Протяжная (долбежная)

Протянуть (долбить в единичном производстве) шпоночный паз или шлицевое отверстие.

Технологическая база - отверстие и базовый торец колеса. Оборудование - горизонтально-протяжной или долбежный станки. Применяются варианты чистового протягивания отверстия на данной операции вместо чис­тового растачивания на предыдущей операции.

Шпоночные пазы в отверстиях втулок зубчатых колёс, шкивов и других деталей обрабатываются в еди­ничном и мелкосерийном производствах на долбёжных станках, а в крупносерийном и массовом - на протяж­ных станках. На рисунке 89 показано протягивание шпоночного паза в заготовке зубчатого колеса на горизон­тально-протяжном станке. Заготовка 1 насаживается на направляющий палец 4, внутри которого имеется паз для направления протяжки 2. Когда канавка протягивается за 2-3 рабочих хода, то под протяжку помещают под­кладку 3.

Точить базовый и противолежащие торцы, наружную поверхность венца начисто.

Технологическая база - поверхность отверстия (реализуется напрессовкой на оправку, осевое положение на оправке фиксируется путём применения подкладных колец при запрессовке заготовки). Необходимость дан­ной операции вызывается требованием обеспечения соосности поверхностей вращения колеса. Оборудование -токарно-винторезный (единичное производство), токарный с ЧПУ (серийное) или токарный многорезцовый полуавтомат.

Зубофрезерная

Фрезеровать зубья начерно (обеспечивается 8-я степень точности). Технологическая база - отверстие и ба­зовый торец (реализуется оправкой и упором в торец). Оборудование - зубофрезерный полуавтомат.

Зубофрезерная

Фрезеровать зубья начисто (обеспечивается 7-я степень точности).

Шевинговальная

Шевинговальная операция повышает на единицу степень точности зубчатого колеса. Операции применяют для термообрабатываемых колёс с целью уменьшения коробления зубьев, так как снимается поверхностный на­клёпанный слой после фрезерования. Технологическая база - отверстие и базовый торец (реализуется оправкой). Оборудование - зубошевинговальный станок.

Термическая

Калить заготовку или зубья (ТВЧ) или цементировать, калить и отпустить - согласно техническим требо­ваниям. Наличие упрочняющей термообработки, как правило, приводит к снижению точности колеса на одну единицу.

Внутришлифовальная

Шлифовать отверстие и базовый торец за один установ. Обработка отверстия и торца за один установ обеспечивает их наибольшую перпендикулярность. Технологическая база - рабочие эвольвентные поверхности зубьев (начальная окружность колеса) и торец, противолежащий базовому. Реализация базирования осуществ­ляется специальным патроном, у которого в качестве установочных элементов используют калибровочные ро­лики или зубчатые секторы. Необходимость такого базирования вызвана требованием обеспечения равномер­ного съёма металла и зубьев при их последующей отделке с базированием по отверстию на оправке. Оборудо­вание - внутришлифовальный станок.

При базировании колеса на данной операции за наружную поверхность венца для обеспечения соосности поверхностей вращения необходимо ввести перед иди после термообработки круглошлифовальную операцию для шлифования наружной поверхности венца и торца, противолежащего базовому (желательно за один уста-нов на оправке). Технологическая база - отверстие и базовый торец. Оборудование - круглошлифовальный или торцекруглошлифовальный станки. Необходимость отделки наружной поверхности венца колеса часто вызыва­ется также и тем, что контроль основных точностных параметров зубьев производится с использованием этой поверхности в качестве измерительной базы.

Плоскошлифовальная

Шлифовать торец, противолежащий базовому (если необходимо по чертежу). Технологическая база - ба­зовый торец. Оборудование - плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.

Зубошлифовальная

Шлифовать зубья. Технологическая база - отверстие и базовый терец. Оборудование - зубошлифовальный станок (обработка обкаткой двумя тарельчатыми или червячным кругами или копированием фасонным кру­гом). При малом короблении зубьев при термообработке (например, при азотировании вместо цементации) операция зубошлифования может быть заменена зубохонингованием или вообще отсутствовать.

Наличие зубошлифовальной или зубохонинговальной операции определяется наличием и величиной ко­робления зубьев при термообработке. Двукратное зубофрезерование и шевингование зубьев до термообработки может обеспечить 6-ю степень точности. При потере точности во время термообработки на одну степень ко­нечная 7-я степень точности будет достигнута. Введение отделочной операции зубошлифования или зубохо-нингования необходимо только при уменьшении точности колеса при термообработке больше, чем на одну сте­пень.

