Все три операции – сверление, зенкерование и развертывание

5.4.2. Обработка отверстий сверлением, зенкерованием и
развертыванием
Все три операции – сверление, зенкерование и развертывание относятся к обработке отверстий и могут выполняться на станках
сверлильной
группы:
вертикально-сверлильных,
горизонтальносверлильных, радиально-сверлильных и расточных. Для всех этих операций
характерным является использование мерного инструмента, т.е. инструмента,
размеры которого непосредственно передаются изделию. Указанные
операции могут иметь следующие разновидности:
1. сверление отверстий в сплошном металле;
2. рассверливание предварительно просверленных отверстий;
3. зенкерование отверстий, просверленных, отлитых или пробитых
пуансоном;
4. развертывание точных отверстий;
5. глубокое сверление отверстий.
Для обработки заготовок на сверлильных станках применяют сверла,
зенкеры, развертки, метчики и комбинированные инструменты. Наибольшее
распространение получили спиральные сверла (рис. 74). Они состоят из
рабочей части l1, шейки l2, хвостовика l3 и лапки l4. Рабочая часть
спирального сверла имеет режущую l5 и направляющую l6 части с
винтовыми канавками. На режущей части расположены две главных
режущих кромки под углом между собой 120° и поперечная режущая
кромка между ними, позволяющая выполнять сверление в сплошном
материале заготовки. На направляющей части выполнены узкие
направляющие ленточки, расположенные по спирали и центрирующие
сверло в обрабатываемом отверстии.
Рис. 74. Конструкция спирального сверла
Конический хвостовик сверла служит для его закрепления в шпинделе
станка непосредственно или через переходные втулки. Лапка предохраняет
хвостовик при выбивании сверла из шпинделя станка или переходной
втулки. Сверла малых диаметров имеют цилиндрический хвостовик,
1
которым крепятся в специальных патронах, устанавливаемых затем в
шпинделе станка.
Зенкеры используют для обработки отверстий, полученных литьем,
ковкой или сверлением. По виду обрабатываемой поверхности зенкеры делят
на цилиндрические (рис. 74, а) и конические. Их делают цельными с
коническими хвостовиками, насадными (рис. 74, б), а также сборными со
вставными зубьями в виде пластинок из инструментального материала
(быстрорежущей стали или твердого сплава). У зенкеров две или более
главных режущих кромок и более жесткая конструкция за счет утолщенной
сердцевины рабочей части.
Зенковки (рис. 74, в) и цековки (рис. 74, б и г) представляют собой
многолезвийные режущие инструменты для обработки конических,
цилиндрических и торцовых входных участков отверстий.
Развертки – многолезвийный инструмент для окончательной обработки
отверстий. По форме обрабатываемого отверстия различают развертки
цилиндрические (рис. 74, д и е) и конические, по конструкции – цельные с
хвостовиком (рис. 74, е), цельные насадные и со вставными зубьями (рис. 74,
д). Точность окончательной обработки отверстий обеспечивается точностью
и многолезвийностью исполнения разверток, большой длиной калибрующего
участка лезвия, качеством заточки лезвий.
Рис. 74. Инструменты для обработки отверстий на сверлильных станках
Комбинированный инструмент (на рис. 74, ж – сверло-зенкерразвертка) применяют в крупносерийном и массовом производстве для
повышения производительности.
Метчики (рис. 74, з) предназначены для нарезания внутренней резьбы и
представляют собой винт, на котором прорезаны прямые или винтовые
канавки для образования режущих кромок.
2
Для сверлильных станков характерно главное вращательное движение
и поступательное движение подачи. Как правило, оба движения
осуществляет инструмент.
Внешний вид вертикально-сверлильного станка с плавающим
поворотно-передвижным столом 2, 3 показан на рис. 75, а. На таком столе не
требуется перезакрепление заготовки при обработке нескольких отверстий.
Причем совмещение оси инструмента и отверстия можно производить по
разметке заготовки или с использованием кондуктора, а также за счет
координатного перемещения стола. Продольное и поперечное перемещение
стола 2 выполняется по направляющим с фиксацией путем зажима
посредством рукоятки. Конструкции фундаментной плиты 1, колонны 4,
сверлильной головки 6 со шпинделем 5 являются типовыми для вертикальносверлильных станков.
а
б
Рис. 75. Общие виды вертикально-сверлильного (а) и радиальносверлильного (б) станков
На рис. 75, б показан общий вид радиально-сверлильного станка. На
столе станка 1 установлена поворотная колонна 2 с гидрозажимом 7.
Перемещение сверлильной головки 5 по направляющим траверсы 4 может
осуществляться вручную маховичком или через привод от гидромотора.
Вертикальное перемещение траверсы 4 осуществляется приводом от
гидромотора. Колонна 3 поворачивается вручную при помощи рукоятки на
сверлильной головке. Непосредственно на сверлильной головке установлены
маховички и рукоятки управления вертикальным перемещением и
вращением шпинделя.
3
5.4.3. Обработка цилиндрических отверстий протягиванием
Протягивание является одним из высокопроизводительных способов
механической обработки металлов. В качестве инструмента при
протягивании используют протяжку, режущая часть которой изготовлена,
чаще всего, из быстрорежущей стали (рис. 76). В процессе работы протяжка
получает поступательное движение, скорость которого и является скоростью
резания V. Скорость резания, как правило, при протягивании невелика: на
малых протяжных станках она достигает 0,3 м/с, а на тяжелых – 0,1 м/с.
Большая производительность при протягивании обеспечивается тем, что путь
резания невелик и равен длине детали, а общая длина режущих кромок,
одновременно участвующих в резании, очень велика.
Рис. 76. Конструкция цилиндрической протяжки:
1 – хвостовик; 2 – передняя направляющая; 3 – режущие зубья; 4 –
калибрующие зубья; 5 – задняя направляющая
Подачей на зуб Sz при протягивании является разность высот соседних
зубьев протяжки, т.е., подача равна толщине срезаемого слоя.
Обработку отверстий протягиванием можно производить на
горизонтально-протяжных и вертикально-протяжных станках.
Наиболее распространенными в производстве являются горизонтальнопротяжные станки. Внешний вид станка показан на рис. 77. На основной
станине 1 смонтирован силовой цилиндр 2 и гидростанция
(электродвигатель, гидронасос, гидроарматура). Цикл работы станка
настраивается
посредством
пульта
3.
Обрабатываемая
деталь
устанавливается на опорной планшайбе 4, или непосредственно, или с
применением приспособления (например, адаптера). Протяжка 5 задним
хвостовиком закрепляется в патроне каретки 7. Передняя замковая часть
протяжки закрепляется в специальном автоматическом патроне,
смонтированном на штоке силового цилиндра 2. Подвод и отвод протяжки
осуществляется кареткой 7, которая перемещается посредством
гидроцилиндра, расположенного в приставной станине 8. Протяжка
поддерживается роликом 6.
4
Рис. 77. Горизонтально-протяжной станок
На рис. 78 показана одна из схем протягивания отверстия у детали.
Хвостовик протяжки 5 пропускают через отверстие обрабатываемой
детали 7 и втулку 8 приспособления 6, установленного в опорной плите 9.
Левый конец протяжки закрепляют в автоматическом патроне, состоящем из
корпуса 4 специальной втулки 10 и двух сухарей 3. В показанном положении
пружина 2, опираясь на деталь 1, связанную со штоком силового цилиндра,
перемещает корпус 4, который сдвигает сухари 3, захватывающие хвостовик
протяжки. Когда протяжка смещается влево, происходит обработка
отверстия. Во время холостого хода протяжка возвращается в исходное
положение. При этом корпус 4 упирается в приспособление 6 и
останавливается. Шток гидроцилиндра продолжая движение и сжимая
пружину, одновременно смещает хвостовик вправо и сухари попадают в
выточку а. Движение штока останавливается, и хвостовик можно извлечь из
патрона.
Рис. 78. Схема протяжной операции
5
5.5. Обработка плоских поверхностей деталей
5.5.1. Фрезерная обработка деталей
Фрезерование является одним из высокопроизводительных и
распространенных методов обработки плоских и фасонных поверхностей.
Инструмент (фреза) представляет собой тело вращения с расположенными по
цилиндрической части или торцу зубьями. Главное движение при
фрезеровании – вращение фрезы. Движение подачи осуществляется
заготовкой или, в редких случаях, фрезой.
На рис. 79 приведены основные типы и конструкции фрез,
используемых в зависимости от вида обрабатываемой поверхности и
используемого оборудования.
Рис. 79. Основные типы и конструкции фрез
У цилиндрических и дисковых односторонних фрез (рис. 88, а)
режущие кромки расположены на наружной поверхности. У дисковых
двусторонних, торцовых насадных (рис. 88, б, з), концевых (рис. 88, г) и
шпоночных (рис. 88, е) фрез режущие зубья расположены на наружной
цилиндрической поверхности и на одном из торцов. У дисковых
трехсторонних фрез (рис. 88, в) режущие зубья расположены на двух торцах
и на наружной цилиндрической поверхности. Фасонные фрезы (рис. 88, д, ж)
имеют форму и расположение режущих кромок, соответствующие профилю
обрабатываемой поверхности.
Процесс фрезерования имеет много общего с процессом резания при
точении, хотя имеется и ряд различий:
1. толщина слоя, срезаемого зубом фрезы, переменна; она
изменяется от некоторого минимума до максимума;
2. на длине дуги резания одновременно работает несколько зубьев;
6
3. режущее лезвие работает с перерывами;
4. корпус фрезы обычно массивный, что улучшает теплоотвод от
режущих лезвий.
Фрезерование поверхностей деталей выполняется на универсальных
горизонтально- и вертикально-фрезерных станках, а также продольнофрезерных станках при обработке поверхностей заготовок большой массы и
размеров (типа станин, корпусов, коробок передач, рамных конструкций и
т.п.) торцовыми и концевыми фрезами. Сложные контуры на заготовках
фрезеруют на копировально-фрезерных станках по копиру концевыми
фрезами. При обработке больших партий заготовок, имеющих плоские
поверхности, применяют метод непрерывного торцевого фрезерования,
осуществляемого на карусельно-фрезерных или барабанно-фрезерных
станках.
На рис. 80 приведены основные типы фрезерных станков,
используемых в металлообработке. Горизонтально-фрезерные (рис. 80, а) и
вертикально-фрезерные (рис. 80, б) станки, а также консольные станки
относятся к универсальному виду оборудования. Их выпускают как с ручным
управлением, так и с ЧПУ. Станки одного типоразмера имеют много
унифицированных частей, например, столы, салазки, консоли, коробки
скоростей и т. д. Станки используют для выполнения широкого круга
фрезерных работ на заготовках небольших габаритных размеров и массы в
единичном и мелкосерийном производствах.
В станине 1 горизонтально-фрезерного станка с ЧПУ (см. рис. 80, а)
смонтирован шпиндель 2. На направляющих хобота 3 устанавливают
подвески 4, являющиеся дополнительной опорой для длинной оправки с
инструментом. Заготовку устанавливают на столе 5.
Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ (рис. 80, б) отличается от
горизонтально-фрезерного вертикальным расположением оси шпинделя 1 и
возможностью поворота шпиндельной головки 2 в плоскости продольного
движения подачи.
Продольно-фрезерные станки бывают одно- и двухстоечные с ручным
управлением и с ЧПУ. Они предназначены для обработки крупных
корпусных деталей в среднесерийном производстве. По продольным
направляющим станины 1 (рис. 80, в) с продольной подачей перемещается
стол 2, на котором устанавливают одну или несколько заготовок. Левую и
правую шпиндельные бабки 3 устанавливают в нужном положении на левой
и правой стойках 4, а вертикальные шпиндельные бабки – на траверсе 6.
Траверса может перемещаться по вертикальным направляющим стойки 4.
Для повышения жесткости станка стойки соединены порталом 7.
На карусельно-фрезерных станках (рис. 80, г) обработка
осуществляется при непрерывном вращении стола (круговая подача Ds кр). На
станине 1 закреплена стойка 2, по вертикальным направляющим которой для
установки перемещается фрезерная головка 3. Она имеет два шпинделя 4. По
поперечным направляющим станины при настройке станка перемещаются
салазки 5, несущие круглый стол 6.
7
Рис. 80. Основные типы фрезерных станков
Существуют два основных вида фрезерования поверхностей деталей:
цилиндрическое (рис. 81, а) и торцевое (рис. 81, б). Все остальные виды
фрезерования (фрезерование пазов, уступов , канавок и т.д.) в той или иной
мере повторяют в различных комбинациях основные.
8
Рис. 81. Схемы фрезерования цилиндрической (а) и торцевой (б) фрезами
Различают также встречное и попутное фрезерование. При встречном
фрезеровании направление подачи и направление вращения фрезы
противоположны (рис. 82, а), а при попутном (рис. 82, б) совпадают.
а
б
Рис. 82. Схемы встречного (а) и попутного (б) фрезерования
Глубина
фрезерования
устанавливается
в
зависимости
от
рассчитанного припуска на обработку поверхности заготовки.
При обработке на фрезерном станке большого числа одинаковых
заготовок изготавливают специальные приспособления пригодные только
9
для установки и закрепления этих заготовок на станке. Важной
принадлежностью фрезерных станков являются делительные головки (рис.
83). Они служат для периодического поворота заготовок на требуемый угол и
для непрерывного их вращения при фрезеровании винтовых канавок.
а
б
Рис. 83. Общий вид (а) и схема (б) универсальной делительной головки,
настроенной на дифференциальное деление:
1 – корпус; 2 – поворотный барабан; 3 – лимб; 4 – шпиндель; 5 –
делительный лимб; 6 – рукоятка; 7 – раздвижной сектор
10