МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ГЛАВНЫХ ОТВЕРСТИЙ

Обработка главных отверстий является обычно трудо­емким и ответственным этапом технологического процесса изго­товления корпусных деталей, на котором обеспечивается дости­жение комплекса наиболее жестких технических требований, определяющих в целом параметры геометрической точности от­верстий и точность их положения относительно плоских поверх­ностей или других отверстий детали.

Обработку главных отверстий выполняют на расточных, координатно-расточных, сверлильных, агрегатных и других станках, включая станки с ЧПУ и многоцелевые станки.

При выполнении технологического процесса требуемые пара­метры точности главных отверстий достигаются путем последова­тельного уточнения по каждому из показателей. Это означает выработанное практикой разделение процесса обработки главных отверстий на этапы черновой, чистовой и отделочной обработки. При черновой, обработке снимают основной припуск металла, обеспечивая при этом точность положения отверстия относительно базы и равномерность припуска под чистовую обработку. Чисто­вая обработка обеспечивает точность размеров, геометрической формы и относительного положения отверстия. Особенно важным является обеспечение требуемой прямолинейности оси отверстия и точности его относительного положения. Отделочную обработку применяют при необходимости достижения повышенных требова­ний к точности размера, геометрической формы и шероховатости поверхности обрабатываемого отверстия.

Рис. 6. Режущий инструмент для обработки отверстий:

а — зенкер цельный; 6 — зенкер насадной со вставными ножами; в — расточный резец с микрсшетрической регулировкой; г — расточная оправка с двумя резцами; д — не­разъемная расточка головка; е — разъемная расточная головка; ж — насадная сборная развертка

Обработку отверстий в корпусных деталях выполняют с ис­пользованием различного режущего инструмента: сверл, зенкеров, резцов, расточных головок, разверток, расточных пластин. Для отделочной обработки используют тонкое растачивание, шлифова­ние, хонингование, а также пластическое деформирование.

Сверла различных диаметров применяют при предварительной обработке для первоначального получения отверстий в сплошном металле. Отверстия диаметром более 25 мм получают за 2—3 ра­бочих хода, последовательно применяя спиральные сверла большего размера. Для получения глубоких отверстий используют ружейные сверла с внутренней подачей СОЖ или специальные кольцевые головки, обеспечивающие получение глубоких от­верстий диаметром более 40 мм с сохранением стержня высверли­ваемого металла. Сверление и рассверливание отверстий спи­ральными сверлами позволяет обеспечивать точность диаметраль­ных размеров по 11-му, 12-му квалитетам. Отклонения геометри­ческой формы отверстий диаметром до 50 мм находится при этом в пределах 12... 40 мкм, а параметр шероховатости поверхности Ra = 6,3... 12,5 мкм для сверл диаметром до 15мми Ra = 12,5... 25 мкм для сверл большего диаметра.

Зенкеры по конструкции бывают цельные и насадные (рис. 6, а и б). Зенкеры применяют для чернового растачивания (зенкерования) отверстий в любых заготовках, для получистового раста­чивания отверстий, полученных после сверления, для получи­стового зенкерования, а также для окончательной обработки от­верстий сравнительно невысокой точности. Припуск, снимаемый за один рабочий ход насадными зенкерами диаметром 55... 170 мм со вставными ножами с напайными твердосплавными пластинами, составляет 2... 4 мм на сторону. Зенкерование является произ­водительным методом обработки отверстий, который широко при­меняют на различных станках и автоматических линиях. По сравнению со сверлом многозубый зенкер имеет меньшую склон­ность к уводу, что позволяет в значительной степени исправить положение оси отверстия и обеспечить его прямолинейность. Однопроходное зенкерование отверстия в литой заготовке позво­ляет получать точность диаметральных размеров по 11-му, 12-му квалитетам. Погрешность геометрической формы отверстия диа­метром 40... 150 мм составляет при этом 30... 50 мкм. При получистовой обработке зенкерование обеспечивает точность отвер­стия по 10-му квалитету, отклонения геометрической формы для отверстий диаметром 40... 150 мм в пределах 15... 20 мкм и пара­метр шероховатости поверхности Ra = 2,5... 5 мкм.

