Измерение цилиндрических отверстий и внутренних канавок

Лабораторная работа №7

Тема: Точение внутренних цилиндрических поверхностей. Центрирование

Цель: Ознакомиться с метод точения внутренних цилиндрических поверхностей и центрированием

 

Теоретические сведения

Вытачивание внутренних канавок

Канавки в отверстиях часто имеют технологическое назначение: для выхода в конце рабочегохода резьбового резца или шлифовального круга. Иногда они выполняются дляустановки уплотнительных колец, пружин и т. д.

Головка резцовдля внутренних канавок оформляется в соответствии с профилем данной канавки, аналогично резцам для наружных канавок. Отличительная особенностьрезцов для внутренних канавок - внешнее подобие расточным резцам, и отсюданедостаточная жесткость.

На рис 1 показаны конструкции и геометрия резцов для вытачивания внутреннихпрямоугольных канавок. Цельные резцы (рис 1, а) используются для выполненияканавок в отверстиях небольшого диаметра. В остальных случаях применяют болеежесткие державочные резцы (рис 1, б).

Порядок и приемывытачивания внутренних канавок таки«же, как и наружных. Однаковыполнять их значительно труднее ввиду плохой видимости и недостаточнойжесткости резцов.

Рис 1. Резцы длявнутренних канавок: а - цельный; б - державочных

Расположениеканавки от торца детали определяют по риске, которую наносят мелом на стерженьрезца соответственно размеру чертежа, или лимбу продольной подачи суппорта. Глубину канавки отсчитывают от поверхности отверстия по лимбу поперечной подачи.

Зенкерование отверстий

Зенкерование применяется для чистовой обработки просверленных, литых и кованых отверстий сточностью 10-11-го квалитетов и шероховатостью Rz = 40-20 мкм, а также для ихпредварительной обработки под развертывание. Режущие инструменты, используемыепри зенкеровании, называются зенкерами (рис, 2).

По способуустановки на станке зенкеры делятся на хвостовые и насадные, а по конструкциирабочей части - на цельные и сборные.

Хвостовой зенкерпо внешнему виду напоминает сверло и состоит из тех же конструктивных частей иэлементов. Однако в отличие от него зенкер имеет 3-4 зуба и режущую часть вформе усеченного конуса. Неглубокие стружечные канавки обеспечивают повышенную прочность и жесткость такого инструмента, а увеличенное количество ленточек накалибрующей части создав» ему лучшее направление в отверстии.

Для уменьшения трения о стенки отверстия калибрующая часть зенкера выполняется с обратнойконусностью 0, 05-0, 1 мм каждые 100 мм длины. Задние углы а в пределах 8-10° образуютсязатачиванием задних поверхностей зубьев на режущей части. Передние углы Yполучаются за счет винтовой формы стружечных канавок. Угол конуса режущей части 2φ для зенкеров общего назначения выполняется в 120°,

Насадные зенкерыимеют коническое отверстие с конусностью 11 30 и паз под торцовую шпонку длякрепления на оправке.

Рис 2. Зенкеры:

а - хвостовой; б- насадной; в - насадной сборный

Сборная конструкция зенкеров (рис 2, в) позволяет многократно восстанавливать их помере потери размера. Такие зенкеры состоят из корпуса 3, изготовленного изконструкционной стали, и ножей 2, закрепляемых в пазах корпуса клиньями 1.

Стандартамипредусмотрен выпуск двух номеров зенкеров для отверстий диаметром 10-100 мм. Зенкеры № 1 предназначаются для предварительной обработки отверстий с припускомпод развертывание, № 2 - для окончательной обработки с точностью 11-го квалитета.

Рабочая частьзенкеров выполняется из быстрорежущих сталей либо оснащается пластинкамитвердого сплава. На шейке зенкера маркируются номинальный диаметр, номер имарка материала.

Зенкерование (рис 3) выполняется аналогично сверлению. Заготовку закрепляют в патроне и принеобходимости выверяют по отверстию. Зенкер устанавливают в пиноль заднейбабки, ось которой должна строго совпадать с осью шпинделя. Заднюю бабкузакрепляют на станине в таком месте, чтобы вылет пиноли во время работы былнаименьшим. Ручной подачей зенкер подают в отверстие заготовки и по окончанииобработки выводят из него до выключения станка.