Контрольная

Применяются варианты техпроцесса с однократным зубофрезерованием, но с двукратным зубошлифованием.

Наличие упрочняющей термообработки приводит, как правило, к снижению степени точности колёс на одну единицу, что требует введения дополнительной отделочной операции. Для незакаливаемых зубчатых ко­лёс шевингование является последней операцией; перед термообработкой шевингуют зубья в целях уменьше­ния деформации колеса в процессе термообработки и повышения степени на одну единицу.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

ХАРАКТЕРИСТИКА КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

К корпусам относят детали, содержащие систему отверстий и плоскостей, координированных друг отно­сительно друга. К корпусам относят корпуса редукторов, коробок передач, насосов и т.д. Корпусные детали служат для монтажа различных механизмов машин. Для них характерно наличие опорных достаточно протя­жённых и точных плоскостей, точных отверстий (основных), координированных между собой и относительно базовых поверхностей и второстепенных крепёжных, смазочных и других отверстий.

По общности решения технологических задач корпусные детали делят на две основные группы:

а) призма­тические (коробчатого типа) с плоскими поверхностями больших размеров и основными отверстиями, оси ко­торых расположены параллельно или под углом;

б) фланцевого типа с плоскостями, являющимися торцовыми поверхностями основных отверстий.

Рис. Корпус редуктора

Призматические и фланцевые корпусные детали могут быть разъёмными и неразъёмными. Разъёмные корпуса имеют особенности при механической обработке.

Технологические задачи.

Точность размеров:

- точность диаметров основных отверстий под подшипник по 7-му квалитету с шероховатостью К_а = 1,6...0,4 мкм, реже - по 6-му квалитету К_а = 0,4...0,1 мкм;

- точность межосевых расстояний отверстий для цилиндрических зубчатых передач с межцентровыми расстояниями 50...800 мм от ± 25 до ± 280 мкм;

- точность расстояний от осей отверстий до установочных плоскостей колеблется в широких пределах от 6-го до 11-го квалитетов.

Точность формы:

- для отверстий, предназначенных для подшипников качения, допуск круглости и допуск профиля сече­ния не должны превышать (0,25...0,5) поля допуска на диаметр в зависимости от типа и точности подшипника;

- допуск прямолинейности поверхностей прилегания задаётся в пределах 0,05...0,20 мм на всей длине;

- допуск плоскостности поверхностей скольжения - 0,05 мм на длине 1 м.

Точность взаимного расположения поверхностей:

- допуск соосности отверстий под подшипники в пределах половины поля допуска на диаметр меньшего отверстия;

- допуск параллельности осей отверстий в пределах 0,02...0,05 мм на 100 мм длины;

- допуск перпендикулярности торцовых поверхностей к осям отверстий в пределах 0,01...0,1 мм на 100 мм радиуса;

- у разъёмных корпусов несовпадение осей отверстий с плоскостью разъёма в пределах 0,05...0,3 мм в зависимости от диаметра отверстий.

Качество поверхностного слоя. Шероховатость поверхностей отверстий К_а = 1,6...0,4 мкм (для 7-го ква-литета); К_а = 0,4...0,1 мкм (для 6-го квалитета); поверхностей прилегания К_а = 6,3...0,63 мкм, поверхностей скольжения К_а = 0,8...0,2 мкм, торцовых поверхностей К_а = = 6,3...1,6 мкм. Твёрдость поверхностных слоёв и требования к наличию в них заданного знака остаточных напряжений регламентируются достаточно редко и для особо ответственных корпусов.

МАТЕРИАЛЫ И ЗАГОТОВКИ ДЛЯ КОРПУСОВ

В машиностроении для получения заготовок широко используются серый чугун, модифицированный и ковкий чугуны, углеродистые стали; в турбостроении и атомной технике - нержавеющие и жаропрочные стали и сплавы; в авиастроении - силумины и магниевые сплавы; в приборостроении - пластмассы.

Чугунные и стальные заготовки отливают в земляные и стержневые формы. Для сложных корпусов с вы­сокими требованиями по точности и шероховатости (корпуса центробежных насосов) рекомендуется литьё в оболочковые формы и по выплавляемым моделям.

Заготовки из алюминиевых сплавов получают отливкой в кокиль и под давлением. Замена литых заготовок сварными производится для снижения веса и экономии материала, при этом толщина стенок корпуса может быть уменьшена на 30...40 % по сравнению с литыми корпусами.