Расточные резцы с твердосплавными пластинами применяют как для черновой обработки отверстий в литой заготовке, так и для чистовой обработки отверстий в корпусных деталях. Пре­имущество расточных резцов заключается в их простоте и уни­версальности, благодаря которой представляется возможным пу­тем регулирования положения инструмента на оправке получать отверстия различного диаметра. Это особенно важно при необ­ходимости обработки отверстий среднего и большого диаметра в условиях единичного и мелкосерийного производства, когда не всегда имеется в наличии мерный инструмент.

Расточное резцы с помощью винтов или клиньев закрепляют на оправках или борштангах, используя при этом микрометриче­ские винты для точной выставки резца на требуемый размер (рис. 6, в). Особенностями геометрии расточных резцов яв­ляются несколько большие задние углы, при которых уменьшается трение о стенки отверстия.

Растачивание резцами лучше, чем какой-либо другой метод, обеспечивает прямолинейность оси обрабатываемого отверстия и более высокую точность его положения относительно базы. Точ­ность диаметральных размеров при черновом растачивании соот­ветствует 11-му, 12-му квалитетам, при чистовом - 9-му, 10-му квалитетам. При чистовом точении отклонение геометрической формы отверстий диаметром 50... 120 мм не превышает 12 мкм, а параметры шероховатости поверхности Ra = 2,5... 5 мкм. Растачивание отверстия можно выполнять одним или одновре­менно двумя резцами, установленными на оправке в противополож­ном направлении. При двустороннем растачи­вании компенсируются упругие перемещения оправки, обуслов­ленные радиальной составляющей силы резания, уменьшается уровень вибрации режущего инструмента и обеспечивается более высокая производительность.

Для черновой обработки в литых заготовках отверстий диа­метром более 100 мм применяют многорезцовые расточные го­ловки, оснащенные твердосплавными пластинами. Расточные го­ловки обладают определенной универсальностью, они допускают регулирование вылета резцов на 10... 20 мм. Расточные головки могут быть цельными и разъемными (рис. 6, д и ё), последние можно устанавливать в любом месте борштанги. Число резцов-ножей в головке диаметром 110 мм равно четырем, а в головке диаметром 240 мм равно восьми, причем половина из них установ­лена по торцу, а остальные — по наружной цилиндрической по­верхности. Резцы в головке устанавливают несколько выше оси отверстия, что позволяет увеличить задний угол, уменьшив тем самым трение о стенки отверстия.

С помощью расточных головок можно снимать относительно большой неравномерный припуск в отверстиях литых заготовок при устойчивом безвибрационном резании, получаемом в резуль­тате одновременной работы несколькими резцами.

Одновременное растачивание несколькими резцами при повы­шенных режимах резания (V = 20... 35 м/мин, S = 0,45... 1,5 мм/об) позволяет получить наиболее высокую производитель­ность обработки, чем при работе другими инструментами, исполь­зуемыми для растачивания.

Развертывание является одним из основных методов чистовой обработки и отделки отверстий, обеспечивающее 6... 9-й квалитеты. При использовании разверток с пластинами из твердого сплава скорость резания для чугуна составляет 7... 20 м/мин, для стали - 4... 10 м/мм, подача - 2... 7 мм/об. Развертывание обеспечивает получение правильной геометрической формы отверстия, точных диаметральных размеров и параметр шероховатости поверхности Ra = 1,25... 0,63 мкм. Развертывание как метод чистовой обработки применяют после сверления (для отверстий малого диаметра), а также после зенкерования или растачивания. Припуски под развертывание составляют 0,4... 0,9 мм на диаметр для предварительного развертывания, 0,05... 0,30 мм для окон­чательного.

По конструкции, развертки могут быть цельными и насадными с ножами из быстрорежущей стали или из твердого сплава. Стойкость разверток с пластинами из твердого сплава в 8... 10 раз выше, чем из быстрорежущей стали. Это обеспечивает стабильное достижение точности при повышенных режимах резания. Зубья разверток располагают с переменным окружным шагом, что способствует уменьшению вибрации и обес­печивает получение высокой точности геометрической формы. При использовании разверток с пластинами из твердого сплава скорость резания для чугуна составляет 10... 20 м/мин, для стали - 4... 10 м/мин, подача 2... 7 мм/об. Отверстия 9-го квалитета получают однократным развертыванием, для получения более точных отверстий (8-го - 7-го квалитетов) используют предвари­тельное и окончательное развертывание. Применяя развертки с тщательно доведенными режущими кромками и используя обиль­ное смазывание, можно получить отверстие 6-го квалитета. При этом важным является осуществление плавного вращения и по­дачи, этого достигают обычно ручным развертыванием.

