Металлообработка
ACADEMA
А. Г. Холодкова
ОБЩИЕ ОСНО
техННпВг||и
МЕТАЛЛООБР
И РАБОТ
НА МЕТАЛЛО1
СТАНКАХ



ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
А. Г.ХОЛОДКОВА
ОБЩИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
МЕТАЛЛООБРАБОТКИ И РАБОТ
НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ
СТАНКАХ
УЧЕБНИК
Рекомендовано
Федеральным государственным автономным учреждением
«Федеральный институт развития образования»
в качестве учебника для использования
в учебном процессе образовательных учреждений,
реализующих программы НПО
Регистрационный номер рецензии 169
от 08 мая 2013г.ФГАУ «ФИРО»
ACADEMA
Москва
Издательский центр «Академия»
2014
УДК 621.91 (075.32)
ББК 34.63я722
Х733
Ре ц е н з о н т —
председатель цикловой комиссии «Технология машиностроения» ГБОУ СПО
«Политехническим колледж IN" 39» г. Москвы В. В. Ермолаев
Холодкова А. Г.
Х733 Общие основы технологии металлообработки и работ на
металлорежущих станках : учебник для студ. учреждений
сред. проф. образования / А. Г. Холодкова. — М. : Издатель-
ский центр «Академия», 2014. — 256 с.
ISBN 978-5-7695-6943-2
Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным
образовательным стандартом по направлении» подготовки 151900 «Кон-
структорско-технологическое обеспечение машиностроительных про-
изводств».
Рассмотрена технология металлообработки на металлорежущих
станках, приведены данные по точности получаемых деталей. Пред-
ставлена общая методика разработки технологических процессов,
в том числе типовых деталей. Рассмотрены применяемые станки, ре-
жущий инструмент и технологическая оснастка.
Для студентов учреждений среднего профессионального образова-
ния.
УДК 621.91(075.32)
ББК 34.63я722
Оригинал-макет данного издания является собственностью
Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом
без согласия правообладателя запрещается
ISBN 978-5-7695-6943-2
© Холодкова А. Г., 2014
© Образовательно-издательский центр «Академия», 2014
© Оформление. Издательский центр «Академия», 2014
Уважаемый читатель!
Данный учебник является частью учебно-методического ком-
плекта по дисциплинам общепрофессионального цикла для техни-
ческих профессий.
Учебник предназначен для изучения общепрофессиональной
дисциплины «Общие основы технологии металлообработки и ра-
бот на металлорежущих станках».
Учебно-методические комплекты нового поколения включают в
себя традиционные и инновационные учебные материалы, позво-
ляющие обеспечить изучение общеобразовательных и общепро-
фессиональных дисциплин и профессиональных модулей. Каж-
дый комплект содержит учебники и учебные пособия, средства
обучения и контроля, необходимые для освоения общих и профес-
сиональных компетенций, в том числе и с учетом требований ра-
ботодателя.
Учебные издания дополняются электронными образовательны-
ми ресурсами. Электронные ресурсы содержат теоретические и
практические модули с интерактивными упражнениями и трена-
жерами, мультимедийные объекты, ссылки на дополнительные
материалы и ресурсы в Интернете. В них включен терминологиче-
ский словарь и электронный журнал, в котором фиксируются
основные параметры учебного процесса: время работы, результат
выполнения контрольных и практических заданий. Электронные
ресурсы легко встраиваются в учебный процесс и могут быть адап-
тированы к различным учебным программам.
Электронный образовательный ресурс «Общие основы техно-
логии металлообработки и работ на металлорежущих станках» на-
ходится в стадии разработки.
Предисловие
Основное внимание в учебнике уделено общим вопросам тех-
нологии машиностроения, особенностям и методам обработки
различных поверхностей деталей. Рассмотрены типы применяе-
мых металлорежущих станков и даны их характеристики. Пред-
ставлены типы режущих инструментов, их конструкции, материа-
лы и режимы резания. Описаны конструкции приспособлений,
используемых в станках основных групп, приведены конструктив-
ные особенности элементов приспособлений и необходимые рас-
четные данные.
Изложены основные положения и требования к разработке
технологического процесса изготовления деталей и представлены
типовые технологические процессы обработки деталей—предста-
вителей разных классов.
Введение
Машиностроение является главной отраслью экономики, кото-
рая определяет возможность развития других отраслей и обеспе-
чивает создание новых и совершенствование имеющихся машин.
Отличительной особенностью современного машиностроения яв-
ляется существенное изменение эксплуатационных характеристик
машин: увеличение скорости, мощности, уменьшение массы, объ-
ема, вибраций, снижение шума и т.п.
Совершен невиданный скачок в развитии станкостроения. Если
в 1920 — 30-е гг. в механических цехах заводов стояли универсаль-
ные токарные, сверлильные, фрезерные станки с ременными при-
водами, то в настоящее время станочный парк имеет станки-
автоматы, станки с ЧПУ и многоцелевые станки, работающие по
программе ЭВМ, выполняющие несколько десятков операций,
оснащенные многоинструментальными магазинами (32 — 40 ин-
струментов и более), автоматические линии и роботизированные
комплексы.
Технический прогресс в машиностроении характеризуется не
только улучшением конструкций машин, но и совершенствовани-
ем технологии их производства. Термин «технология», образован-
ный из двух греческих слов techne (искусство, мастерство, умение)
и logos (учение), означает науку, систематизирующую совокуп-
ность приемов и способов обработки сырья, материалов, полуфа-
брикатов соответствующими орудиями производства в целях по-
лучения готовой продукции. Создавать машины необходимо каче-
ственно, экономично, в заданные сроки и с минимальными
затратами труда. Причем в условиях рыночных отношений бы-
строта реализации принятых решений играет главенствующую
роль.
Развитие новых прогрессивных технологических процессов
способствует созданию более совершенных машин и снижению
их себестоимости.
Актуальна задача повышения качества выпускаемых машин,
и в первую очередь, точности их изготовления. В XXI в. точность
деталей машин возросла почти в 2 000 раз. Такого повышения не
5
наблюдается ни по одному из показателей служебных характери-
стик машин. В ряде производств уже становится нормой изготов-
ление деталей с микрометрической и нанометрической точно-
стью.
Основные направления развития современных технологий сле-
дующие: переход к автоматизированным технологическим про-
цессам, обеспечивающим требуемое качество продукции; внедре-
ние безотходных и малоотходных технологий для наиболее полно-
го использования материалов, энергии и топлива; создание гибких
производственных систем; широкое использование промышлен-
ных роботов и робототехнологических комплексов.
Теоретические основы технологии машиностроения базируют-
ся на положениях и закономерностях таких фундаментальных
дисциплин, как физика, химия, теоретическая механика, сопро-
тивление материалов, теория вероятностей, математическая ста-
тистика, а также смежных технических дисциплин: технологии
конструкционных материалов, материаловедения, теории резания
и метрологии и др. Технология машиностроения развивалась и
развивается по многим направлениям, возглавляемым видными
учеными, работниками промышленных предприятий и исследова-
тельских институтов.
Материал данного учебника позволит студентам ознакомиться
с основными понятиями, положениями и закономерностями основ
технологии машиностроения, сравнительными характеристиками,
особенностями и технологическими возможностями различных
технологических методов механической обработки, применяемо-
го оборудования, технологической оснастки и режущего инстру-
мента.
Глава 1
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
МАШИНОСТРОЕНИЯ
1.1.
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССЫ
(ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ)
Производственный процесс — совокупность всех действий лю-
дей и орудий производства, необходимых для изготовления и ре-
монта изделий.
Производственный процесс включает в себя подготовку и об-
служивание средств производства; получение материалов, полуфа-
брикатов, заготовок (если на предприятии отсутствует заготови-
тельное производство) и их хранение; изготовление заготовок
и различные методы их обработки (механические, термические
и др.); сборку изделий и испытание; контроль качества на всех ста-
диях производства; отделку, окраску, упаковывание, транспорти-
рование и хранение готовой продукции.
Технологический процесс — это часть производственного про-
цесса, содержащая целенаправленные действия по изменению со-
стояния предмета производства.
Организацию производства и характер технологического про-
цесса изменяют в соответствии с числом выпускаемых изделий,
их сложностью и трудоемкостью изготовления. Производство под-
разделяют на единичное, серийное и массовое.
Единичное производство характеризуется выпуском широкой
номенклатуры изделий в малом количестве, повторное изготовле-
ние которых, как правило, не предусматривается. Например, из-
готовление экспериментальных образцов машин, уникального
оборудования и т. п.
Серийное производство характеризуется выпуском изделий
партиями или сериями, периодически повторяющимся через опре-
деленные промежутки времени. В зависимости от числа изделий в
серии производство подразделяют на мелко-, средне- и крупносе-
рийное. Серийно выпускают различные станки, редукторы, ком-
прессоры и т. п. В серийном производстве используют универсаль-
ное, специализированное и специальное оборудование, в том чис-
ле станки с числовым программным управлением (ЧПУ),
многоцелевые станки, гибкие производственные системы (ГПС).
При этом на большинстве рабочих мест выполняют периодически
повторяющиеся операции.
Массовое производство характеризуется выпуском большо-
го числа изделий одного и того же типа в течение длительного
времени. Изделиями массового производства являются легко-
вые автомобили, шариковые подшипники и т.п. В массовом
производстве широко используют специальное высокопроиз-
водительное оборудование, автоматические линии, специаль-
ные инструменты и приспособления, средства автоматизации
при транспортировании и контроле. Оборудование располага-
ют в соответствии с последовательностью выполняемых техно-
логических операций. На большинстве рабочих мест выполня-
ется одна постоянно закрепленная за ними технологическая
операция.
Основным критерием, определяющим тип производства, явля-
ется коэффициент закрепления операций
К3.о= Q/P,
где Q — число операций, выполняемых в течение месяца; Р — чис-
ло рабочих мест.
В массовом производстве К3 о равен 1, крупносерийном — от 2
до 10, среднесерийном — от 10 до 20, мелкосерийном — от 20 до
40, единичном — свыше 40, т. е. практически не регламентиру-
ется.
Наиболее совершенной формой массового производства явля-
ется поточное производство.
