токарные станки с ЧПУ применяются для обработки валов со сложным ступенчатым и криволинейным профилем, включая нарезание резьбы. Схема обработки вала на станке с ЧПУ приведена на рис. 2.45. На этой схеме показаны траектории движения резцов по заданной программе при чистовом точении и нарезании резьбы. В помеченных точках траектории резец по заданной программе меняет направление движения.

В крупносерийном производстведля обработки валов применяются токарные многорезцовые полуавтоматы (ТМП) моделей 1А720, 1А730, токарные многорезцовые копировальные полуавтоматы (ТМКП) моделей 1708, 1Н713, 1719 и токарные гидрокопировальные полуавтоматы (ТГКП) моделей 1712, 1722. ТМП и ТМКП обычно выполняются одношпиндельными с горизонталь­ной компоновкой. Однако имеются вертикальные одно- и двухшпиндельные, а также одно и двухшпиндельные фронтальные полуавтоматы. В последнем случае резцы закрепляются вертикально в суппортах, которые установлены друг над другом. Копировальное устройство в ТМКП может быть гидравлическим или кулачковым..

При большом количестве резцов возникают деформации системы ДИПС. Поэтому точность обработки на этих станках невелика и достигает 10 - 11 квалитета. Применение многорезцовой обработки сокращает машинное время т. к. длина перемещения суппорта уменьшается. В то же время значительные затраты времени на наладку станка, т.е. растет доля подготовительно-заключительного времени и времени технического обслуживания.

………………………………

Обработка фрезерованием

При достижении максимальной площади срезаемого слоя врезную подачу уменьшают на 50 — 60 %, круговую — на 25 — 30 %, при раздельной врезной и круговой подачах — за один оборот заготовки, при совмещенной — за 1,1 — 1,2 оборота.

Скорость резания определяет частота вращения инструмента. В зависимости от обрабатываемого материала для инструмента из быстрорежущей стали и = 40 -г 60 м/мин, из твердого сплава i; = 80-j-135 м/мин. Врезная подача 0,2—0,3 мм/зуб, круговая подача 0,4-0,5 мм/зуб.

На рис. 188 показана схема контурного фрезерования ступенчатого вала набором фрез с СМП: Тм = 0,33 мин; Тшт = 0,63 мин с учетом вспомогательного времени на обслуживание станка 0,2 мин и автоматической смены заготовки 0,1 мин.

Контурное фрезерование коленчатых валов проводят на станках двух типов: при стационарном положении вала или при его вращении вокруг оси коренных подшипников. Фрезерование осуществляют методом наружного или внутреннего касания, т. е. дисковыми или кольцевыми фрезами с СМП. Дисковые фрезы центрируют на станке по отверстию, а кольцевые — по наружному диаметру инструмента.

В процессе фрезерования шатунных шеек вращающегося вала инструмент (дисковая или кольцевая фреза) совершает возвратно-поступательное движение, управляемое копиром или по заданной программе, обеспечивая контакт с обрабатываемой поверхностью в соответствии с положением шейки в пространстве.

При обработке неподвижно закрепленного вала методом внутреннего касания диаметр кольцевой фрезы, совершающей планетарное вращение, меньше диаметра дисковой фрезы; условия работы привода передачи лучше и расходы на инструмент примерно на 30% ниже. Обработку, как правило, осуществляют двумя фрезерными роторами, что позволяет одновременно фрезеровать по две пары коренных шеек, попарно фрезеровать шатунные шейки или по одной шатунной и коренной шейке. Достигаемые допуски при обработке: диаметра шейки +0,1 мм, расстояния между подшипниками ±0,15 мм, радиуса кривошипа ±0,1 мм. Параметр шероховатости поверхности Ra = 5 -т- 8 мкм. Мощность главного при-

Рис. 188. Схема контурного фрезерования ступенчатой детали набором фрез фирмы Хейнляйнизитц-ман (ФРГ); / — самоцентрирующий патрон

вода каждого из роторов 30 — 55 кВт, мощность привода круговой подачи 2,5 — 4 кВт. Подача 0,35 — 0,45 мм/зуб. Вспомогательное время (снять и установить деталь в автоматизированном цикле) 0,8—1,0 мин; время на управление станком 0,25—0,3 мин/цикл; Тм = 1,0 4- 2,5 мин; Тшт = 3 -=- 6 мин.