Развертка как калибрующий инструмент обеспечивает полу­чение высокой точности размеров и геометрической формы отвер­стия при совмещении ее оси с осью обрабатываемого отверстия и создании надежного направления. В процессе работы на нее дей­ствуют большие радиальные и незначительные осевые силы. Все это означает необходимость самоцентрирования инструмента по оси предварительно обработанного отверстия и придания ему требуемого направления. С этой целью развертку устанавливают на специальные плавающие патроны или шарнирные оправки, позволяющие инструменту занять требуемое положение. Для решения этих задач предназначены также направляющие втулки в приспособлениях. Направляющий (заборный) конус, расположенный в начале режущей части развертки, способствует правильности ее входа в отверстие. В развертках для обработки отверстий глубиной более 2D предусматривают дополнительное заднее направление (рис. 7).

Развертывание необходимо выполнять с охлаждением, так как в процессе резания происходит значительное выделение теп­лоты, вызывающей температурные деформации детали и, как следствие, образование погрешности геометрической формы в виде конусности. При обработке чугуна в качестве СОЖ используют эмульсию, а при обработке стали — смесь керосина с машинным маслом.

Для разверток предпочтительно вертикальное расположение шпинделя, так как в этом случае силы тяжести развертки и оправки не влияют на разбиение обрабатываемого отверстия, что способ­ствует достижению высокой точности геометрической формы.

Для чистовой обработки отверстий применяют также плаваю­щие расточные блоки и плавающие пластины, из быстро­режущей стали или с напайкой твердого сплава. С помощью пластинчатых резцов можно обрабатывать сквозные, ступенчатые и глухие отверстия, обеспечивая одновременно чистовую обработку. Одновременно с обработкой главных отверстий обрабатывают перпендикулярные к ним торцовые поверхности. С этой целью применяют торцовые резцовые головки, торцовые зенкеры. На расточных станках и обрабаты­вающих центрах открытые торцовые поверхности обрабатывают с помощью торцовых фрез, для чего необходима рабочая подача стола по управляемым координатам. Отклонение от перпенди­кулярности торца относительно оси отверстия составляет: при подрезке зенкером (0,01... 0,03)/100, при подрезке резцом (0,004... 0,01)/100.

В условиях, серийного производства в целях повышения про­изводительности путем концентрации переходов и сокращения ма­шинного и вспомогательного времени широко применяют ком­бинированный инструмент. При одном относительном перемеще­нии комбинированный инструмент позволяет производить чер­новую и чистовую обработку поверхностей заготовок и одновре­менно выполнять обработку нескольких поверхностей, совмещая при этом различные виды обработки — сверление, зенкерование, растачивание, подрезку торца, развертывание. Это позволяет значительно уменьшить номенклатуру применяемого инструмента и обеспечить точное относительное положение ком­плекта обрабатываемых поверхностей на более простом оборудо­вании. Комбинированный инструмент широко используют в авто­матических линиях из агрегатных станков. Режущий инструмент автоматических линий должен обладать высокой размерной стой­костью и иметь возможность быстрой замены или поднастройки.

Для обработки главных отверстий в корпусных деталях наи­более широко применяют горизонтально-расточные и координатно-расточные станки. Точность положения главных отверстий относительно технологических баз и точность межцентровых рас­стояний достигают одним из следующих способов: по разметке, способом пробных ходов, координатным растачиванием, кнопоч­ным способом или с помощью кондукторов.

При использовании первого способа отверстия размечают по центру и периметру, а затем накернивают. Совместив ось шпин­деля с осью намеченного отверстия, производят обработку. О пра­вильности положения расточенного отверстия свидетельствует получение на срезе половинки лунок, оставленных после кернения. Точность межцентровых расстояний, достигаемая при этом способе, составляет 0,5 мм, его применяют при черновом растачи­вании в единичном и мелкосерийном производстве.