Поточным называют производство, характеризуемое расста-
новкой оборудования в полном соответствии с технологическим
процессом и определенным интервалом выпуска изделий — так-
том выпуска. Для организации непрерывного потока время вы-
полнения операций должно быть равно или кратно такту.
Такт т — равномерно повторяющийся промежуток времени,
затрачиваемый на выпуск единицы продукции в процессе произ-
водства. Такт выпуска, мин/шт., не зависит от трудоемкости изго-
товления изделия, его величина определяется программой выпу-
ска изделия и фондом времени для выполнения этой программы:
8
т = Ф • 60/N,
где Ф — фонд времени, ч (год, месяц, сутки, смена); N — произ-
водственная программа за тот же период, шт.
При поточном производстве сокращаются цикл изготовления
продукции и межоперационные заделы, снижается трудоемкость
изготовления изделия и повышается производительность. Досто-
инства поточного производства настолько очевидны, что в серий-
ном производстве при изготовлении изделий, близких по служеб-
ному назначению, сходных по размерам, форме и технологиче-
скому процессу, создают переменно-поточное и групповое
поточное производство. В первом случае при переходе на обработ-
ку нового изделия поточную линию переналаживают, а во вто-
ром — линию оснащают приспособлениями и инструментами, по-
зволяющими обрабатывать всю группу изделий без переналадки
линии.
Технологический процесс подразделяют на технологические
операции.
Технологической операцией называют законченную часть тех-
нологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте.
Технологическая операция включает в себя все действия оборудо-
вания и рабочих над одним или несколькими обрабатываемыми
объектами производства.
Рабочее место — элементарная единица структуры предприя-
тия, где размещаются исполнители работы, обслуживаемое ими
технологическое оборудование и предметы производства.
Технологическая операция является основным элементом про-
изводственного планирования и учета. От числа операций и вре-
мени их выполнения зависят трудоемкость технологического про-
цесса, число рабочих, занятых в нем, применяемое оборудование,
инструмент и оснастка. В свою очередь технологическую опера-
цию подразделяют на технологические и вспомогательные пере-
ходы.
Технологический переход — законченная часть технологической
операции, характеризуемая постоянством обрабатываемой по-
верхности, применяемого инструмента и режимов обработки.
К режимам обработки относят глубину резания t, величину пода-
чи S, скорость резания v и частоту вращения п. При изменении
одного из перечисленных параметров начинается выполнение но-
вого перехода. Так, обработка наружной поверхности вала одним
и тем же резцом выполняется за два перехода: черновое и чисто-
вое обтачивание, отличающихся режимами обработки. Обработка
9
точного отверстия выполняется за три перехода последовательно
работающими инструментами: сверлом, зенкером, разверткой с
соответствующими режимами обработки.
Вспомогательный переход — законченная часть технологиче-
ской операции, состоящая из действий рабочего и (или) оборудо-
вания, не связанных с изменением размеров, формы и качества
поверхностей заготовки, но необходимых для выполнения этой
операции. К вспомогательным переходам относят установку и за-
крепление заготовки на станке, включение и выключение станка,
подвод и отвод режущего инструмента, смену инструмента, пере-
мещение заготовки на другую позицию, измерение размеров в
процессе обработки заготовки.
При большой глубине резания технологический переход вы-
полняют за несколько рабочих ходов (проходов).
Рабочий ход — законченная часть технологического перехода,
состоящая из однократного перемещения инструмента относи-
тельно заготовки, при котором с ее поверхности снимается один
слой материала.
Прием — законченная совокупность движений рабочего в про-
цессе выполнения операции.
Устинов — часть технологической операции, выполняемой при
неизменном закреплении заготовки. Технологическая операция
может выполняться за один или несколько установов.
Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно
закрепленной заготовкой совместно с приспособлением относи-
тельно инструмента или оборудования при выполнении опреде-
ленной части операции.
Технически обоснованная норма времени — время, мин, необхо-
димое для выполнения технологической операции в определенных
организационно-технических условиях, наиболее благоприятных
для данного производства.
Различают три метода нормирования: метод технического расчета
по нормативам; метод расчета на основе изучения затрат времени на
выполнение элемент ов повторяющихся операций с помощью хроно-
метража или фотографии рабочего дня в течение одной или несколь-
ких смен; метод сравнения и расчета по укрупненным нормативам.
Техническая норма выработки — величина, обратная норме
времени, которая определяется числом деталей, обработанных в
единицу времени.
Норму штучного времени и норму выработки устанавливают
на каждую операцию. Для неавтоматизированного производства
расчетная норма штучного времени
10
(1.1)
То — основное (технологическое) время; Тв — вспомогательное
время; Тго — время технического обслуживания; Торг — время
организационного обслуживания; Гп — время перерывов в ра-
ооте.
Основное (технологическое) время учитывает изменение со-
стояния продукта производства в процессе механической обра-
)отки:
Lpi/ KSmhh’
(1.2)
где £р — расчетная длина обработки, мм; i — число проходов в дан-
ном переходе; и5мип — скорость минутной подачи, равная произ-
ведению подачи на один оборот шпинделя So, мм/об, и частоты
вращения шпинделя п, мин-1.
(Понятия подачи и частоты вращения подробно рассмотрены в
гл. 2 и 4.)
Расчетную ддину обработки определяют по формуле
— -*вр + * + ^СХ'
где 4р и 7СХ — длины врезания и выхода (схода) режущего инстру-
мента, определяющие точки включения и выключения его подачи;
/ — длина обрабатываемой поверхности (указывается на чертеже
заготовки).
Расчеты £р для различных видов обработки приведены в При-
ложении 1.
Вспомогательное время Гв охватывает действия, сопровождае-
мые выполнение основной работы:
упр(х.х)
изьп
(1.3)
где Тус — время на установку, закрепление, раскрепление, пере-
установку и снятие заготовки со станка; Тупр(х.х) — время на управ-
ление станком (включение, переключение скоростей и подач),
а также на подвод и отвод режущего инструмента (выполнение
холостых ходов инструмента); Тс и — время на смену режущего
инструмента при выполнении последовательных переходов (на-
пример, сверления, зенкерования, зенкования фаски, разверты-
вания) в процессе выполнения операции или на его перемеще-
ние из одной позиции в другую при работе на многооперацион-
ных станках; Тпоз — время на перемещение заготовки из одной
позиции в другую; Тизм — время измерения обрабатываемой по-
верхности в процессе выполнения операции, например шлифо-
вания.
11
Элементы вспомогательного времени устанавливаются по нор-
мативам вспомогательного времени. Сумму основного То и вспо-
могательного Тъ времени называют оперативным временем Гоп.
Время технического обслуживания Тт о расходуется на смену за-
тупившегося инструмента, его регулировку, подналадку оборудо-
вания. Время на организационное обслуживание учитывает затра-
ты времени на подготовку рабочего места к началу работы и его
уборку в конце смены, смазку и чистку станка в течение смены.
Время перерывов Тп отводится на отдых и естественные надоб-
ности рабочего.
Для упрощения расчетов Тш можно использовать формулу
Гш=Топ[1 + (а + р + У)/100],
где а, р, у — доли времени, соответствующие техническому, орга-
низационному обслуживанию и перерывам. Для механической об-
работки обычно принимают сумму а + р + у = 6... 10.
При обработке заготовок партиями определяется подготови-
тельно-заключительное время Тп_3, которое затрачивает рабочий
(или наладчик) на ознакомление с чертежами, подготовку и налад-
ку оборудования, инструментов и оснастки на обработку всей пар-
тии деталей. Это время зависит от оборудования, характера вы-
полняемой работы, степени сложности наладки, но не зависит от
размера партии заготовок. При этом норма времени на партию
где п — число заготовок в партии.
Соответственно время, затрачиваемое на одну заготовку, назы-
ваемое штучно-калькуляционным, определяется по формуле
ш-к
1.2.
ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Одним из важнейших показателей качества изделия является
точность его изготовления, от которой зависят эксплуатационные
характеристики, долговечность и надежность, трудоемкость в из-
готовлении и эксплуатации.
В технологии машиностроения точность — это степень соот-
ветствия выпускаемых изделий их заранее установленному про-
тотипу или образцу.
12
Стандартами ИСО и ГОСТами установлены следующие показа-
тели точности:
	точность размеров — расстояний между различными элемента-
ми деталей;
	точность формы — отклонение формы реальной поверхности
или реального профиля от номинальной;
	точность расположения поверхностей деталей — отклонение
реального расположения рассматриваемого элемента от номи-
нального расположения.
Точность размеров определяют допуском Т, представляющим
собой разность двух предельных (наибольшего и наименьшего) до-
пустимых размеров. По ГОСТ 25346—89 установлено 19 квалитетов
точности от IT01 до IT 17, где IT — допуск по международный систе-
ме ИСО. Точность размеров на чертежах проставляют условными
обозначениями полей допусков (05ОК6, 05ОН7) или предельными
отклонениями, мм; иногда указывают оба обозначения (05ОН7(+О,О21)).
Точность размеров грубее 13-го квалитета оговаривают в техниче-
ских требованиях чертежа, например «Неуказанные предельные от-
клонения размеров: валов hl4, отверстий Н14, линейных ±1Т14/2».
Точность формы определяется отклонениями от заданной гео-
метрической формы. ГОСТ 24643 — 81 устанавливает отклонения
двух форм поверхностей: цилиндрических и плоских. Количе-
ственно отклонение формы оценивают наибольшим расстоянием
от точек реальной поверхности (профиля) до поверхности (профи-
ля) , прилегающей к ней по нормали.
Допуск формы — наибольшее допустимое значение отклонения
формы. ГОСТ 24643—81 устанавливает три уровня относительной
точности в зависимости от соотношения между допуском размера
и допуском формы и расположения: А — нормальная, В — повы-
шенная, С — высокая. Соответственно допуск формы и располо-
жения составляет 60; 40 и 25 % от допуска на размер, а для откло-
нений формы цилиндрических поверхностей — 30; 20 и 12 %. Если
точность формы поверхности на чертеже не оговаривается, до-
пуск формы должен находиться в пределах допуска на размер Т.