Фреза имеет по 10 комплектов пластин и более из сплава ТТ10К8Б, закрепляемых механическим путем. Внутренний диаметр фрезы при совпадении ее оси с осью центров станка (нейтральное положение) должен обеспечить возможность беспрепятственного прохода сквозь него коленчатого вала с патронами на передней и задней бабках, выгрузку, загрузку, а также перемещение роторов в процессе обработки.

Стойкость фрезы составляет 400 шеек при массе снятой стружки 1 кг и 100 шеек при массе 4 кг. Средняя стойкость 480 мин.

На рис. 189 показаны переходы обработки коленчатого вала для восьмицилиндрового V-образного автомобильного двигателя. Заготовку подвергают предварительной обработке: фрезерованию торцов, центрованию, фрезерованию базовых площадок.

Всю контурную обработку проводят на специальных однотипных фрезерных станках. Рис. 189 поясняет лоложение фрезы относительно обрабатываемой поверхности вала: / — нейтральное положение для загрузки и выгрузки заготовки вала; //— врезание при неподвижном роторе Р; III, IV — планетарное вращение фрезы (круговая подача на участке с углом 360°; V — остановка вращения и отвод ротора с фрезой в нейтральное положение /.

Контурную обработку вала осуществляют на трех станках. Наборами фрез 3 и 4 с СМП фрезеруют поверхности хвостовика, фланца и прилегающих к нему участков.

Рис. 189. Схемы контурного фрезерования коленчатого вала: а —заготовка, 6 — фрезерование хвостовика и фланца, в — фрезерование коренных шеек, .' — фрезерование шатунных шеек, () —положение фрезы в процессе обработки

При этом вал фиксируют в осевом направлении и по базовым площадкам опорой 8 с зажимом 7 (рис. 189,6) На другом станке, у вала, закрепленного в патронах 1 и 2, фрезами 5 с СМП обрабатывают попарно за два перехода четыре коренные шейки (рис 189, в) На третьем станке, зафиксированный в осевом направлении вал, закрепленный в патронах / и 2 с поддержкой люнетом 9, подвергают дальнейшей обработке — фрезеруют попарно шатунные шейки, оси которых расположены в горизонтальной плоскости (рис 189, ;>). После фрезерования первой пары шеек вал поворачивают (для чего на передней бабке предусмотрено делительное устройсгво), перемещают роторы с фрезами 6 и фрезеруют вторую пару шатунных шеек

Винтовые поверхности фре!ерую! дисковыми, концевыми («пальцечыми ' >• юпвячными фрезами. Условно винто >0ie поверхности можно разделить на несопрягаемые (канавки режущих инструментов, копиры и г п.) и сопрягаемые (резьбы, винтовые шестерни и др.).

Производящая поверхность инструмента должна быть рассчитана исходя из заданных параметров винтовых канавок, особенно при больших углах подъема винтовой линии. Винтовые поверхности фрезеруют при одновременном относительном вращательно-поступа-тельном движении заготовки и инструмента. При фрезеровании винтовых канавок заготовку закрепляют в делительной головке, включенной в кинематическую цепь станка, настроенного на заданный угол и шаг винтовой линии. При фрезеровании винтовых канавок на конической поверхности заготовку устанавливают под углом, близким к половине угла конуса Настроив станок на осредненный шаг винтовой линии, угол поворота незакрепленного стола корректируют копиром-угольником в процессе продольного движения.

На фрезерных станках с ЧПУ фрезеруют винтовые канавки на конической поверхности заготовки, повернутой в горизонтальной плоскости на угол винтовой линии , но без наклона оси в вертикальной плоскости. При этом переменный шаг винтовых канавок и их глубину корректируют по программе.

Прямоугольные или трапецеидальные винтовые канавки копиров фрезеруют пальцевой фрезой. Винтовые эвольвентные поверхности зубьев шестерен и валов обрабатывают червячными фрезами на зубофрезерных станках.

Резьбы крупного шага и большой длины фрезеруют монолитными или сборными дисковыми резьбовыми фрезами при непрерывном вращении и осевом перемещении заготовки. Требуемой глубины резьбы достигают установкой соответствующего межцентрового расстояния за пределами детали.

