Обработка резьбовых поверхностей

Обработка резьбовых поверхностей осуществляется двумя способами: резанием и пластическим деформированием (накатыванием).

Наиболее точные резьбовые поверхности получают на токарно-винтовом оборудовании нарезанием. Существует несколько схем получения резьб, например, с поперечной подачей резца (перпендикулярно к оси вращения детали) или под углом к стенке зуба.

При данной схеме обработки, выдерживая обратную величину шага (подача на оборот) можно получить одно и многозаходные резьбы.

Для повышения производительности применяют многорезцовые гребенки, в которых каждый зуб расположен на некотором удалении.

Аналогично обрабатывают внутренние резьбовые поверхности. При достаточной трудоёмкости данный метод позволяет обеспечить наиболее точные резьбы.

Наружные резьбы можно получить также с помощью лерок и плашек. Плашками получают наружные резьбы в единичном и серийном производстве. Плашка может быть зафиксирована, то есть вращение сообщается заготовке, либо заготовка неподвижна, а вращается плашка (при слесарных работах).

Внутренние резьбы получаютметчиками. Метчик, как и плашка, имеет заходную часть, то есть крайние режущие зубья выполнены не в полную геометрию режущего зуба.

Нарезание резьбы происходит при подаче СОЖ, обладающих хорошими смазывающими свойствами, для уменьшения трения.

Резьбы получают также фрезерованием, фрезеруя профильным однониточным инструментом, или используя многозубые фрезы.

При получении резьб пластическим деформированием, резьбовые поверхности получаются за счёт перераспределения некоторой части материала заготовки под действием усилий инструмента. Данный метод, как уже было сказано, характеризуется высокой производительностью, а также тем, что поверхностный слой заготовки не разрушается, а пластически деформируется. В результате, повышается твёрдость и прочность изделия, при этом отсутствие следов режущего инструмента уменьшает опасность возникновения коррозии. Недостатком метода является его невысокая точность.

Накатывание отличается высокой производительностью.

1- подвижная плашка

2- неподвижная плашка

3- деталь

Базирование деталей

В соответствии с ГОСТ 21495:

Базирование – придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

База – поверхность (или выполняющая ту же функцию сочетание поверхностей), ось или точка, принадлежащая заготовке и используемая для базирования.

По назначению базы подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторские базы служат для определения положения детали или сборочной единицы в изделии при конструировании (вспомогательная, определяющая положение присоединяемого изделия, или основная).

Технологические – для определения положения заготовки или изделия при ремонте, сборке или изготовлении. Технологической базой, используемой при обработке на станках, называется база, относительно которой ориентируются ее поверхности, обрабатываемые на данном установе. Используется также разметка – линии и точки, наносимые на поверхности заготовки для установления положения их относительно устройств станка, определяющих траекторию движения режущего инструмента.

Измерительные базы используют для определения относительного положения заготовки или изделия и средств измерения.

По особенности применения технологические базы подразделяются на контактные, настроечные и проверочные. В соответствии с установочными поверхностями приспособления или станка.

При обработке заготовки по принципу автоматического получения размера требуемую точность можно обеспечить посредством настройки станка относительно контактных технологических баз заготовки или соприкасающихся с ними опорных поверхностей приспособления.

Настроечные базы применяются для настройки станка относительно определенных поверхностей заготовки. Необходимо, чтобы эти поверхности занимали на станке при смене заготовки неизменное положение относительно упоров станка, определяющих конечное положение обрабатывающего инструмента. к таким поверхностям относятся опорные поверхности заготовки, что определяет их использование в крупносерийном производстве в качестве опорных технологических баз.

Такими же поверхностями являются поверхности, образуемые на заготовке при данном установе и связанные с другими поверхностями непосредственными размерами. Примером является обработка на токарно-револьверном станке.

Общие положения установки детали

Положение любого твёрдого тела в пространстве (в том числе и заготовки) при обработке характеризуются шестью степенями свободы, определяющими возможность его перемещения и поворота относительно трёх координатных осей. Определенность положения твёрдого тела в пространстве относительно выбранной системы координат достигается геометрическими связями, при наложение которых тело лишается какой-либо степени свободы (или всех сразу). При наложении всех шести связей, то есть при лишении тела всех степеней свободы, оно становится неподвижным относительно выбранной системы координат.