Отклонения формы плоских и цилиндрических поверхностей
представлены на рис. 1.1.
Точность расположения определяется отклонениями располо-
жения поверхностей и осей. При оценке отклонений расположе-
ния исключают из рассмотрения отклонения формы рассматрива-
емых элементов, для чего реальные поверхности (их оси, плоско-
сти симметрии и центры) заменяют соответственно прилегающими
поверхностями.
13
Рис. 1.1. Отклонения форм плоских и цилиндрических поверхностей:
а — реальный профиль; б — выпуклость; в — вогнутость; г — некруглость; д — оваль-
ность; е — огранка; ж — отклонение от прямолинейности образующей цилиндра;
з — конусность; и — бочкообразность; к — седлообразность; 1 — реальный профиль;
2 — прилегающая плоскость; 3 — прилегающая окружность; d,L — размеры деталей;
Т — допуск на размер; А — величина погрешности формы
Допуск расположения — предельное значение, ограничива-
ющее допустимое отклонение расположения.
К погрешностям расположения относят отклонения от парал-
лельности и перпендикулярности поверхностей и осей; от соосно-
сти цилиндрических поверхностей; от симметричности; позици-
онное отклонение; отклонение от пересечения осей; радиальное и
торцевое биения поверхностей.
Отклонение от параллельности поверхностей (рис. 1.2, а) —
угол между плоскостями, выраженный разностью наибольшего и
наименьшего расстояний между плоскостями в пределах длины
нормируемого участка.
Отклонение от перпендикулярности поверхностей — отклоне-
ние от прямого угла (90°) между поверхностями, выраженное в ли-
нейных единицах на длине нормируемого участка (рис. 1.2, б).
14
Отклонение от соосности цилиндрических поверхностей (экс-
центриситет) — наибольшее расстояние между осями вращения
двух или нескольких поверхностей вращения (рис. 1.2, в).
Отклонение от симметричности — наибольшее расстояние
между плоскостями (осями) симметрии рассматриваемого и базово-
го элементов в пределах длины нормируемого участка (рис. 1.2, г).
Позиционное отклонение — наибольшее расстояние между ре-
альным расположением элемента (его оси, центра или плоскости
симметрии) и его номинальным расположением в пределах нор-
мируемого участка (рис. 1.2, д).
Отклонение от пересечения осей — наименьшее расстояние
между номинально пересекающимися осями (рис. 1.2, е).
Радиальное биение цилиндрической поверхности — разность
наибольшего и наименьшего расстояний реального профиля от
0,06
0,01/100
W4
а
ж	з
Рис. 1.2. Отклонения расположения поверхностей:
а — от параллельности; б — от перпендикулярности; в — от соосности; г — от сим-
метричности; д — позиционное; е — от пересечения осей; ж — радиальное биение;
з — торцевое биение
15
базовой оси поверхности А в сечении, перпендикулярном этой
оси (рис. 1.2, ж). Радиальное биение — результат совместного вли-
яния отклонения профиля рассматриваемого сечения от круглости
и отклонения его центра от базовой оси; измеряется в нескольких
точках по окружности.
Торцевое биение — разность наибольшего и наименьшего рас-
стояний от точек реального профиля торцевой поверхности до
плоскости, перпендикулярной базовой оси поверхности А (рис.
1.2, з). Обычно торцевое биение по окружности измеряется на
крайних точках торца.
Виды допусков формы или расположения поверхностей указы-
вают на чертеже условными знаками, приведенными в табл. 1.1.
Пример простановки условных знаков на чертеже детали по-
казан на рис. 1.3.
Таблица 1.1. Допуски формы и расположения поверхностей
Группа допуска
Допуск
Условное
обозначение
Допуск формы
Прямолинейности
Плоскостности
Круглости
Цилиндричности
Профиля продольного
сечения
Допуск расположе-
ния
Параллельности
Перпендикулярности
Наклона
Соосности
Симметричности
Позиционный
16
Окончание табл. 1.1
Группа допуска	Допуск	Условное обозначение
	Пересечения осей	
Суммарный допуск формы и располо- жения	Радиального и торцевого биения и биения в заданном направлении Полного радиального и тор- цевого биения Формы заданного профиля Формы заданной поверх- ности	
Точность механической обработки и методы ее обеспечения.
Под точностью обработки понимают степень соответствия разме-
ров, формы и расположения поверхностей обработанной детали
техническим требованиям чертежа. Если все параметры детали
находятся в пределах указанных на чертеже допусков, деталь счи-
тается годной для сборки и дальнейшей работы.
05Н7
Рис. 1.3. Условные обозначения допусков формы и расположения
поверхностей на детали типа «вал»
17
Существует два метода обеспечения заданной точности обра-
ботки.
При методе индивидуального получения размера точность обра-
ботки обеспечивается выверкой положения заготовки на станке и
настройкой инструмента на заданный размер по нанесенным при
разметке рискам на заготовку или по лимбу с использованием
пробного прохода инструмента и соответствующим измерением.
Этот метод характерен для мелкосерийного и единичного произ-
водства.
Метод автоматического получения размеров применяют, когда
заготовки обрабатывают на станке в приспособлениях. При этом
вся партия заготовок обрабатывается инструментом, предвари-
тельно настроенным на заданный размер. Этот метод характерен
для серийного и массового производства.
На точность обработки влияет множество факторов: погреш-
ность установки заготовки на станке; погрешности, обусловлен-
ные упругими отжатиями технологической системы станок—
приспособление — инструмент—заготовка под действием сил ре-
зания; погрешности, вызванные неточностью изготовления и
износом режущего инструмента; погрешности установки инстру-
мента на заданный размер; погрешности станка и износ его эле-
ментов; погрешности, вызванные температурными деформациями
технологической системы под воздействием теплоты, выделяемой
при обработке; деформации заготовки вследствие перераспреде-
ления внутренних напряжений.
Погрешность установки заготовки на станке при обработке в
приспособлениях зависит от выбора установочных технологиче-
ских баз (поверхностей, линий, точек), обеспечивающих опреде-
ленное положение заготовки на станке, сохраняемое в процессе
обработки.
Каждая установочная база заготовки (рис. 1.4) контактирует с
установочными элементами, рассматриваемыми как жесткие
опорные точки, лишающие заготовку соответствующего числа
степеней свободы. Для повышения точности обработки выдержи-
ваемые размеры следует проставлять от установочных баз. Точ-
ность обработки зависит также от точности изготовления и уста-
новки приспособления на станке, которая со временем снижается
из-за износа его элементов.
При обработке без использования приспособлений точность
установки заготовок зависит от точности выверки ее положения
на станке, которая обусловлена методами и средствами контроля,
а также квалификацией рабочего. Для обеспечения стабильного
18
Рис. 1 А. Примеры установочных баз заготовок:
а — по трем взаимно-перпендикулярным плоскостям; б — по плоскости и двум
перпендикулярным ей отверстиям; в — по двум центровым отверстиям и торцу; г,
д — соответственно по наружной цилиндрической поверхности и перпендикулярному
ей торцу в трехкулачковом патроне и призмах; е, ж — соответственно по внутренней
цилиндрической поверхности и перпендикулярному ей торцу в трехкулачковом па-
троне и на оправке; з — по зубчатой поверхности и перпендикулярному ей торцу; d,
D — параметры баз; Ог — главное движение резания
положения заготовки в процессе обработки ее необходимо закре-
пить. Под действием сил зажима происходит деформация заготов-
ки, которая также вносит свою погрешность в точность обра-
ботки.
Технологическая система станок—приспособление — инст-
румент— заготовка не является абсолютно жесткой. Жесткость
различных узлов станка может отличаться в 1,5 — 2 раза (напри-
мер, жесткость шпинделя и центра задней бабки). Сама заготовка
также имеет различную жесткость в разных сечениях. Все это
приводит к тому, что под действием сил и моментов резания эле-
менты технологической системы изменяют свое относительное
пространственное положение из-за наличия стыков и зазоров
между элементами системы и их упругих деформаций. Колеба-
ния силы резания и неравномерная жесткость заготовки в раз-
19
a
б
Рис. 1.5. Погрешности механической обработки заготовки:
а — от размерного износа инструмента: d — диаметр детали; С — настроечный
размер инструмента; h — износ по задней грани резца; а — задний угол резца; и —
размерный износ резца; б — от погрешности настройки режущего инструмента на
заданный размер: Cmax, Cmin — максимальный и минимальный настроечные размеры;
Сзад — заданная глубина резания; ДН — погрешность настройки резца
ных сечениях приводят к погрешности размеров в партии дета-
лей и погрешности формы обрабатываемой поверхности. Для
уменьшения этих погрешностей следует стабилизировать силу
резания в процессе обработки, повышать жесткость технологиче-
ской системы и выравнивать жесткость заготовки в различных
сечениях. Например, при обработке длинных нежестких валов
применяют дополнительные опоры — подвижные и неподвиж-
ные люнеты.
Погрешности, вызванные неточностью изготовления режуще-
го инструмента, предопределяют погрешности обработки, а его
износ сказывается на ее точности. При этом необходимо учиты-
вать только износ инструмента, влияющий на размер обработки,
т. е. размерный износ.
На рис. 1.5, а показано, как износ по задней грани резца уве-
личивает настроечный размер С. При обработке партии деталей
это увеличивает и их диаметр d, а при обработке длинных валов
приращение размера создает погрешность формы — конусность.
Кроме того, затупление инструмента повышает силу резания, что
увеличивает упругие отжатия технологической системы и тем са-
мым еще больше снижает точность обработки. Уменьшить влия-
ние размерного износа можно с помощью устройств активного
контроля, измеряющих заготовку в процессе обработки. По до-
стижении верхнего предела поля допуска подается команда на
подналадку режущего инструмента. С этой же целью станок
20
оснащают системами адаптивного управления процессом обра-
ботки.
Погрешности при установке режущего инструмента на задан-
ный размер обусловлены тем, что при смене затупившегося ин-
струмента новый инструмент невозможно установить в точно та-
кое же положение (рис. 1.5, б) из-за погрешностей измерения, ре-
гулировки, изготовления эталона для настройки и т. д.