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ

При обработке корпусных деталей используются следующие методы базирования:

- обработка от плоскости, т.е. вначале окончательно обрабатывают установочную плоскость, затем при­нимают её за установочную базу и относительно неё обрабатывают точные отверстия;

- обработка от отверстия, т. е. вначале окончательно обрабатывают отверстие и затем от него обрабаты­вают плоскость.

Чаще применяется обработка от плоскости (базирование более простое и удобное), однако более точным является обработка от отверстия, особенно при наличии в корпусах точных отверстий больших размеров и при высокой точности расстояния от плоскости до основного отверстия (например, корпуса задних бабок токарных и шлифовальных станков).

При работе первым методом труднее выдерживать два точных размера - диаметр отверстия и расстояние до плоскости.

При базировании корпусных деталей стараются выдерживать принципы совмещения и постоянства базы. Ниже приведены наиболее часто используемые схемы базирования.

При изготовлении корпусных деталей призматического типа широко используется базирование по пло­ской поверхности 1 и двум отверстиям 2, чаще всего обработанным по 7-му квалитету (рис. 90).

Детали фланцевого типа базируются на торец фланца 1, отверстие 2 большего диаметра и отверстие 3 мало­го диаметра во фланце. Распределение опорных точек зависит от соотношения длины базирующей части отвер­стия к его диаметру (рис. 92, 93).

При базировании корпусов используют следующие опоры: а) постоянные: сменные, со сферической, пло­ской, рифленой поверхностью; б) регулируемые;

ОБРАБОТКА РАЗЪЁМНЫХ И НЕРАЗЪЁМНЫХ КОРПУСОВ

Маршрут обработки неразъёмных корпусов включает 3 этапа:

1. Обработка базовых поверхностей (наружной плоскости и установочных отверстий);

2. Обработка основных отверстий;

3. Обработка крепёжных и других мелких отверстий.

Маршрут обработки разъёмных корпусов:

1. Обработка базовых поверхностей;

2. Обработка плоскостей разъёма;

3. Обработка крепёжных отверстий, предназначенных для соединения отдельных частей корпуса;

4. Сборка корпуса с обработкой отверстий под контрольные штифты;

5. Обработка основных отверстий;

6. Обработка крепёжных отверстий и других мелких отверстий и плоскостей.

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОРПУСОВ

В мелкосерийном и единичном производствах обработку заготовок корпусных деталей выполняют на уни­версальных станках без приспособлений и начинают с разметки:

1) наносят риски центровых осей;

2) от этих осей намечают остальные оси отверстий и контуры детали;

3) размечают окружности отверстий.

Разметкой определяют положение осей основных отверстий, плоских и других поверхностей.

Обработку плоских поверхностей можно производить различными методами на различных станках - стро­гальных, долбёжных, фрезерных, протяжных, токарных, расточных, многоцелевых, шабровочных и др. (лез­вийным инструментом); шлифовальных, полировальных, доводочных (абразивным инструментом).

Наиболее широкое применение находят строгание, фрезерование, протягивание и шлифование.

Строганиенаходит большое применение в мелкосерийном и единичном производстве благодаря тому, что для работы на строгальных станках не требуется сложных приспособлений и инструментов, как для работы на фрезерных, протяжных и других станках.

Этот метод обработки является весьма гибким при переходе на другие условия работы. Однако он мало­производителен: обработка выполняется однолезвийным инструментом (строгальными резцами) на умеренных режимах резания, а наличие вспомогательных ходов увеличивает время обработки. Кроме того, для работы на этих станках требуются рабочие высокой квалификации. Строгание и долбление применяют в единичном и мелкосерийном производствах.

При строгании применяют: поперечно-строгальные, а также одно- и двухстоечные продольно-строгальные станки. Строгание на продольно-строгальных станках применяют в серийном производстве и при обработке крупных и тяжёлых деталей практически во всех случаях. Объясняется это простотой и дешевизной инструмен­та и наладки; возможностью обрабатывать поверхности сложного профиля простым универсальным инстру­ментом, малой его чувствительностью к литейным порокам, возможностью снимать за один рабочий ход боль­шие припуски (до 20 мм) и сравнительно высокую точность (рис. 94).

При тонком строгании может быть достигнута шероховатость R_a = (1,6...0,8) мкм и неплоскостность 0,01 мм для поверхности 300 х 300 мм.

Для увеличения производительности процесса строгания заготовки устанавливают в один или несколько рядов; обрабатывают одновременно заготовки деталей различных наименований.