Припуск подзенкер у предварительно просверленных отверстий должен составлять 1-3 мм надиаметр в зависимости от размера отверстия.

Рис 3. Зенкерование отверстия на токарном станке

При зенкеровании литых и кованых отверстий с неравномерным припуском рекомендуется вначале расточить их на глубину 5-10 мм, чтобы зенкеру создать направление.

При выборе режима резания следует учитывать, что глубина резания для зенкера составляет 1/5 припуска на диаметр отверстия. Подачу для зенкеровании можно увеличить в 1, 5-2 раза по сравнению с ее значением для сверления, скорость резания принимают втех же пределах.

Обработкуотверстий в стальных заготовках быстрорежущими зенкерами необходимо производитьс охлаждением эмульсией. При обработке чугуна и цветных металлов, а также при использовании твердосплавных зенкеров охлаждения обычно не применяют.

Развертывание отверстий

Назначение иинструменты. Развертывание применяют для чистовой обработки отверстий 7-9-го квалитетов и шероховатостью Rа=2, 5-0, 5 мкм после сверления (только до диаметра 10 мм), зенкерования или растачивания. Режущими инструментами для рассматриваемого способа обработки на токарных станках служат машинные развертки (рис 4). Они отличаются от зенкеров большим количеством зубьев (обычно от 6 до 14), которые срезают мелкие стружки, тем самым повышается точность обработки.

Рис 4. Машинные развертки: а - хвостовая; б - насадная

По способу установки на станке развертки делятся на хвостовые и насадные, по конструкции рабочей части - на цельные и сборные. Последние состоят из корпуса и закрепленных в его пазах ножей.

Хвостовая развертка (рис 66, а) состоит из хвостовика, шейки и рабочей части. В свою очередь рабочая часть делится на режущую, калибрующую и обратный конус.

На режущей части располагаются главные режущие кромки. Наклон их к оси определяется углом вплане φ, величина которого зависит от назначения разветки. Для сквозных отверстий при обработке cтaлeй и других пластичных металлов φ=15°, для хрупких металлов φ=5°. У разверток для глухих отверстий φ= 60°.

Калибрующая часть имеет цилиндрическую форму. На ней располагаются вспомогательные режущие кромки, предназначенные для зачистки и калибрования отверстия. Чтобы концы зубьев калибрующей части не повредили отверстия, на небольшом участке ее выполняется незначительный обратный конус.

Рис 5. Развертывание отверстия на токарном станке

В связи с различным назначением главных и вспомогательных режущих кромок форма заточки зубьев по длине различна. На режущей части (сеч. А-А) зубья затачивают до остроты; на калибрующей (сеч. Б-Б) по задним поверхностям зубьев оставляют узкие цилиндрические ленточки, которые сглаживают поверхность отверстия, улучшают направление развертки и увеличивают число ее переточек.

Передний угол γ у разверток обычно выполняют 0°. При повышенных требованиях к качеству обработки рекомендуется делать его отрицательным до -5°. Вследствие этого резание при развертывании напоминает скобление.

Нагрузка на зубья разверток в процессе резания всегда колеблется, что вызвано неравномерной плотностью обрабатываемого материала и различными включениями в нем. Периодически повторяющиеся колебания при равномерном расположении зубьев создают местные углубления на поверхности развернутого отверстия. Неравномерное расположение зубьев разверток по окружности исключает указанное явление испособствует повышению чистоты обработки.

Развертки имеют обычно прямые зубья. В некоторых случаях для обработки отверстий с пазами или канавками применяют развертки с винтовыми зубьями, направление которых делают противоположным направлению резания, чтобы развертка не затягивалась в отверстие.

Развертки общего назначения выпускаются диаметром от 0, 1 до 300 мм в доведенном виде для отверстий 7-9-го квалитетов (Н7, Н8, Н9, К7) либо с припуском под доводку. Последние изготавливаются шести номеров. Их можно применять для обработки отверстий предусмотренной точности только после доводки по калибрующей части.

Рабочая часть разверток выполняется из быстрорежущей стали или оснащается твердым сплавом для повышения стойкости.

На развертках маркируются номинальный диаметр, точность и материал.