Неточность изготовления самого станка, регламентированная
стандартом и указанная в его паспорте, и износ его элементов в
процессе работы вызывают погрешности формы при обработке
поверхностей заготовки. Так, непараллельность осей центров (или
их несоосность) направляющим токарного станка в горизонталь-
ной плоскости приводит к образованию конусности обрабатывае-
мой поверхности вала, а в вертикальной плоскости — гиперболи-
ческой поверхности. Несоосность переднего и заднего центров
при обработке за два установа ступенчатого вала приводит к об-
разованию несоосности его ступеней и т. д.
Вследствие выделения большого количества теплоты при меха-
нической обработке изменяется температурный режим техноло-
гической системы, что вызывает дополнительные линейные и объ-
емные деформации заготовки, инструмента и элементов станка.
Для уменьшения тепловых деформаций, а следовательно, погреш-
ностей обработки применяют смазочно-охлаждающую жидкость
(СОЖ); увеличивают скорость резания, так как при этом большая
часть теплоты передается стружке; особо точные детали обраба-
тывают в термоконстантных отделениях и цехах и т.п. Влияние
температурного фактора можно также устранить, применяя сред-
ства активного контроля или системы адаптивного управления
процессом обработки.
Внутренними (остаточными) называют напряжения, которые
существуют в детали при отсутствии внешних нагрузок и находят-
ся в состоянии равновесия. При механической обработке, когда с
поверхности заготовки удаляется часть металла, это равновесие
нарушается и приводит к деформации заготовки до тех пор, пока
внутренние напряжения не придут к новому равновесному состо-
янию.
Неуравновешенность внутренних напряжений возникает:
	в результате неравномерного нагрева или охлаждения техноло-
гической системы;
	при наличии фазовых или структурных превращений в мате-
риале заготовки;
	в результате пластической деформации заготовки при наклепе.
21
Одновременное воздействие всех этих причин вызывает обра-
зование высоких напряжений, их сложное распределение в теле
заготовки, что может привести к появлению трещин.
Для уменьшения внутренних напряжений заготовки подверга-
ют термической обработке: .литые из серого чугуна — старению;
стальные слитые, кованые, сварные^ — отжигу; в процессе меха-
нической обработки — стабилизирующему отпуску, особенно по-
сле тех операций, в процессе которых выделяется большое коли-
чество теплоты.
Точность обработки оценивают расчетно-аналитическим мето-
дом с учетом возникающих погрешностей обработки либо с помо-
щью статистических методов исследования.
1.3.
КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
МАШИН
Качество поверхности детали (заготовки) — это совокупность
свойств, определяющих состояние ее поверхностного слоя, харак-
теризуемое шероховатостью, волнистостью и физико-механиче-
скими свойствами поверхностного слоя.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей с
относительно малыми шагами в пределах базовой длины.
Волнистость поверхности — совокупность периодически че-
редующихся неровностей, шаг которых превышает базовую длину
при измерении шероховатости.
Волнистость занимает промежуточное положение между шеро-
ховатостью и погрешностью формы поверхности. Для шерохова-
тости характерно отношение шага неровностей к их высоте менее
50, для волнистости — 50... 1 000, для погрешностей формы — свы-
ше 1 000.
Физико-механические свойства поверхностного слоя харак-
теризуются твердостью, структурными, фазовыми превращения-
ми и состоянием кристаллической решетки материала, величиной
и знаком остаточных напряжений.
Физико-механические свойства в поверхностных слоях детали
и заготовки всегда отличаются от свойств в их сердцевине —
основной массе металла, что объясняется особенностями процес-
сов, происходящих при их изготовлении. Например, поковки ис-
пытывают силовое воздействие штампов и молотов; условия
охлаждения отливок на поверхности отличаются от условий
охлаждения в глубине заготовки; воздействие режущего инстру-
22
мента (силовое и тепловое) также различно на поверхности и в
глубине заготовки. Толщина измененного по своим свойствам (де-
фектного поверхностного) слоя зависит от материала и методов
получения заготовки, вида и режимов ее обработки и может из-
меняться от 1,0... 1,5 мм (в заготовках) до 5... 15 мкм (после отде-
лочной обработки).
Параметры, характеризующие качество поверхностного слоя.
В соответствии с ГОСТ 2789 — 83 шероховатость поверхности оце-
нивают по шести параметрам: Ret, Rz, Rmax, S, Sm и tp фис. 1.6, а).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
в
Рис. 1.6. Качество поверхностного слоя:
а — профиль шероховатости и его характеристики: 7 — линия выступов; 2 — линия
впадин; y-i...yn — расстояние любой точки профиля до средней линии т профиля;
А?1 та:..-Лотах — ВЫСОТЫ ПЯТИ ВЫСТуПОВ; bimin-fr&nin — ВЫСОТЫ ПЯТИ ВПЭДИН; Smi — ШЭГ
микронеровностей по средней линии; S, — шаг микронеровностей по вершинам
выступов; Rm<-1X — максимальная высота микронеровностей от линии 7 до линии 2;
...Ьп — длины отрезков, отсекаемых на микровыступе профиля на уровне р; / — ба-
зовая длина; б — обозначение шероховатости поверхности: 7 — поле для указания
обозначения направления неровностей; 2 — поле для указания способа обработки
поверхности; 3 — поле для указания параметров шероховатости (базовой длины,
Ra или Rz, относительной опорной длины); в — определение микротвердости по-
верхности: 7 —2 — участок линии среза; / — длина участка 7 —2; 7... 72 — диагонали
отпечатков; d, d^...d6— размеры отпечатков; F — сила; h0 — глубина слоя металла;
а — угол среза
23
Параметр Ra называют средним арифметическим отклонением
профиля в пределах базовой длины 1:
где п — число измеренных точек профиля на базовой длине; у —
абсолютное (без учета алгебраического знака) расстояние от лю-
бой точки профиля до средней линии.
Параметр Rz — высота неровностей по десяти точкам — пред-
ставляет собой среднюю разность высот пяти наибольших высту-
пов и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базо-
вой длины 1, измеренных от линии, параллельной средней:
Rz = - У|Д.
г-	1 max
-Е1Д-1 •
Z-jl 1 mm
z=l
Средняя линия профиля эквидистантна профилю поверхности
и делит измеряемый профиль в пределах базовой длины так, что-
бы сумма квадратов расстояний у точек профиля до нее была ми-
нимальной. К шаговым параметрам относятся: S — среднее значе-
ние шага местных выступов по базовой длине; S!n — среднее зна-
чение шага неровностей профиля по средней линии по базовой
длине; tp — относительная опорная длина профиля, определяемая
отношением сумм опорной длины профиля Ь, к базовой длине 1:
Здесь Ь, — длина отрезка, отсекаемого на микровыступе про-
филя на уровне р в пределах базовой длины, ар — уровень сече-
ния профиля, устанавливают в процентах от _Rmax — максимальной
высоты микронеровностей и определяют как расстояние между
линией выступов и линией, пересекающей профиль эквидистант-
но линии выступов.
Параметр достаточно полно характеризует поверхность кон-
такта двух деталей, образующих сопряжение.
Существует корреляционная связь высотных параметров шеро-
ховатости Ra, Rz и
Параметры шероховатости поверхности в соответствии с ГОСТ
2789 — 83 устанавливают в следующих пределах: Ra = 100... 0,008 мкм;
jRmax - 1 600...0,25 мкм; Rz = 1 600...0,25 мкм; Sm = 12,5...0,002 мкм;
р = 10...90% от 7?max; 1 — из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8;
25 мм.
24
Шероховатость поверхности на чертежах указывают с помо-
щью условных обозначений, показанных на рис. 1.6, б. На поле 1
указывают условное обозначение направлений микронеровно-
стей, значения которых приведены в табл. 1.2. На поле 3 в опреде-
ленной последовательности указывают базовую длину 1, взятую из
стандарта, параметр шероховатости Ra или Rz и относительную
опорную длину, причем при указании наибольшего значения па-
раметра шероховатости приводят только значения Ra или Rz, на-
пример Ra 0,4 или Rz 50, а после наименьшего значения добавляют
обозначение min, например Rz 50 min или Ra 3,2 min. Диапазон па-
Таблица 1.2. Изображение микронеровностей на чертежах
Направление
микронеровностей
Изображение
на чертеже
Пояснение
изображения
Условное
обозначение
направления
рисок
Радиальное
Параллельное
Произвольное
Кругообразное
Перекрещива-
ющееся
Перпендикуляр-
ное
Произвольно по от-
ношению к линии,
изображающей на
чертеже поверхность
Параллельно линии,
изображающей на
чертеже поверхность
Перпендикулярно
линии, изобража-
ющей на чертеже
поверхность
Приблизительно
кругообразно по от-
ношению к центру
поверхности
Приблизительно
радиально по от-
ношению к центру
поверхности
Перекрещивающие-
ся в двух направле-
ниях наклонно к
линии, изобража-
ющей на чертеже
поверхность
25
раметров шероховатости указывают в двух строках, причем в
верхней строке размещают значение параметра, соответствующее
более грубой шероховатости.
Значение базовой .длины 1 указывают в том случае, если оно для
соответствующей шероховатости не предусмотрено стандартом,
а направление штрихов обработки — если оно имеет принципи-
альное значение для условий эксплуатации (коэффициента тре-
ния, износостойкости и т.п.).
На поле 2 при необходимости указывают способ обработки по-
верхности (если он является единственным, позволяющим обеспе-
чить требуемое качество).
Высокой точности обработки всегда соответствуют малые зна-
чения микронеровностей поверхности — шероховатости. Такое
соответствие обусловлено не только характером и условиями ра-
боты детали, но и точностью результатов измерения размеров ее
поверхности. Высота микронеровностей не должна превышать
2... 10 % от допуска на выдерживаемый размер.
Шероховатость поверхностей оценивают при контроле и при-
емке деталей. Различают прямой (количественный) и косвенный
(качественный) методы оценки шероховатости поверхностей.
Прямой метод оценки шероховатости основан на измерении
микронеровностей различными приборами: профилографами,
профилометрами и двойными микроскопами. Информацию о раз-
мерах микронеровностей при использовании первых двух прибо-
ров получают посредством ощупывания проверяемых поверхно-
сти иглой с алмазным наконечником. Профилометры позволяют
измерять шероховатость в пределах 0,02...5 мкм, а профилогра-
фы — в пределах 0,025...80 мкм. При использовании двойных ми-
кроскопов оценку шероховатости осуществляют оптическим ме-
тодом — лучом света. Двойные микроскопы позволяют определять
шероховатость в пределах 0,8...80 мкм. В настоящее время все па-
раметры шероховатости можно измерять портативными цифро-
выми приборами со скоростью измерения 0,5 мм/с.
Косвенный метод оценки шероховатости поверхности основан
на сопоставлении обрабатываемой поверхности с поверхностью
эталона. Сравнение производится визуально или с использовани-
ем микроскопа. Максимальная шероховатость, которую можно
оценить этим методом, составляет 0,8 мкм.
Анализировать физико-механические свойства поверхностно-
го слоя очень удобно с помощью приборов для определения ми-
кротвердости (рис. 1.6, в). Алмазная пирамида внедряется под дей-
ствием силы F = 0,002...2 Н в исследуемую поверхность, оставляя
26
при этом на ней отпечаток, диагональ d которого измеряют под
микроскопом. Отпечатки можно оставлять в различных зонах по-
верхности с учетом их химического состава, фазовых превраще-
ний и различных включений в металл поверхностного слоя.
Данный метод используют и для определения глубины дефор-
мированного (наклепанного) слоя металла, полученного при раз-
личных технологических воздействиях. Этот метод получил назва-
ние «косых срезов». На исследуемой поверхности делают косой
срез (шлиф) под небольшим утлом а - 30' ...2°, производят в соот-
ветствии со схемой, показанной на рис. 1.6, в, ряд отпечатков и
последовательно измеряют их диагонали. Когда отпечатки распо-
лагаются на косом срезе, их диагонали возрастают до тех пор, пока
твердость металла не стабилизируется — точка 2 (диагонали отпе-
чатков 9... 12 равны между собой). Следовательно, глубина дефор-
мированного (наклепанного) слоя, мм:
й0 = Лда,
где 1 — длина участка 1 —2, мм; а — угол скоса, ...°.
Таблица 1.3. Глубина деформированного слоя при различных
методах обработки
Метод обработки
1 дубина
слоя, мм
Метод обработки
Глубина
слоя, мм
Точение:
черновое
чистое
0,2...0,5
0,05
Развертывание
Растачивание:
черновое
чистовое
Фрезерование:
цилиндрическое
торцевое черно-
вое
торцевое чисто-
вое
0,2... 0,5
0,05
0,12
0,2...0,5
0,1
Накатывание резь-
бы роликом
Шлифование:
незакаленной
стали
закаленной стали
0,15...0,2
0,015...0,02
0,02...0,03
Зубофрезерование:
черновое
чистовое
шевингование
Сверление, зенке-
рование
0,14
0,12
0,1
0,15
Дробеструйный
наклеп
Обкатка роликами
0,4... 1,0
0,05...0,35
27
В табл. 1.3 приведены средние значения глубины деформи-
рованного (наклепанного) слоя при различных методах обра-
ботки.
Значение и знак остаточных напряжений поверхностного слоя
определяются методом обработки. Растягивающие напряжения
возникают при выделении большого количества теплоты в про-
цессе механической обработки (например, при шлифовании по-
верхностей). При расширении металла в месте обработки сосед-
ние слои оказываются сжатыми, а затем после его остывания —
растянутыми. В процессе эксплуатации конструкции силовые
напряжения детали могут складываться с остаточными растягива-
ющими напряжениями, существенно снижая ее прочностные ха-
рактеристики. Следовательно, целесообразно выбирать такие ре-
жимы и условия шлифования, при которых растягивающие на-
пряжения уменьшаются и создаются напряжения сжатия.
Влияние качества поверхности деталей на эксплуатационные
свойства машин. Выполнение машиной своего служебного назна-
чения, ее надежность и долговечность во многом определяются
качеством поверхностей входящих в нее деталей. От качества по-
верхностей зависят такие эксплуатационные характеристики, как
износостойкость поверхностей трущихся пар, качество (проч-
ность) неподвижных соединений с натягом, усталостная (или ци-
клическая) прочность при воздействии знакопеременных нагру-
зок, антикоррозионная стойкость, коэффициент трения, гидроди-
намические свойства поверхности и т. д.
Вследствие шероховатости и волнистости сопрягаемых поверх-
ностей фактическая площадь их контакта оказывается меньше ее
номинального значения. При подвижных посадках деталей тру-
щиеся поверхности постепенно изнашиваются. Поскольку контакт
поверхностей осуществляется по вершинам микронеровностей,
срез (или смятие) вершин особенно интенсивен в начале работы
сопряженной пары при приработке. При этом происходит увели-
чение суммарной площади контакта (несущей поверхности) и
устанавливается эксплуатационная шероховатость, оптимальная
для данного сопряжения. Последующее (эксплуатационное) изна-
шивание происходит довольно медленно, пока не возникнет раз-
рушение трущихся поверхностей (аварийный износ).
Поскольку шероховатость поверхностей деталей влияет на ве-
личину и время их первичного износа, параметры шероховатости
назначают близкими к оптимальным, так как в противном случае
первичный износ нарушает посадку соединения и нормальную ра-
боту механизма. Оптимальные параметры шероховатости для раз-
28
Таблица 1.4. Оптимальные параметры шероховатости деталей
различного служебного назначения
Виды поверхностей деталей	Ra, мкм
Поверхности шейки валов: под подшипники скольжения под подшипники качения под зубчатые, червячные колеса	0,4 0,8 1,6
Тяжелонагруженные поверхности валов	0,2...0,4
Поверхности основных отверстий корпусов: из чугуна из стали	1,0...2,0 0,8... 1,6
Направляющие трения скольжения: прецизионных станков тяжелых станков	0,1 1,6
Поверхности стыков герметичных соединений	0,4...0,8
Поверхности плунжерных пар топливных насосов и быстроходных приводов	0,05...0,10
Корродирующие поверхности	0,05... 0,10
личных видов поверхностей, приведенные в табл. 1.4, позволяют
уменьшить период приработки деталей в 2 — 2,5 раза.
Для нормальной работы трущихся поверхностей имеет значение
не только параметр, но и направление микронеровностей. Поверх-
ности, полученные хонингованием или суперфинишной обработкой,
а также пришабренные поверхности имеют перекрещивающиеся
микронеровности, создающие карманы для смазочного материала и
снижающие силу трения. Поверхности, имеющие высокую твер-
дость, изнашиваются менее интенсивно, поэтому твердость поверх-
ностей повышают с помощью термической обработки — закалки.
Прочность соединений с натягом сильно зависит от шерохова-
тости сопрягаемых поверхностей. При запрессовке микронеров-
ности, срезаясь, уменьшают расчетную силу запрессовки (проч-
ность соединения) за счет уменьшения фактической площади кон-
такта и величины натяга. При большой высоте микронеровностей
и малой величине натяга в соединении вместо натяга может воз-
никнуть зазор, поэтому оптимальная шероховатость поверхностей
деталей для соединений с натягом, получаемых запрессовкой, со-
ставляет не более Ra 1,6.
С увеличением высоты микронеровностей возрастает усталост-
ная прочность деталей, работающих в условиях знакопеременных
29
нагрузок. Впадины микронеровностей по сути являются надреза-
ми на поверхности и в значительной степени влияют на концен-
трацию напряжений, что может способствовать возникновению
микротрещин на поверхности детали и привести к ее разруше-
нию. Такие места концентрации напряжений, как галтели у колен-
чатых и других тяжелонагруженных валов, обрабатывают с шеро-
ховатостью Ra 0,8... 1,6.
На усталостную прочность влияют также величина и знак оста-
точных напряжений поверхностного слоя детали. Как уже отмеча-
лось ранее, крайне нежелательны растягивающие напряжения по-
верхностного слоя. Сжимающие напряжения положительно влия-
ют на усталостную прочность и износостойкость, поэтому для
увеличения срока службы деталей применяют обкатывание шари-
ками, роликами, чеканку, обработку дробью, щетками, т. е. методы
обработки, создающие на поверхности детали остаточные напря-
жения сжатия.
Поверхности с малой шероховатостью обладают большей анти-
коррозионной стойкостью, так как впадины микронеровностей
способствуют образованию коррозии.
С уменьшением шероховатости поверхностей снижается коэф-
фициент трения деталей, улучшающих их аэро- и гидродинамиче-
ские свойства, так как уменьшается сопротивление течению газа
и жидкости.
Шероховатость поверхности детали оказывает влияние и на
герметичность стыков, теплопроводность, отражающую способ-
ность поверхностей, создание стабильного разрежения (вакуума).
Обеспечение требуемого качества поверхностей удлиняет срок
службы деталей машин в 2 — 3 раза.
Факторы, влияющие на качество поверхности. Качество по-
верхностного слоя детали зависит от материала заготовки и его
свойств, способа получения заготовки, метода ее обработки, ре-
жимов резания, геометрии и состояния режущего инструмента,
вида СОЖ, жесткости технологической системы и др.
Заготовки, получаемые прокаткой, имеют на поверхности сле-
ды прокатных валков. Высота микронеровностей холоднотянутого
проката доходит до 50 мкм, а горячекатаного — до 1,5 мм.
На шероховатость отливок влияют шероховатость стенок ли-
тейных форм, размер зерен формовочной смеси и плотность ее
набивки. Шероховатость литых заготовок в зависимости от мето-
да ее получения колеблется от 1,5 мм (литье в земляные формы с
ручной формовкой) до 10 мкм (литье под давлением). Поверхност-
ный слой заготовок из серого чугуна имеет зону повышенной
30
твердости (до 400 НВ), а у стальных заготовок — обезуглерожен-
ную зону глубина которой колеблется от 50 до 1 000 мкм.
При механической обработке каждый метод характеризуется
диапазоном высот, направлением и формой микронеровностей,
которые обусловлены траекторией движения заготовки и инстру-
мента.
Скорость резания v при обработке вязких металлов оказывает
наибольшее влияние на шероховатость. При скорости резания
20...25 м/мин из-за периодического образования нароста металла
на режущей кромке резца величина Rz достигает наибольших зна-
чений. Однако с увеличением скорости резания образование на-
роста практически прекращается, Rz уменьшается, т. е. скорость
резания уже не оказывает существенного влияния на величину
шероховатости. Подача S влияет на шероховатость обрабатывае-
мой поверхности в зависимости от конструкции режущего ин-
струмента, его геометрии и условий обработки. При точении стан-
дартными резцами с углом в плане ф = 45° и с малым радиусом при
вершине (г < 2 мм) подача существенно влияет па шероховатость
(рис. 1.7, а). Изменение параметра Rz в этом случае прямо пропор-
ционально изменению подачи.
На качество поверхности также влияют физико-механические
свойства и химический состав металла. Наименьшая шерохова-
тость достигается при обработке хрупких, мелкозернистых и одно-
родных материалов (например, бронзы, латуни). Добавление в со-
став металла серы (автоматная сталь) или свинца также способ-
ствует снижению шероховатости. При обработке заготовок из
твердой высокоуглеродистой стали получают более низкую шеро-
ховатость, чем при обработке мягкой низкоуглеродистой.
Использование СОЖ позволяет уменьшать шероховатость об-
рабатываемых поверхностей и увеличивать стойкость режущих
инструментов. Так, применение минеральных осерненных и рас-
тительных масел при соответствующих видах обработки снижает
высоту микронеровностей поверхностей на 25...45% по сравне-
нию с обработкой без СОЖ.
При обработке заготовок резцами на величину микронеровно-
стей заметное влияние оказывают главный (р и вспомогательный
<Р! утлы в плане, а также радиус г при вершине резца (рис. 1.7, б).
С уменьшением углов (р и ф, и увеличением радиуса г шерохова-
тость обрабатываемой поверхности заметно уменьшается. При
обработке инструментом с широкой режущей кромкой (угол ф] =
= 0) шероховатость обрабатываемой поверхности определяется
шероховатостью режущего лезвия на участке ab (см. рис. 1.7, б),
31
б
Рис. 1.7. Влияние условий обработки на шероховатость поверхностей:
а — подачи; б — геометрических параметров режущего инструмента; в — жестко-
сти технологической системы; S-], S2— подачи резца; DS1, DS2 — движения подачи;
L,D — размеры обработки; t — глубина резания; Ог — главное движение; Rz — высота
микронеровностей; а, у, ср, <р-| — углы резца
т. е. для получения требуемого качества поверхности шерохова-
тость режущих кромок резца должна быть значительно ниже
(Ra 0,4...0,8).
Снижение жесткости заготовки в различных сечениях ведет к
увеличению микронеровностей поверхности, которые, например
при обтачивании консольно закрепленного вала, видны невоору-
женным глазом.
Влияние жесткости технологической системы на шерохова-
тость обрабатываемой поверхности при консольном закреплении
заготовки в патроне и закреплении ее в центрах токарного станка
показано на рис. 1.7, в.
32
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ
ИЗДЕЛИЯ И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Под технологичностью конструкции изделия (ТКИ) понимают
совокупность свойств, обеспечивающих его изготовление, ремонт
и техническое обслуживание по наиболее эффективной техноло-
гии (т. е. с минимальными затратами труда, материалов и средств)
в сравнении с конструкциями аналогичных изделий при одинако-
вых условиях их изготовления, эксплуатации, показателях каче-
ства и объемах выпуска.
Технологичность конструкции изделия отражает его конструк-
тивные особенности: состав и взаимное расположение узлов, фор-
му и расположение поверхностей деталей и их соединений, а так-
же их состояние, размеры, материалы и т.д. В свою очередь кон-
струкция изделия во многом определяет его функциональные
свойства, надежность, эргономичность, эстетичность, экономич-
ность, безопасность и экологичность.
Техника, разрабатываемая человеком, находится с ним в посто-
янном взаимодействии, поэтому наряду с удовлетворением его по-
требностей она должна быть безопасной на всех стадиях жизнен-
ного цикла изделия: при изготовлении, транспортировании, хра-
нении, монтаже, эксплуатации, ремонте и утилизации.
Уровень вредных воздействий на окружающую среду произво-
димых технических изделий зависит от принимаемых при разра-
ботке их конструкций инженерных решений, используемых для
его изготовления материалов, способов их переработки, приме-
нения защитных устройств и т.п. От принятых инженерных ре-
шений зависят затраты ресурсов, а следовательно, и стоимость
изделия в производстве, эксплуатации, ремонте и утилизации.
Обеспечение технологичности конструкции изделия является
комплексной задачей, поскольку должно рассматриваться на всех
этапах жизненного цикла изделия.
Важнейшими показателями ТКИ являются преемственность и
технологическая рациональность конструкции.
Преемственность конструкции отражает единство повторя-
емости и изменяемости принятых инженерных решений. При
этом различают конструкторскую и технологическую преемствен-
ность конструкции изделия. Первая характеризует повторяемость
составных частей в данном изделии или в различных вариантах
его исполнения, вторая — повторяемость технологических мето-
дов его изготовления, поддержания и восстановления.
33
Преемственность конструкции является одним из главных
принципов целесообразности технологической подготовки произ-
водства (ТПП). Ее использование позволяет рационально органи-
зовать процесс конструкторского и технологического проектиро-
вания, максимально использовать все лучшее, созданное ранее
при научно-исследовательских, опытно-конструкторских и техно-
логических разработках, освоенное в производстве и всесторонне
проверенное в условиях эксплуатации, ремонта и утилизации.
Технологическая рациональность конструкции улучшает со-
ответствие принятых конструктивных решений условиям произ-
водства, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия. Условия
производства и эксплуатации изделия могут существенно изме-
няться в зависимости от типа производства, имеющегося парка
оборудования, трудовых, материальных, энергетических и других
видов ресурсов. Следовательно, рассматривать и оценивать техно-
логическую рациональность конструкции изделия необходимо с
учетом конкретных существующих условий производства, техни-
ческого обслуживания (эксплуатации), ремонта и утилизации.
В связи с этим понятие технологичности конструкции изделия яв-
ляется относительным.
Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную
технологичность.
Технология изготовления предъявляет свои требования к кон-
струкции заготовок, деталей, сборочных единиц (узлов) и изде-
лий.
ГОСТ 14.201—83* устанавливает качественную и количествен-
ную оценку технологичности конструкции изделия и его элемен-
тов.
Качественную оценку технологичности (хорошо—плохо, допус-
тимо—недопустимо) выполняют на основании анализа соответ-
ствия конструкции изделия и его элементов требованиям техноло-
гии изготовления, условиям эксплуатации и ремонта. При сравне-
нии вариантов конструктивных решений одного изделия (и его
элементов) качественная оценка позволяет выбрать лучший вари-
ант исполнения.
Количественная оценка технологичности заключается в сравне-
нии одной или нескольких конструкций изделия с конструкцией,
принятой в качестве базовой. За базовую конструкцию принимают
аналог, лучший в отрасли, в стране или в мире. Сравнение проводят
по показателям технологичности: основным и дополнительным.
К основным показателям технологичности относят трудоем-
кость Ти, ч, и себестоимость изготовления изделия Си, руб., его ма-
34
териалоемкость М, кг, и энергоемкость Е, кВт-ч/ед. продукции.
11 родолжительность изготовления изделия (эксплуатации, ремон-
те!) определяют соответствующие затраты ресурсов и соответ-
ственно себестоимость изделия при его изготовлении и эксплуата-
ции (включая ремонт и утилизацию).
Дополнительные показатели технологичности оценивают влия-
ние на трудоемкость и себестоимость изготовления изделия таких
качеств его конструкции, как число деталей, уровень унификации и
с гандартизации элементов, снимаемый при механической обработ-
ке' объем материала, применяемые марки материала, уровень меха-
низации и автоматизации технологического процесса изготовле-
ния, применяемость типовых технологических процессов и др.
Технологичной следует считать деталь, в конструкции которой
учтены возможности минимального расхода металла и использо-
вания наиболее экономичных и производительных методов ее из-
। отовления для конкретных условий производства.
Для решения этих задач необходимо обеспечить выполнение
ряда общих требований, одинаково важных для любых методов
обработки и условий производства:
унификация элементов конструкции детали — диаме тральных
размеров наружных поверхностей и отверстий, размеров резь-
бы, фасок, канавок, галтелей, шпоночных пазов, шлицов и т. п.
Унификация поверхностей деталей позволяет использовать
стандартные унифицированные режущие и измерительные ин-
струменты, а также одинаковые методы обработки заготовок;
соответствие заданных точности обработки и шероховатости
поверхностей детали условиям ее эксплуатации, так как завы-
шенные требования приводят к усложнению технологического
процесса и повышению трудоемкости обработки. Резкое повы-
шение трудоемкости обработки детали происходит при обеспе-
чении точности наружных поверхностей 5-го квалитета и ше-
роховатости менее Ra 0,8, а отверстий — 6-го квалитета и точ-
нее и шероховатости менее Ra 1,6;
 использование конструктивных форм и размерных соотноше-
ний, обеспечивающих достаточную жесткость детали и воз-
можность применения жесткого инструмента;
• обеспечение удобных базирующих поверхностей, совмещения
установочных, измерительных и конструкторских баз и по воз-
можности соблюдение принципа постоянства баз по всему тех-
нологическому процессу обработки;
	обеспечение свободных подвода и выхода режущего инстру-
мента. Если обработка напроход не предусмотрена, необходимо
35
размеры обрабатываемой поверхности увязать с размерами
инструмента;
	сокращение объема механической обработки;
	четкое разделение поверхностей, обрабатываемых на различ-
ных технологических переходах;
	обеспечение возможности одновременной обработки несколь-
ких заготовок на станке.
Одним из важнейших показателей технологичности, учитыва-
ющим объем снимаемого металла механической обработкой реза-
нием, а следовательно, и ее трудоемкость, является коэффициент
использования металла — отношение массы детали к массе заго-
товки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Каковы характерные признаки основных типов производ-
ства?
2.	Что является условием организации поточного производства?
3.	Дайте определения технологического процесса, технологиче-
ской операции и технологического перехода.
4.	Как определяется технически обоснованная норма штучного
времени и рассчитываются ее элементы?
5.	Какие погрешности обработки влияют на точность изготовле-
ния деталей?
6.	Что понимают под качеством поверхностного слоя детали и
заготовки?
7.	Какие параметры характеризуют шероховатость поверхно-
сти?
8.	Как влияет качество поверхности на эксплуатационные свой-
ства деталей машин?
9.	Какие требования к технологичности конструкции детали предъ-
являет механическая обработка?
Глава 2
ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК
НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ,
ПРИМЕНЯЕМОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
Заданную точность размеров, формы, пространственного поло-
жения поверхностей деталей и качество поверхности (волни-
стость, шероховатость) достигают в основном обработкой резани-
ем на металлорежущих станках. Следовательно, особое значение
имеет обрабатываемость материала резанием, определяемая в
основном его химическим составом. Количественно обрабатывае-
мость материала оценивают коэффициентом обрабатываемости,
представляющим собой отношение скорости резания, допустимой
при резании проверяемого материала, к скорости резания, допу-
стимой для материала, принятого за эталонный. Обычно за эталон
принимают сталь 45, коэффициент обрабатываемости которой
принят за единицу. Коэффициенты обрабатываемости ряда метал-
лов приведены в Приложении 2.
Обрабатываемость стали резанием тем ниже, чем больше в ней
содержание углерода и легирующих элементов, что связано со
снижением ее теплопроводности и повышением твердости. При
обработке таких сталей образуется сливная (непрерывная) струж-
ка, для дробления которой применяют резцы специальной кон-
струкции, используют вибрации и т. п.
Обрабатываемость резанием чугунов (кроме белых и отбелен-
ных) значительно выше, чем сталей. Хорошие условия для дробле-
ния стружки обусловлены наличием графита в структуре чугуна,
который служит внутренней смазкой, снижает коэффициенты
трения, и, следовательно, температуру в зоне резания.
Обрабатываемость серых чугунов заметно ухудшается при об-
работке отливок по литейной корке из-за ее высокой твердости
37
(до 400 НВ). Также сложно обрабатывать белые (отбеленные) чугу-
ны, имеющие высокую твердость (45...50 HRC).
К материалам с повышенной обрабатываемостью относятся
цветные сплавы на медной и алюминиевой основах, а также авто-
матные стали (А12, А40Г). При обработке латуней и бронз на мед-
ной основе скорости резания в 2 — 3 раза выше, чем при обработ-
ке сталей, и при этом обеспечивается высокое качество обрабаты-
ваемой поверхности. При обработке сплавов на алюминиевой
основе происходит налипание срезаемого материала на инстру-
мент, для предотвращения которого используют инструмент с ан-
тифрикционным покрытием.
При обработке резанием заготовок из сталей повышенной
прочности, жаропрочных, коррозионно-стойких и других, отлича-
ющихся низкой теплопроводностью, приходится снижать скорость
резания, что вызывает увеличение трудоемкости обработки. На-
пример, при обработке заготовок из коррозионно-стойкой стали
скорость резания снижается в 1,5 — 2 раза, из жаропрочной ста-
ли — в 3—12 раз. При этом, как правило, используют твердо-
сплавный режущий инструмент, для улучшения условий резания в
зону резания вводят дополнительную энергию (плазменный раз-
ряд, ультразвук и т.п.) и упрочняют режущий инструмент нанесе-
нием износостойких покрытий.
Метод обработки определяется типом, точностью и шерохова-
тостью обрабатываемой поверхности, а также используемым ре-
жущим инструментом.
Плоские поверхности обрабатывают фрезерованием, строгани-
ем, протягиванием и шлифованием; наружные цилиндрические
поверхности — точением, шлифованием, суперфинишной обра-
боткой, полированием; внутренние цилиндрические поверхности
(отверстия) — сверлением, зенкерованием, развертыванием, про-
тягиванием, растачиванием, шлифованием, хонингованием и т.д.
Обработку резанием подразделяют на обдирочную, черновую,
получистовую, чистовую и тонкую (отделочную).
Обдирке подвергают крупные поковки и отливки в песчаные
формы, уменьшая при этом пространственные отклонения и по-
грешности формы исходной заготовки. Обдиркой обеспечивают
15... 17-й квалитеты точности размеров и шероховатость поверх-
ности Rz 160... 320.
Черновой обработке подвергают заготовки из проката, полу-
ченные литьем в песчаные формы или штамповкой. Такая обра-
ботка обеспечивает 12... 14-й квалитеты точности размеров и ше-
роховатость поверхности Rz 80... 160.
38
Получистовую обработку применяют, когда при черновой об-
работке невозможно удалить весь припуск или если к точности
размеров и геометрической формы обрабатываемой заготовки
предъявляют повышенные требования. В ряде случаев получисто-
вой (однократной) обработке подвергают заготовки, полученные
точными методами литья (в кокиль, по выплавляемым моделям) и
штамповки (в многоручьевых штампах, ротационной ковкой). По-
лучистовая обработка обеспечивает И... 13-й квалитеты точности
размеров и шероховатость поверхности Ra 12,5...25.
Чистовую обработку применяют как окончательную или про-
межуточную под последующую отделочную. Такой обработкой по-
лучают 9... 10-й квалитеты точности размеров и шероховатость по-
верхности Ra 3,2...6,3.
Отделочную обработку выполняют различными методами об-
работки (тонкими точением, растачиванием, фрезерованием, шли-
фованием, хонингованием и т.п.) и обеспечивают точность разме-
ров от 8-го квалитета и точнее и шероховатость поверхности Ra <
<1,6 мкм.
Металлорежущий станок выбирают в зависимости от характера
обработки, вида режущего инструмента и типа обрабатываемых
поверхностей.
Классификация металлорежущих станков определяется техно-
логическим методом обработки: токарные, сверлильные, фрезер-
ные, шлифовальные и др. Все станки разделены на группы, каждая
группа — на типы, а каждый тип — на 10 типоразмеров. Тип стан-
ка характеризует его назначение (например, круглошлифоваль-
ный, внутришлифовальный, плоскошлифовальный и др.), степень
его универсальности, число главных рабочих органов и конструк-
тивные особенности. Внутри типа станки различают по техниче-
ским характеристикам: мощность, диапазон скоростей, подач, вы-
сота центров, размеры стола, точность и т.п. Различают также
станки универсальные, широкого применения, специализирован-
ные и специальные. На универсальных станках (токарно-винто-
резных, горизонтально-фрезерных и др.) выполняют различные
технологические переходы и обрабатывают заготовки определен-
ного типа. Станки широкого применения — многоцелевые (напри-
мер, сверлильно-фрезерно-расточные) — предназначены для раз-
личной обработки заготовок многих наименований. Специализи-
рованные станки предназначены для обработки деталей одного
наименования, но разных размеров, например станки для обработ-
ки коленчатых валов. На специальных станках выполняют обра-
ботку одной определенной заготовки.
39
По степени автоматизации различают станки с ручным управ-
лением, полуавтоматы, автоматы и станки с числовым программ-
ным управлением (ЧПУ).
По числу главных рабочих органов станки делят на одно- и
многошпиндельные, одно- и многосуппортные. По точности уста-
новлено пять классов станков: Н — нормальной, П — повышен-
ной, В — высокой, А — особо высокой точности и С — особо точ-
ные станки. В соответствии с этой классификацией каждому стан-
ку присваивают определенный шифр. Первая цифра шифра
определяет группу станка, вторая — тип, третья (иногда третья и
четвертая) — техническую характеристику. Буква, стоящая на вто-
ром или третьем месте в шифре, позволяет различать станки одно-
го типоразмера, но с разными техническими характеристиками.
Буква в конце шифра определяет различные модификации стан-
ков одной базовой модели. Буква «Ф» в шифре указывает на то,
что станок имеет числовое программное управление, а последую-
щие цифры и буквы — систему ЧПУ, примененную в станке (1 —
с цифровой индикацией и предварительным набором координат;
2 — с позиционной системой управления; 3 — с контурной систе-
мой управления; 4 — с комбинированной системой управления
для позиционной и контурной обработки).
Например, обозначение модели станка 16К20ФЗС32 расшиф-
ровывается так: 1 — станок токарной группы; 6 — винторезный;
К — модернизированный; 20 — высота центров над направля-
ющими станины (200 мм); Ф — с числовым программным управле-
нием; 3 — управление тремя координатными движениями; С32 —
система ЧПУ.
К основным механизмам станка относятся:
	базовые детали (станины, плиты, коробчатые детали, суппорты,
салазки, столы), создающие требуемое пространственное раз-
мещение узлов, в которых расположены инструменты и обра-
батываемые заготовки, и обеспечивающие точность их взаим-
ного расположения под нагрузкой;
	приводы, обеспечивающие рабочие, вспомогательные и уста-
новочные перемещения инструмента и заготовок. Их подраз-
деляют на приводы главного движения (скорости резания),
приводы подачи (координатных перемещений) и приводы вспо-
могательных перемещений;
	шпиндельные узлы, предназначенные для крепления инстру-
мента или заготовки, передачи требуемых режимов обработки,
обеспечения заданной точности вращения инструмента или за-
готовки;
40
манипуляторы, автоматически выполняющие вспомогательные
операции замены заготовки и инструмента при организации
технологических процессов в автоматизированном гибком про-
изводстве.
Станины предназначены для размещения и монтажа основ-
ных узлов станка. К ним предъявляют высокие требования по
жесткости, виброустойчивости, длительному сохранению точно-
сти. Обычно станины изготавливают литьем из серого чугуна ма-
рок СЧ21, СЧ32, СЧ40 (для высокоточных станков применяют ле-
гированные чугуны), так как чугун обладает способностью гасить
колебания, возникающие при обработке заготовки. Для обеспече-
ния жесткости станины имеют коробчатую форму с перегородка-
ми (ребрами), соединяющими ее стенки.