Производительность фрезерования резьб гребенчатыми фрезами ниже производительности нарезания резьб головками и метчиками, а тем более накатывания. Фрезеруют резьбы: крупных деталей, закрепление которых на других станках невозможно; пересеченных шпоночными пазами или лысками (рис. 190); тонкостенных деталей; с ограниченным сбегом. За период фрезерования резьбы гребенчатой фрезой продольная подача , где Р — шаг резьбы; i — число заходов. Резьбофрезерование обеспечивает поле допуска и параметр шероховатости = 5 -=- 2,5 мкм Гребенчатой фрезой определенного шаг/i и длины можно фрезеровать все наружные резьбы данного шага независимо от их диаметра, при фрезеровании внутренних резьб (рис. 191) диаметр инструмента не должен быть больше 3/4 диаметра

Рис. 190. Наладки резьбофрезерного станка: а —с установкой заготовки через шпиндель, б — для фрезерования резьбы на коленчатом валике резьбы.

Скорость резания и = 20 -г 50 м/мин; подача sz = 0,03 -г- 0,05 мм/зуб. Эффективность резьбофрезерования возрастает с применением фрез, армированных твердым сплавом, и сборных фрез внутреннего касания, например, с дисковыми гребенками. Для последних требуются специальные резьбофрезерные станки.

Интенсификация фрезерной обработки. Оснащение фрезерных станков специальными линейками с визирами и устройством цифровой индикации повышает точность выполнения фрезерных операций по трем координатам до сотых долей миплиметра, значительно упрощает обслуживание станка и повышает производительность труда.

Рис. 191. Схема фрезерования внутренней резьбы гребенчатой фрезой

Применение специальных приспособлений на обычных фрезерных станках сокращает или полностью исключает потери времени на вспомогательный ход и закрепление заготовок (рис. 192—194).

Рис. 192. Схемы фрезерования заготовки: а — на

поворотном столе с двумя приспособлениями; 6 — на вертикально-фрезерном станке с вращающимся столом

В массовом производствеприменяются 6-ти и 8-ми шпиндельные токарные полуавтоматы вертикального типа моделей 1К282, 1283 и пр.

По первой схеме, когда используется однопереходная обработка, достигается точность по 10-11 квалитету. По второй схеме за счет обработки поверхностей за несколько переходов обеспечивается точность по 6-9 квалитету. Шероховатость поверхности составляет 2,5 мкм и более.

Токарная обработка валов малого размера (валиков) на револьверных станках и автоматах (полуавтоматах)

Валы малого размера изготавливаются из прутков. Револьверные станки и автоматы предназначены для многоинструментальной обработки. Наладка станков включает большое количество режущих инструментов настроенных на размер, что позволяет вести обработку деталей сложной формы и совмещать переходы при обработке. Это исключает затраты времени на установку и настройку режущего инструмента при обработке различных поверхностей. Таким образом, станок настраивается один раз для обработки детали в целом.

Токарная обработка на револьверных станкахприменяется в мелко и среднесерийном производстве. В промышленности используются токарно-револьверные станки (ТРС) с вертикальной и горизонтальной осью револьвер­ной головки моделей 1Д325П, 1Г340 и пр. (рис. 2.49). В зависимости от диаметра прутка различают три типоразмера станков: для обработки прутков диаметром до 25, 40 мм и свыше 40 мм..

Для обработки деталей на ТРС применяется нормальный и специальный комбинированный инструмент, который закрепляют в резцедержателях суппортов и гнездах револьверной головки при помощи державок, втулок, патронов и стоек.

Токарная обработка на одношпиндельных и многошпиндельных горизонтальных автоматах и полуавтоматахприменяется в крупносерийном и массовом производстве. Эти станки делятся на одношпиндельные; фасонно-отрезные; продольного точения; токарно-револьверные и многошпиндельные.

Фасонно-отрезные автоматы(ФОА) моделей 11Ф16, 11Ф25, 11Ф40 имеют от двух до четырех суппортов, работающих только с поперечной подачей, несущих отрезные и фасонные резцы 2 (рис. 2.53). На ФОА обрабатывают детали длиною до 100 мм с невысокой точностью. Обработка ведется методом врезания. Однако некоторые станки имеют устройства для продольного точения, а также агрегатные головки для сверления, нарезания резьбы и фрезерования.

Автоматы продольного точения (АПТ) моделей 1103, 1М06ДА и пр. предназначены для обработки деталей из прутка диаметром до 30 мм с точностью до 5-6 квалитета по диаметру и 6 квалитета по длине. Шероховтость поверхности достигает 5-1,25 мкм.