В практических условиях тело может контактировать с поверхностями, определяющими его положение в пространстве, лишь по определённым площадям, которые можно условно назвать точками контакта. Поэтому 6 связей, лишающих тело возможности перемещаться, могут быть созданы контактом в 6-ти точках.

Опорная контактная точка – это точка, символизирующая одну из 6-ти связей заготовки с выбранной системой координат.

Схемой базирования называют схему расположения опорных точек на базах. Нумерацию опорных точек ведут, начиная с базы, на которой расположено наибольшее количество опорных точек.

По лишаемым степеням свободы различают базы установочные, направляющие и опорные.

════════════════════════════════════

Установочная база используется для наложения на заготовку или изделие геометрических связей, лишающих её 3-х степеней подвижности: свободного перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг двух других.

Направляющая база – это база, используемая для наложения на заготовку или изделие геометрических связей, лишающих её 2-х степеней подвижности: свободного перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой.

Опорная база – база, используемая для наложения на заготовку или изделие геометрических связей, лишающих её 1-й степени подвижности: свободного перемещения вдоль одной координатной оси.

Рассмотрим установку детали на конкретном примере

I. Установочная база. Заготовка лишается возможности свободного перемещения вдоль оси Z и поворота вокруг осей X и Y, то есть на заготовку накладываются геометрические связи, лишающие ее 3-х степеней свободы.

II. Направляющая база. Она лишает заготовку 2-х степеней подвижности: свободного перемещения вдоль оси Y и поворота вокруг оси Z.

III. Опорная база. Её используют для наложения на заготовку одной геометрической связи, лишающей её одной степени свободы: свободного перемещения вдоль оси X.

Для установочной базы необходимо выбирать поверхность с наибольшими размерами, которая обеспечит устойчивое положение заготовки или изделия. Установочная база не обязательно занимает нижнее горизонтальное положение. Две опорные точки, расположенные на достаточном удалении друг от друга в одной плоскости могут служить направляющей базой. В качестве опорной базы выбирают любой ровный участок поверхности. Для обеспечения более жёсткого закрепления заготовки или изделия могут применяться дополнительные опорные точки. Для простоты обработки используют искусственные технологические базы, представляющие собой дополнительные поверхности. Они специально задаются на чертеже детали (ими могут быть центровые отверстия для обработки валов).

Выбор и назначение баз

Выбор баз определяет последовательность обработки заготовки, рациональность конструкции приспособления, достаточную точность и качество обрабатываемой поверхности, производительность и себестоимость выполняемых работ. В процессе разработки технологических процессов, решая вопросы выбора баз, необходимо стремиться к соблюдению принципов постоянства и совмещения баз.

Постоянство баз предусматривает выполнение всех технологических операций, при использовании в качестве технологических баз одних и тех же поверхностей. Каждая смена баз (использование другой поверхности) приводит к появлению погрешности установки, поэтому реализация этого принципа снижает погрешность взаимного расположения поверхностей и, как следствие, повышает возможную точность обработки. При обработке на многоцелевых агрегатных станках реализуется этот принцип.

Принцип совмещения баз предусматривает выполнение всех технологических операций, при использовании в качестве технологических баз поверхностей, являющихся конструкторскими и измерительными базами. Если это не предусмотрено конструкцией, совмещение делается искусственно. Несоблюдение этого принципа приводит к появлению погрешности базирования, которая равна допуску на размер, соединяющий на чертеже несовмещенные технологические и конструкторские базы.

Погрешность базирования определяется разностью предельных расстояний от измерительной базы до установленного на размер инструмента. Если по условиям обработки или контроля целесообразно в качестве технологических баз выбирать поверхности, не являющиеся конструкторскими и измерительными базами, необходимо произвести пересчёт баз.

Пересчёт баз

Пересчёт баз при их смене осуществляется с помощью размерного анализа и целью его является определение дополнительного технологического размера, определяющего возможность работы по настройке и позволяющего реализовать принцип совмещения баз.