При способе пробных ходов отверстие предварительно разме­чают, затем сверлят и растачивают по 7-му квалитету, оставляя на диаметр припуск около 5 мм. В полученное отверстие встав­ляют оправку-калибр и измеряют фактическое положение отвер­стия относительно базы. Затем, внеся коррекцию в положение шпинделя, повторно растачивают отверстие по 7-му квалитету, оставляя на диаметр припуск 2 мм. Используя оправку, повторно измеряют положение оси отверстия, вносят необходимую коррек­цию и производят окончательную обработку. Аналогично выпол­няют обработку и других отверстий. Точность межцентровых расстояний достигает 0,02 мм. Это способ трудоемкий, его приме­няют в единичном производстве при отсутствии точных координатно-расточных станков.

При кнопочном методе первоначально размечают и накерни­вают центры обрабатываемых отверстий. Затем по разметке произ­водят сверление отверстий и нарезание резьбы Мб. В полученные отверстия с помощью винтов вворачивают кнопки - кольца диаметром 16 мм, которые по наружному диаметру выполнены

Рис. 7 - Схемы направления инструментальных оправок с помощью кондук­торных втулок:

а — переднее направление; б — заднее; в — переднее и заднее; е — двойное переднее; 1 — кондуктор; 2 — обрабатываемая заготовка

с точностью калибра (5-й, 6-й квалитеты). С помощью мерных пли­ток кнопки выставляют в положение, соответствующее требуемому межцентровому расстоянию. При этом смещение кнопок возможно вследствие наличия зазора между винтом и стенками отверстия. По окончании выставки кнопки закрепляют, мерные плитки сни­мают и корпусная деталь подается на расточной станок. На станке с помощью центроискателя, установленного в шпинделе, доби­ваются совмещения оси шпинделя с центром отверстия, после чего кнопку с винтом снимают и производят полную обработку отверстия. Центроискатель устанавливают в шпиндель и пово­рачивают с ним на 360°. При несовпадении оси шпинделя с осью кнопки индикаторы показывают биение, равное удвоенному сме­щению. Для устранения смещения стол станка и шпиндельную бабку перемещают, добиваясь нулевого показания индикатора. Аналогично выполняют настройку для обработки всех других отверстий. Точность межцентровых расстояний, достигаемая этим способом, составляет 0,01 мм.

Кондукторы применяют для обработки отверстий в корпусных деталях в условиях серийного и массового производства. Этот способ получил наибольшее распространение. Простейшим кон­дуктором является листовой шаблон, устанавливаемый на столе станка или непосредственно на обрабатываемой заготовке. В шаб­лоне толщиной 10... 12 мм расположены точные отверстия, соот­ветствующие тем, которые необходимо получить на детали. При­чем диаметр этих отверстий на 2... 3 мм больше требуемого. С помощью центроискателя совмещают ось шпинделя станка с центром отверстия в шаблоне, затем, не меняя относительного положения стола и шпиндельной бабки, производят полную обработку отверстия. Точность межцентровых расстояний дости­гает 0,08... 0,2 мм.

При большей серийности производства используют более сложные кондукторы, обеспечивающие точное относительное на­правление режущего инструмента. Направление инструмента или оправок обеспечивается в них с помощью установленных в опорах кондукторных втулок. В зависимости от технологической задачи применяют: одностороннее направление инструмента, которое может быть передним или задним (рис. 7, а,б), двустороннее направление инструмента с передней и задней стороны (рис. 7, в), двойное переднее направление инструмента (рис.7, г).

В первом случае базирование инструментальной оправки по двойной направляющей базе осуществляется на исполнительных поверхностях шпинделя и по отверстию кондукторной втулки. Поэтому такая схема требует жесткого соединения инструмента или оправки со шпинделем станка. Во втором и третьем случаях базирование борштанги на двойной направляющей базе осуще­ствляется с помощью двух кондукторных втулок приспособления. Это исключает необходимость точного совмещения оси шпинделя станка с осью борштанги. Связь шпинделя с борштангой в этом случае осуществляется с помощью шарнирного патрона, допуска­ющего несовпадение осей в пределах 1... 2 мм.

Поиск по сайту: