Чистовые и отделочные методы лезвийной обработки поверхностей деталей. Технологические возможности

Ответ:

ВОЗМОЖНОСТИ традиционных методов обработки поверхностей

Метод обработки поверхности	Достигаемый КВАЛИТЕТ	Шероховатость, мкм Ra
Точение	черновое	12-14	50-6,3
	получистовое	11-13	25-1,6
	чистовое	8-10	6,3-0,4
	тонкое	6-9	1,6-0,2

Процессы сверления, зенкерования и развертывания

Сверление

При сверлении и рассверливании обеспечивается 9-13 квалитет точности при шероховатости R_a=0,8-25 мкм. Допуск - .

Сверла диаметром 0,25-20 мм - с цилиндрическим хвостовиком, а 5-80 мм - с коническим.

Основные погрешности - форма отверстия в продольном и поперечном направлении. Отверстия более 30 мм в сплошном материале обычно сверлят двумя и более сверлами.

Погрешность межосевого расстояния ±0,2...0,5 мм, с применением кондуктора ±0,05-0,2 мм, прецизионного кондуктора ±0,04-0,1 мм. На сверлильных станках с ЧПУ точность межцентровых расстояний - до ±0,1 мм без кондукторов. При L=(3-5)d - сверлят без кондукторов.

Режимы: Скорость резания для быстрорежущих – 24-36 м/мин (0,4-0,6 м/с), а для твердосплавных сверл - более 0,8-1,2 м/с.

Подача сверл для сталей 0,1-0,6 мм/об (для сверл диаметром 5-30 мм).

По диаметру и глубине отверстия выбираются сверла, а по физико-механическим свойствам заготовки - форму и геометрию.

На ОЦ 30...50 % основного времени затрачивается на сверление отверстий.

Глубокими считают отверстия с отношением L/D ≥ 3-5, но эта величина относительная, так как она зависит от диаметра отверстия и метода обработки.

При L/D ≥ 5-7 применяют удлиненные спиральные сверла с отверстиями для принудительного подвода СОЖ в зону обработки.

При L/D ≥ 10 и более - используют только специальные сверла.

Зенкерование

При черновом зенкеровании обеспечивается 13-12 квалитет точности при шероховатости R_a=25 мкм, после чистового зенкерования - 10-8 квалитет точности и R_a=6,3-.0,4 мкм. Допуск - /

Глубина резания при зенкеровании t=(0,05-0,l)d₃. Подача на зуб (0,02d₃).

Не рекомендуется применять комбинированные зенкеры с количеством ступеней более пяти.

Для сквозных отверстий после сверления или еще не обработанных в исходной заготовке применяют спиральные зенкеры, работающие по корке.

Отверстия под болты и другие торцевые поверхности обрабатывают цилиндрическим сверлом и зенкерами.

Конические поверхности обрабатывают коническими зенковками.

Для снятия фасок или притупления острых кромок в отверстии заготовок одним инструментом используется пружинный зенкер.

Развертывание

У сверла две режущие кромки обеспечивают съем металла, у зенкера 3-9, у развертки 5-14 режущих кромок.

При развертывании достигается 5-6 квалитетов точности при шероховатости R_a=3,2-0,1 мкм.

Чистовые развертки применяют после зенкеров, их предельные отклонения соответствуют полю допуска h8.

Самоцентрирующиеся развертки (плавающие) представляют собой свободно вставленные в державку пластины, они не могут исправлять кривизну и положение оси.

Развертки имеют четное число режущих кромок Z_p,

d_p-диаметр развертки; К-коэффициент (для вязких материалов К=2, для хрупких - К=4).

Под черновое развертывание оставляется припуск 0,15-0,5 мм на сторону, под чистовое 0,05-0,25 мм.

Строгание и долбление

Подача Sвыражается в мм на двойной ход резца или заготовки (мм/дв. ход).

Обрабатывают: различные канавки, вырезы в цилиндрических и конических отверстиях.

Поворотный стол (с углом поворота на 360°) значительно расширяет технологические возможности долбежных станков.

Диаметр стола - от 360 до 1600 мм, а ход долбяка от 10 до 1600 мм.

На продольно-строгальных станках заготовка и стол совершают возвратно-поступательное движение, поэтому скорость резания 0,3-0,6 м/с.

У строгальных резцов сечение державки в 1,2-1,5 раза больше; при вылете - до 40 мм, строгальные резцы выполняются прямыми, свыше 40 мм — изогнутыми.

Чистовое строгание (широкими резцами) обеспечивает отклонение от параллельности плоскости 0,1 мм на 1000 мм длины. Наклон главной режущей кромки выполняют под углом 8-10°.

Микронеровности на поверхности, обработанной строгальными и долбежными резцами, имеют однозначную направленность.

Фрезерование

Обрабатывают: плоскости, тела вращения, резьбы, фасонные криволинейные, винтовые поверхности, можно прорезать, отрезать заготовки, подрезать торцы и т.д.

Используют прорезные и отрезные фрезы. Уступы, пазы и проушины обрабатывают дисковыми или кольцевыми фрезами.

На многошпиндельных фрезерных станках с непрерывным циклом работы осуществляется последовательная обработка (черновая и чистовая) плоских поверхностей торцевыми фрезами. Для одновременной многосторонней обработки - используют карусельно-фрезерные станки с непрерывно вращающимся барабаном.

Вертикально-фрезерные бесконсольные станки с крестовым столом применяют для обработки крупных заготовок. Их часто оборудуют системой ЧПУ или оснащают инструментальным магазином и револьверными головками.

На продольно фрезерных станках величина подачи стола и фрезерной бабки независимы друг от друга, можно обрабатывать различные криволинейные поверхности (рис. 3.61, а), а за счет поворота фрезерной бабки обрабатывать поверхности, расположенные под различными углами относительно базовой плоскости (рис. 3.61, б). Бесступенчатая подача позволяет использовать эти станки для сверления и растачивания отверстий (рис. 3.61, в). Их используют для фрезерования, расточки, сверления, резьбонарезания и других работ.

Консольно-фрезерные станки разделяют на вертикальные, горизонтальные, универсальные и широкоуниверсальные.

Вертикальные станки имеют возможность поворота шпиндельной головки до 45° и их оснащают системой ЧПУ.

Горизонтальные станки (ось шпинделя расположена горизонтально) позволяют эффективно использовать цилиндрические, дисковые и фасонные фрезы.

Универсальные станки аналогичны горизонтальным, но имеют дополнительную возможность поворота стола вокруг вертикальной оси на 45°.

Широкоуниверсальные консольно-фрезерные станки отличаются от универсальных тем, что снабжены дополнительным шпинделем, имеющим возможность поворота вокруг вертикальной и горизонтальной осей, что значительно расширяет их технологические возможности.

У консольных станков стол расположен на подъемном кронштейне (консоли), а у бесконсольных стол перемещается на неподвижной станине.

К оборудованию непрерывного действия относятся карусельные и барабанные станки.

Фрезерные станки с ЧПУ оснащены дискретной системой, которая задает размеры по координатам с погрешностью 0,01 мм и имеет магазин с 6-24 инструментами.

На фрезерных станках с ЧПУ обработку можно вести как при попутной, так и при встречной подаче. Автоматическая смена инструмента и изменение скорости вращения шпинделя, наличие возможностей наряду с фрезерованием проводить сверление, зенкерование, развертывание и растачивание значительно расширяют технологические возможности таких станков.

По технологическому признаку фрезы разделяют для обработки плоскостей, шлицев, шпонок, зубчатых, резьбовых, фасонных поверхностей, тел вращения и др. Наиболее распространены концевые фрезы.

На ОЦ, где часто используются круговая интерполяция и фрезерование по контуру, целесообразно использовать концевые фрезы с длинной режущей кромкой, обеспечивающей различные условия резания.

Концевые фрезы используют для обработки замкнутых углублений, пазов, контуров на вертикально-фрезерных и копировальных станках. Соотношение рабочего диаметра к длине в концевых фрезах равно 0,2-0,5 (диаметр их рабочей части составляет 3-50 мм, чаще 12-40 мм).

Торцевые фрезы изготавливают из быстрорежущей стали, твердого сплава, с напайными рабочими элементами или их механическим креплением.

Цельные концевые фрезы из твердого сплава применяют для обработки труднообрабатываемых материалов, чугуна и пластмасс.

Сборные концевые фрезы оснащают многогранными и круглыми пластинами, с короткой и с удлиненной режущей частью. Они способны выфрезеровать отверстия в сплошном материале, обрабатывать открытые поверхности по контуру, карманы, фаски, проушины и лыски.

Торцевое фрезерование обеспечивает многостороннюю обработку плоскостей корпусных заготовок.