Рис 6. Качающийся патрон для разверток

Приемы развертывания. Подготовка к развертыванию (рис 5) и его выполнение осуществляются аналогично зенкерованию. Однако в связи с более высокой точностью обработки эти действия имеют некоторые особенности.

1. Развертка срезает тонкие слои металла и не может исправить направление отверстия, ось которого была смещена предварительной обработкой. Поэтому отверстия подразвертывание подготавливают зенкерованием или растачиванием. Отверстия небольшого диаметра (до 10 мм) в связи со сложностью расточки и отсутствием для них зенкеров общего назначения развертывают после сверления, которое следует выполнить с особой тщательностью.

2. Припуск под развертывание оставляют небольшой, причем чем меньше он, тем выше точность обработки. Для его выбора можно руководствоваться следующими данными:

Диаметр отверстия, мм	до		5-20	20-30	30-50	50-80	80-100
Припуск на диаметр, мм		0, 1	0, 2	0, 25	0, 3	0, 35	0, 4

3. Перед обработкой развертку надо внимательно осмотреть. Точность ее должна соответствовать точности обрабатываемого отверстия. Режущие кромки должны быть острыми, без завалов и забоин.

4. Для качественного развертывания необходимо обеспечить строгую соосность развертки и обрабатываемого отверстия. Для этого следует тщательно выверить совпадение осей пиноли задней бабки и шпинделя. Кроме того, чтобы погрешности установки заготовки в патроне не влияли на качество отверстия, развертывание обычновыполняют за одну установку непосредственно после подготовительных действий поего обработке.

Иногда может возникнуть технологическая необходимость развертывания отверстия за отдельную установку заготовки в патроне. В таких случаях развертку необходимо устанавливать на станке в качаются (рис 68) или специальных плавающих патронах позволяющих ей самоустанавливаться пооси обрабатываемого отверстия.

5. Отверстияточностью 7-го квалитета (Н7) рекомендуется обрабатывать двумя развертками -черновой и чистовой: первая срезает 2/3, вторая -1/3 припуска.

Режим резания при развертывании. Глубина резания при развертывании составляет 1/2 припуска наобработку.

Подача развертки осуществляется вручную и должна быть в пределах: для сталей S = 0, 5-2 мм/об;для чугуна S=1-4 мм/об.

Скорость резания принимается небольшой во избежание преждевременного износа развертки и разбивки отверстия в пределах υ = 4-6 м/мин.

В качестве смазывающе-охлаждающих жидкостей при обработке сталей применяют эмульсию, сульфофрезол или смесь растительного масла, скипидара и керосина. Чугун ицветные металлы развертывают без охлаждения или с керосином.

Измерение цилиндрических отверстий и внутренних канавок

Отверстияне высокой точности измеряются штангенциркулем ШЦ-I с ценой деления 0, 1 мм (рис 7, а). Передизмерением надо выключить вращение шпинделя и очистить отверстие от стружки. Губки штангенциркуля должны располагаться в диаметральной плоскости и касатьсяповерхности отверстия без перекоса. Для более точных измерений применяютштангенциркули ШЦ-II с ценой деления 0, 05 мм (рис 7, б). Пользуясь ими, надоучитывать толщину губок для внутренних измерений, которая у новыхштангенциркулей равна 10 мм.

Рис 7. Инструменты для измерения отверстий

При обработке отверстий высокой точности (7-9-го квалитетов) используют индикаторные нутрометры, позволяющие производить измерения с точностью до 0, 01 мм на значительномрасстоянии от торца детали. Перед измерением нутрометр настраивают наноминальный размер по микрометру (рис 7, в), а затем поворотом шкалыустанавливают стрелку индикатора на нуль. В процессе измерения, слегкапокачивая нутрометр (рис 7, г), определяют наименьшее отклонение стрелки от нуля, которое и будетсоответствовать отклонению действительного размера от номинального.

При изготовлениидеталей крупными партиями на настроенных станках пользуютсявысокопроизводительным способом контроля отверстий предельнымикалибрами-пробками (рис 8). Такая пробка имеет проходную 1 и непроходную 2стороны, диаметры которых соответственно равны наименьшему и наибольшему предельным размерам отверстия. В процессе контроля проходная сторона пробкидолжна свободно проходить в отверстие под действием небольшого усилия руки, непроходная - не должна заходить в него.