Рис. 94. Схема строгания плоской поверхности:

l - длина заготовки, мм; b₂ - перебег резца, мм; b - ширина заготовки, мм; b₁ - врезание резца, мм; t - глубина резания, мм

Наиболее рационально применять строгание длинных и узких поверхностей. При обычной форме резца строгание производится с глубиной резания от 3 до 10 мм и подачей 0,8...1,2 мм на один двойной ход стола, обеспечивая 1Т 13 - 11; R_c = 3,2...12,5.

Фрезерование в настоящее время является наиболее распространённым методом обработки плоских по­верхностей. В массовом производстве фрезерование вытеснило применявшееся ранее строгание.

Фрезерование осуществляется на фрезерных станках. Фрезерные станки разделяются на горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсально-фрезерные, продольно-фрезерные, карусельно-фрезерные, барабанно-фрезерные и многоцелевые.

Существуют следующие виды фрезерования (рис. 95): цилиндрическое (а), торцовое (б), двустороннее (в), трёхстороннее (г).

Широкое применение находит в настоящее время фрезерование торцовыми фрезами, а при достаточно больших диаметрах фрез (свыше 90 мм) - фрезерными головками (торцовыми фрезами со вставными ножами). Это объясняется следующими преимуществами фрезерования этими фрезами перед фрезерованием цилиндри­ческими фрезами:

- применением фрез больших диаметров, что повышает производительность обработки;

- одновременным участием в обработке большого числа зубьев, что обеспечивает более производитель­ную и плавную работу;

- отсутствием длинных оправок, что даёт большую жёсткость крепления инструмента и, следовательно, возможность работать с большими подачами (глубинами резания);

- одновременной обработкой заготовок с разных сторон (например, при использовании барабанно-фрезерных станков).

Одним из наиболее производительных способов фрезерования является обработка плоскостей на карусельно-фрезерных, барабанно-фрезерных станках, что возможно по непрерывному циклу. Одним из способов сокращения основного времени является внедрение скоростного и силового фрезерования. Скоростное фрезеро­вание характеризуется повышением скоростей резания, при обработке стали до 350 м/мин, чугуна - до 450 м/мин, цветных металлов - до 2000 м/мин, при небольших подачах на зуб фрезы S_z = 0,05...0,12 мм/зуб - при обработке сталей, 0,3...0,8 мм/зуб - при обработке чугуна и цветных сплавов. Силовое фрезерование характеризуется боль­шими подачами на зуб фрезы (S_z > 1 мм).

Как скоростное, так и силовое фрезерование выполняется фрезами, оснащёнными твёрдосплавными и ке­рамическими пластинами.

Тонкое фрезерование характеризуется малыми глубинами резания (t = < 0,1 мм), малыми подачами (S_z = 0,05...0,10 мм) и большими скоростями резания.

Протягивание плоскостей реализуют на вертикально- и горизонтально-протяжных станках. Протягивание наружных плоских поверхностей благодаря высокой производительности и низкой себестоимости находит всё большее применение в крупносерийном и массовом производстве. Для этих типов производств протягивание экономически выгодно, несмотря на высокую стоимость оборудования и инструмента. В настоящее время фре­зерование часто заменяют наружным протягиванием (плоскости, пазы, канавки и т.п.).

В массовом производстве для наружного протягивания применяют высокопроизводительные многопози­ционные протяжные станки, а также станки непрерывного действия.

Протягивание является самым высокопроизводительным методом обработки плоскостей, обеспечиваю­щим точность размеров 1Т7 - 1Т9, шероховатость R_a = (3,2...0,8) мкм.

Основными преимуществами протягивания по сравнению с фрезерованием являются: высокая производи­тельность; высокая точность; высокая стойкость инструмента.

Ограничениями широкого применения протягивания являются его высокая стоимость и сложность инст­румента.

Обычно при протягивании используются следующие режимы: подача на зуб S_z = 0,1...0,4 мм/зуб; скорость резания t = 6...12 м/мин с максимальными припусками до 4 мм с шириной протягивания до 350 мм.

Шабрение выполняют с помощью режущего инструмента - шабера - вручную или механическим спосо­бом. Шабрение вручную - малопроизводительный процесс, требует большой затраты времени и высокой ква­лификации рабочего, но обеспечивает высокую точность. Механический способ выполняют на специальных станках, на которых шабер совершает возвратно-поступательное движение. Точность шабрения определяют по числу пятен на площади 25 х 25 мм (при проверке контрольной плитой). Чем больше пятен, тем точнее обра­ботка.