Стандартные диаметры 60-600 мм, ими возможна обработка за одни проход широких плоскостей, в том числе по ширине большей, чем диаметр фрезы. Но диаметр фрезерной головки не должен быть больше диаметра шпинделя более чем в 1,5 раза, при ширине фрезерования не более чем на 2/3Dф. (при черновой обработке 2/3D_ф, где D_ф,-диаметр фрезы).

Набором фрез можно уменьшить время на наладку инструмента, при допуске на ширину обработки ±0,025 мм.

Торцевые фрезы с винтовыми твердосплавными четырехгранными пластинами обеспечивают фрезерование чугуна со скоростью 1-2 м/с и подачей 1-0,6 мм/зуб.

Массивные конструкции корпуса фрез, создающие эффект маховика с пластинами из поликристаллического алмаза с малым и неравномерным шагом, который препятствует возникновению гармонических колебаний, позволяют производить о

Обработка легких сплавов при частоте вращения шпинделя до 100 с-1 (на испытаниях при 200 с-¹).

Разновидностью фрезерования является иглофрезерование.

Режущими элементами в этом случае является стальная пружинная проволока диаметром 0,2-1,0 мм, связанная в пучки и спрессованная. Наружные торцы игл шлифуются, внутренние – свариваются.

Скорость резания иглофрезой до 2,0 м/с, подача 300 мм/мин, глубина резания 0,01-1,0 мм, припуск на обработку 0,01-2,5 мм, стойкость 100-200 ч.

Иглофрезерование используется при обработке наружных поверхностей стальных корпусных заготовок, очистке окалины и других черновых операциях.

При вихревом фрезеровании резьб валов инструмент устанавливается в кольцеобразной державке, закрепленной в специальном роторном устройстве.

Режущие кромки инструмента направлены внутрь державки. Обычно подача осуществляется в радиальном направлении.

При изготовлении коленчатых валов вместо токарной обработки перед шлифованием возможно применение вихревого фрезерования коренных и шатунных шеек.

При круглом наружном фрезеровании фреза имеет форму диска диаметром 600-1100 мм, на котором по внешней стороне размещены твердосплавные неперетачиваемые пластины. При обработке шейки коленчатого вала фреза, вращаясь, подается до момента достижения заданного размера, затем начинает вращаться вал, за одни оборот которого происходит фрезерование его шейки.

При вихревом (внутреннем, охватывающем) фрезеровании фреза тоже имеет форму кольца (диска), но режущие твердосплавные пластины расположены внутри диска, наружный диаметр которого равен 800-1000 мм.

При вихревом фрезеровании вал не вращается и главное (вращательное) движение выполняет инструмент.

При обработке фреза эксцентрично вращается, совершая планетарное движение вокруг неподвижной шейки вала.

Фрезерование цилиндрическими фрезами выполняют при попутном фрезеровании.

При фрезеровании как и при токарной обработке наибольшее влияние на износ инструмента оказывает: скорость резания, затем подача и глубина резания.

За цикл лезвие фрезы нагревается до 400°С, но фрезы имеют большую массу и их кромки омываются СОЖ, поэтому фактор температуры не существенен..

Для чугуна нагрев режущих лезвий фрезы настолько незначителен, что можно без СОЖ.

При обработке фрезами с твердосплавными пластинами применять СОЖ не рекомендуется из-за возникновения в пластинах (из-за перепада температур) внутренних напряжений, что значительно сокращает их стойкость. Поэтому заготовки из стали обрабатывают фрезами с твердосплавными пластинами без СОЖ.

Глубину резания t выбирают в зависимости от припуска, мощности, жесткости технологической системы.

При фрезеровании используют три вида подач: подача на зуб S_Z, подача на оборот S_o и минутная подача S_м.

.

Производительность зависит от величины снимаемого за одни проход припуска, минутной подачи и скорости резания. Снятие больших припусков (до 25 мм) за один проход возможно ступенчатыми торцевыми фрезами.

Скорость фрезерования до 10-15 м/с, причем обрабатывать можно даже закаленные стали. При больших скоростях обработки снижаются силы резания, уменьшается подача на зуб, увеличивается минутная подача, но при этом температура резания повышается до 1000°С, а потребляемая мощность возрастает в 10 и более раз.

В последние годы стало возможно увеличивать скорость вращения шпинделя до 1000 с^-1, а подачу до 1 м/с.

Условия работы фрез неблагоприятные, так как срезается стружка переменной толщины.