Порядок пересчёта рассмотрим на примере:

При обработке поверхности II заданы конструкторские размеры H и B. Поверхность I является конструкторской и измерительной базой для обработки поверхности II. Однако при работе по настройке в качестве технологической базы удобно использовать поверхность III и соответственно контроль точности обработки осуществить по некоторому технологическому размеру А. В этом случае размер В получится автоматически вследствие выполнения размеров Н и А. То есть конструкторский размер В будет являться замыкающим звеном размерной цепи, в которой в качестве составляющих звеньев будут выступать конструкторский размер Н и технологический размер А. Погрешность размера Н, определяемая допуском на этот размер, является погрешностью базирования. Таким образом, пересчёт баз заключается в решении прямой задачи размерного анализа на максимум и минимум размерной цепи.

A=H-B

Из приведённых выше расчётов видно, что несовмещение баз приводит к ужесточению допусков на размеры, выполняемые на данной операции. При некотором соотношении Т_Н>Т_В, то выполнение заданной операции по схеме с введением дополнительного размера А невозможно. Если Т_Н<Т_В или разница между ними незначительна, то возможны два варианта решения данной задачи:

1. Исходя из допуска на размер В, решением прямой задачи назначают приемлемые, то есть технологически обоснованные допуски на Н и А.

2. Выбирается схема обработки, при которой можно реализовать принцип совмещения баз.

При совмещении технологической и конструкторской баз, то есть при выполнении принципа совмещения баз, погрешность базирования равна нулю.

Итак, для обеспечения заданной точности при работе по настройке необходимо придать заготовке или изделию определённое положение относительно инструмента или приспособления, которые, в свою очередь, должны занять определённое место относительно оборудования. Положение твёрдого тела в пространстве определяется лишением его определённого числа степеней свободы, что достигается путём создания точек контакта между базовыми поверхностями и контактными элементами приспособления.

Решим задачу:

Скольких степеней свободы надо лишить шар, чтобы отшлифовать площадку на расстоянии от плоскости OXY Z₀?

Очевидно, что только одной (смотри рисунок).

Если мы шлифуем площадку на цилиндре, то последний надо лишить уже 2-х степеней подвижности.

Для надёжного закрепления следующей детали необходимо лишить эту деталь 5-ти степеней свободы.

Анализируя всё выше сказанное, можно сделать вывод, что количество установочных поверхностей определяется системой выдерживаемых координатных размеров. Количество контактных элементов в приспособлении определяется количеством степеней свободы, которого нужно лишить заготовку или изделие при её установке. Количество этих элементов определяется также конструкцией детали. Важно ответить, что при установке следует лишать заготовку минимально необходимого числа степеней подвижности. Чем меньше контактных элементов в приспособлении, тем оно проще и дешевле.

Рассмотрим пример:

1) Если деталь установлена таким образом, как на рисунке, то дно связано с верхней плоскостью через размер b. И плоскость А является для дна паза конструкторской базой. То есть имеется несовпадение конструкторской и технологической баз А и В.

Расстояние от фрезы до поверхности стола остается неизменным. Поэтому размер С не обозначен. Необходимо определить размер С, точность которого не будет зависеть от точности выполнения размера на предыдущей операции.

Уменьшение допуска на b нужно производить так, чтобы остальные допуски были технологически допустимы. С технологической точки зрения выполнение размеров b и С одинаково. В данном случае целесообразно ужесточить допуск на размер b

2) Обеспечить совмещение осей симметрии 4-х отверстий с осью центрального отверстия в пределах ±0,1 мм.

════════════════════════════════════

Расточка отверстия большего диаметра производится на токарном станке, 4-х меньшим диаметром на сверлильном при использовании кондуктора. Операции выполняются от различных баз.

Если все размеры отсчитываются от А, то размер 100 не включается.

Установка плоскостью

При данной схеме установки в качестве установочной поверхности выбирают плоскость достаточных размеров, которая смогла бы обеспечить устойчивое положение заготовки или изделия. В качестве установочной базы (поверхности) можно использовать и необработанные поверхности, то есть поверхности, образованные литьём, штамповкой и т.п. и обработанные (чистовым и черновым точением, шлифованием и т.д.) поверхности. При использовании необработанных поверхностей, наиболее выступающие микровыступы могут образовать установочный треугольник, который не может обеспечить устойчивое положение заготовки или изделия при её установке. В качестве контактных элементов приспособления в данном случае используются специальные установочные элементы – калёные пальцы с контактными поверхностями различной конфигурации.

При использовании в качестве установочных баз обработанных поверхностей кроме рассмотренных контактных элементов можно использовать установочные пластины.