Сущность шабрения состоит в соскабливании шаберами слоёв металла (толщиной около 0,005 мм) для по­лучения ровной поверхности после её чистовой предварительной обработки. Шабрение называют тонким, если число пятен более 22 и R_a < 0,08 мкм, и чистовым, если число пятен 6... 10, R_a < 1,6 мкм.

Шлифование. Как и наружные цилиндрические поверхности деталей типа тел вращения, плоские поверх­ности обрабатывают шлифованием, полированием и доводкой.

Шлифование плоских поверхностей осуществляют на плоскошлифовальных станках с крестовым или круглым столом как обычного исполнения, так и с ЧПУ. Плоское шлифование является одним из основных ме­тодов обработки плоскостей деталей машин (особенно закалённых) для достижения требуемого качества. В ряде случаев плоское шлифование может с успехом заменить фрезерование. Шлифование плоских поверхно­стей может быть осуществлено двумя способами: периферией круга и торцом круга (рис. 96). Шлифование периферией круга может осуществляться тремя способами: 1) многократными рабочими ходами;

2) установленным на размер кругом;

3) ступенчатым кругом.

При первом способе (рис. 96, а) поперечное движение подачи круга производится после каждого продоль­ного хода стола, а вертикальное - после рабочего хода по всей поверхности длины деталей (l ).

При втором способе (рис. 96, б) шлифующий круг устанавливается на глубину, равную припуску, и при малой скорости перемещения стола обрабатывают заготовку по всей длине. После каждого рабочего хода шли­фовальный круг перемещается в поперечном направлении от 0,7...0,8 высоты круга. Для чистового рабочего хода оставляют припуск 0,01...0,02 мм и снимают его первым способом. Этот способ применяют при обработке на мощных шлифовальных станках.

Рис. 96. Схемы шлифования плоскостей:

а - периферией круга; б - торцом круга; в - профилирующим кругом;

г - торцом круга на вращающемся столе

При шлифовании третьим способом круг профилируют ступеньками. Припуск (Z,), распределённый между отдельными ступеньками, снимается за один рабочий ход (рис. 96, в).

На рисунке 96, г показана схема шлифования установленным на размер кругом на станке с вращающимся столом.

Плоским шлифованием обеспечиваются следующие точность размеров и шероховатость поверхности:

- 1Т8-1Т9, R_a = 1,6 мкм - черновое (предварительное) шлифование;

- 1Т7-1Т8, R_a = (0,4.. .1,6) мкм - чистовое шлифование;

- 1Т7-1Т8, R_a = (0,4.. .1,6) мкм - тонкое шлифование.

Шлифование обычно производится с применением СОЖ.

Полирование поверхностей является методом отделочной обработки. В качестве абразивных инструментов применяют эластичные шлифовальные круги, шлифовальные шкурки.

Доводка плоскостей осуществляется на плоскодоводочных станках. Тонкую доводку плоских поверхно­стей осуществляют притирами. Осуществляют доводку при давлении 20... 150 кПа, причём, чем меньше давле­ние, тем выше качество обработанной поверхности. Скорости при тонкой доводке небольшие (2...10 м/мин). С повышением давления и скорости производительность повышается.

Обработка отверстий.

В единичном и мелкосерийном производствах основные отверстия обрабатывают в основном на универ­сальных горизонтально-расточных, а при более высокой точности - на координатно-расточных станках, без применения расточных приспособлений.

В серийном производстве применяют на тех же станках расточные приспособления с кондукторными втулками для инструментов или на радиально-сверлильных станках с применением поворотных кондукторов.

В крупносерийном производстве применяют специальные многошпиндельные агрегатные станки. При об­работке отверстий диаметром до 50 мм последовательно проводят: сверление, зенкерование, развёртывание.

Особую сложность вызывает обработка соосных отверстий. Такие отверстия (до d = 50 мм) обрабатывают­ся либо с одной стороны или с двух поворотом стола.

Отделочная обработка отверстий производится на специальных станках для тонкого растачивания или на хонинговальных станках. Крепёжные и смазочные отверстия в мелкосерийном производстве обрабатывают на радиально-сверлильных станках с применением накладных кондукторов или по разметке. Резьбу диаметром до 8 мм нарезают вручную, более 8 мм на станке. Контроль корпусных деталей производится: плоскостей - уров­немером или индикатором; отверстий - штангенциркулем, микрометром, предельными калибрами, нутромет-рами; соосность - гладкими или ступенчатыми оправками; межосевые - штангенрейсмусом, индикатором рас­стояния.