Выполняя точныеизмерения, надо учитывать расширение детали под влиянием теплоты, выделяющейсяпри резании. Поэтому, чтобы исключить возможные погрешности, отверстие перед измерением следует охладить эмульсией.

Рис 8. Контроль отверстия калибром-пробкой	Рис 9. Измерение внутренних канавок

При измерении внутренних канавок их глубину можно определить кронциркулем и линейкой (рис 9, а). Для этого кронциркуль сначала устанавливают на размер толщины стенки деталиа, а затем, не изменяя раствора ножек, прижимают одну из них к поверхностиканавки. Расстояние от наружной поверхности до второй ножки, измеренноелинейкой, будет соответствовать глубине канавки.

Ширина ирасположение по длине канавки могут быть измерены линейкой (рис 9, б), штангенциркулем или специальным шаблоном.

Центрование заготовок

Центровые отверстия используются в качестве установочной базы при обработке деталей в центрах.

По ГОСТ 14034-74предусмотрены три основные формы центровых отверстий (рис 10): А - без предохранительного конуса; В - с предохранительным конусом; R - с дугообразной образующей. В первых двух формах базовой поверхностью служит коническое отверстие с углом при вершине 60°. Для формы R таковой является фасонная поверхность, обеспечивающая кольцевой контакт с рабочим конусом центра. Небольшой цилиндрический участок диаметром d предусмотрен для разгрузки вершины токарного центра и размещения смазки. По диаметру этого участка условно обозначается номинальный размер центрового отверстия.

Центровые отверстия формы В рекомендуются для заготовок, многократно устанавливаемых в центрах. Форму R целесообразно применять, когда требуется повышенная точность обработки.

Размеры центровых отверстий выбирают по таблице стандарта в зависимости от диаметра концевой шейки вала D. Точность их обработки также ограничивается требованиями стандарта, согласно которому на угол рабочего конуса 60° допускается отклонение не более минус 30', а шероховатость поверхности этого участка не должна превышать Rа = 2, 5 мкм. Кроме того, оси центровых отверстий должны быть соосны между собой и с осью заготовки.

Наиболее производительными инструментами для центрования являются комбинированные центровочные сверла (рис11, а, б), которые за один рабочий ход позволяют получить форму отверстия.

Они выпускаются для номинальных размеров d = l-6 мм. Обработка центровочных отверстий более крупных размеров производится раздельно: вначале специальным центровочным сверлом (рис 11, в), затем многозубой зенковкой (рис 11, г). Центрование на токарном станке выполняют аналогично сверлению (рис 11, d).

Рис 10. Формы центровых отверстий

Рис 11. Инструменты для центрования и способы его выполнения

Перед центрованием торец заготовки, закрепленной в патроне, чисто подрезают. К торцу подводят, избегая удара, сверло и ручной подачей врезаются в металл. Для получения центрового отверстия требуемых размеров сверло углубляют в торец на необходимую величину, пользуясь лимбом маховичка задней бабки или шкалой пиноли. Чтобы сократить время отсчета размеров при центровании партии заготовок, последним следует создавать постоянное продольное положение на станке с помощью шпиндельных упоров, При изготовлении деталей крупными партиями эта операция обычно выполняется в заготовительном участке цеха на специальных центровальных станках.

Для центрования комбинированными сверлами режим резания принимают в следующих пределах: подача S= 0, 02-0, 06 мм/об; скорость резания υ=12-25 м/мин; смазывающе-охлаждающая жидкость - эмульсия.

При центровании возможны следующие виды брака:

1. Не выдержаны размеры и форма отверстия. Причины: неправильная заточка комбинированного сверла, ошибки при отсчетах глубины центрования.

2. Дробленость на основном конусе. Причины: тупое сверло, слишком малая подача, нежесткое крепление заготовки, большой вылет пиноли.

3. Оси центровых отверстий не соосны и смещены с оси заготовки. Причина: неверная установка заготовки в патроне.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные формы центровых отверстий и расскажите об их назначении.

2. По какому показателю устанавливается номинальный размер центрового отверстия?

3. В зависимости отчего выбирают размеры центрового отверстия?

4. Какими инструментами выполняют центрование?

5. Каким требованиям должна удовлетворять точность выполнения центровых отверстий?

6. Объясните приемы центрования.