Для снижения массы (достигающей 30 % от массы станка) ста-
нины выполняют сварными. Они могут быть изготовлены в более
короткие сроки, поддаются модернизации, в них возможно ис-
пользование качественных материалов для направляющих. Стани-
ны тяжелых уникальных станков иногда делают железобетонны-
ми. Для особо точных станков станины изготавливают из природ-
ного или искусственного гранита (синтеграна), обладающего
высокими виброгасящими свойствами и имеющего меньшие тем-
пературные колебания по сравнению с металлами.
Наиболее ответственными элементами станин являются на-
правляющие, служащие для перемещения узлов станка и находя-
щихся на них инструментов и заготовок. В станках применяют на-
правляющие скольжения и качения для прямолинейного и круго-
вого перемещений. Конструктивно направляющие могут быть
изготовлены как единое целое со станиной или в виде отдельных
планок, прикрепленных к ней (накладные направляющие). Для
уменьшения трения плоские направляющие могут покрываться
фторопластом, тефлоном или эпоксидной смолой с наполнителем.
По виду смазки направляющие скольжения бывают с полужидкой
смазкой, гидродинамические, гидростатические и аэродинамиче-
ские (на воздушной подушке).
Направляющие качения обеспечивают низкий коэффициент
трения, равномерность и плавность движения при малых скоро-
стях, точность перемещений, доступны для смазывания, однако
они трудоемки и дороги в изготовлении.
Приводы представляют собой узлы, приводящие в движение
исполнительные органы станка. Для регулирования скоростей
приводы станков выполняют бесступенчатыми или ступенча-
тыми.
41
К бесступенчатым относят приводы с механическими вариато-
рами, электродвигателями постоянного тока, асинхронные регу-
лируемые электродвигатели и др. В станках с ЧПУ применяют, как
правило, бесступенчатые двигатели на базе электродвигателей по-
стоянного тока.
К ступенчатым относят приводы с многоскоростными асин-
хронными электродвигателями, шестеренными коробками скоро-
стей и ступенчатыми шкивами. Их достоинство — компактность,
удобство в управлении, надежность в работе и широкий диапазон
регулирования, а недостатки — дискретность значений скоростей
и подач, а также низкий коэффициент полезного действия (КПД).
Шпиндельные узлы передают вращательное движение и кру-
тящий момент от приводов коробки скоростей к инструменту или
заготовке, закрепленным в шпинделе. Шпиндель — один из основ-
ных узлов станка. Работоспособность и длительность сохранения
точности шпиндельного узла в значительной мере определяют
технический уровень станка. К шпиндельным узлам предъявляют
следующие требования: точность вращения, определяемая ради-
альным и осевым биениями посадочного конца шпинделя; вибро-
устойчивость, особенно у скоростных станков; износостойкость
трущихся поверхностей; длительное сохранение точности обра-
ботки; высокая жесткость шпинделя и т. п.
Шпиндельный узел состоит из корпуса шпинделя (обычно гиль-
за) и подшипниковых опор. Шпиндели изготовляют из стали 45 с
закалкой, из стали 20ХС с цементацией и закалкой, а также из азо-
тируемой стали 38ХМЮА и др. Рабочие поверхности и подшипни-
ковые шейки должны иметь твердость 60 HRC и более и высокую
износостойкость. В качестве опор шпиндельных узлов применяют
подшипники качения и скольжения высокого класса точности. Вы-
бор класса точности подшипника обусловлен допуском на биение
переднего конца шпинделя. В подшипниках скольжения (обычно с
регулированием радиального и осевого зазоров) вкладыши изго-
товляют из баббитов, свинцовистых или оловянных бронз (ответ-
ственные подшипники). Жидкостное трение осуществляется с по-
мощью слоя масла, находящегося под определенным давлением.
Движения в станках. При изготовлении деталей на станках ин-
струмент или заготовка совершают следующие движения: главное,
подачи, деления, обкатки, дифференциальное и вспомогательное.
Главное движение резания Dr обеспечивает снятие стружки с
заготовки в процессе резания. Это движение может совершать
как заготовка, так и режущий инструмент. Оно может быть вра-
щательным и прямолинейно-поступательным (рис. 2.1).
42
^фр
и.
м
Рис. 2.1. Виды главного движения и движения подач в токарных (а...в),
фрезерных (г, д), сверлильных (е), шлифовальных [ж, з), зубофрезерных
(и, к), строгальных (л) станках и токарных автоматах [м, н]:
Dr — главное движение (движение резания); DSnp, DSnon — движение продольной и
поперечной подачи; DSb, DSkp — вертикальное и круговое движения подачи; DSt, DSoc,
DSp — движения тангенциальной, осевой и радиальной подач; d — диаметр заготовки;
с/фр — диаметр фрезы; с/ш к — диаметр шлифовального круга; dCB — диаметр сверла;
L — расчетная длина строгания; /ъ /2 — длина врезания и выхода резца; / — длина
обрабатываемой поверхности; п3, псв, ппл — частота вращения соответственно за-
готовки, сверла и плашки
43
В станках токарной группы главным движением является вра-
щение заготовки (рис. 2.1, а...в). В сверлильных, шлифовальных,
зубофрезерных станках главное движение (вращение) совершает
режущий инструмент (рис. 2.1, г...к). В долбежных, зубодолбеж-
ных, продольно- и поперечно-строгальных, протяжных станках
главным является возвратно-поступательное прямолинейное дви-
жение (рис. 2.1, л).
Иногда главное движение получают сложением (вычитанием)
двух вращательных движений. Например, в токарных автоматах
для получения заданной скорости при сверлении отверстий мало-
го диаметра заготовку и сверло вращают в противоположных на-
правлениях (рис. 2.1, м). Для создания небольшой скорости реза-
ния при нарезании резьбы на токарных автоматах заготовку и
плашку вращают в одном направлении, но частота вращения
плашки должна быть больше (рис. 2.1, н).
Движение подачи Ds обеспечивает снятие стружки со всей об-
рабатываемой поверхности. Скорость подачи vs при лезвийной об-
работке задается в миллиметрах в минуту.
Подачей S называется отношение расстояния, пройденного рас-
сматриваемой точкой режущей кромки инструмента (или заготов-
ки) вдоль траектории этой точки в движении подачи, к соответ-
ствующему числу циклов или долей цикла другого движения за
это время.
Под циклом движения понимают полный оборот, двойной ход
или ход режущего инструмента (заготовки), а под долей цикла, на-
пример, угловой поворот на один зуб. В связи с этим различают
подачу на оборот So, подачу на ход Sx и подачу на двойной ход S2x.
В зависимости от направления перемещения различают следу-
ющие движения подачи: продольное (см. рис. 2.1), поперечное,
тангенциальное, вертикальное, круговое, радиальное и осевое.
Главное движение резания и движение подачи являются основны-
ми движениями станка.
Движение деления выполняют для создания необходимого
углового перемещения заготовки относительно инструмента. Де-
лительное движение может быть непрерывным (в зубодолбежных,
зубострогальных, зубофрезерных, затыловочных и других стан-
ках) и прерывистым (например, при обработке пазов и впадин в
дисковых мальтийских крестах). Прерывистое движение осущест-
вляется с помощью храпового колеса, мальтийских крестов или
улит.
Движение обката является согласованным движением режу-
щего инструмента и заготовки, воспроизводящим при обработке
44
зацепление определенной кинематической пары. Движение обка-
та необходимо при обработке цилиндрических и конических зуб-
чатых колес на зубообрабатывающих станках: зубофрезерных,
зубострогальных, зубодолбежных и зубошлифовальных.
Дифференциальное движение добавляется к какому-либо дви-
жению заготовки или инструмента, для чего в кинематическую
цепь станка вводят суммирующий механизм. Суммировать можно
только однородные движения: вращательное с вращательным, по-
ступательное с поступательным. Дифференциальные движения
необходимы в зубообрабатывающих и других станках.
Для осуществления процесса резания на станке необходимо
выполнить и другие движения: подвести к заготовке и отвести ре-
жущий инструмент после окончания обработки, зажать заготовку
и т. п. Такие движения называют вспомогательными; они подго-
тавливают процесс резания. Вспомогательные движения осущест-
вляются вручную или в автоматическом цикле. Автоматизация
вспомогательных движений повышает производительность труда
и облегчает труд рабочего.
Типы режущих инструментов и их характеристики. В техноло-
гическом процессе изготовления деталей режущий инструмент
играет важную роль. Весь инструмент в зависимости от характера
обработки подразделяют на лезвийный и абразивный.
Лезвийный инструмент классифицируют по нескольким при-
знакам:
	по конструкции и назначению (конструктивно-целевой при-
знак) различают резцы, сверла, протяжки, фрезы и др.;
	по применяемому оборудованию — ручной и машинный;
	по обрабатываемому материалу — металлорежущий, дереворе-
жущий и др.;
	по материалу рабочей части — из инструментальных и быстро-
режущих сталей, твердосплавные, из керамики, сверхтвердых
материалов и др.;
	по виду и числу лезвий — однолезвийный, имеющий лезвие и
режущую кромку определенной геометрической формы, и мно-
голезвийный, имеющий много лезвий определенной формы,
например фрезы, протяжки и др.;
	по форме рабочей части — дисковый, цилиндрический, кони-
ческий;
	по способу соединения рабочей части и корпуса — цельный,
составной (напаянный, сварной, клееный), сборный;
	по форме рабочей части — насадной (фрезы, долбяки и др.) и
хвостовой (сверла, зенкера, развертки и др.).
45
Все инструменты подразделяют на стандартные и специальные.
Основные размеры и характеристики стандартного инструмента
соответствуют тем или иным стандартам. Специальный инстру-
мент используют для обработки конкретной поверхности (поверх-
ностей) детали, когда стандартный инструмент непригоден или
малоэффективен.
В качестве материалов для лезвийных инструментов применя-
ют инструментальные, легированные, быстрорежущие стали,
твердые сплавы, режущую керамику и сверхтвердые материалы
(СТМ) — синтез алмаза и кубического нитрида бора.
В табл. 2.1 приведены данные по теплостойкости и допустимой
скорости резания инструментальных материалов.
Применение твердосплавного, керамического и сверхтвердого
инструмента позволило повысить производительность обработки
резанием, сделало целесообразной и необходимой автоматизацию
обработки и привело к созданию металлорежущих станков нового
поколения, обладающих высокими жесткостью и виброустойчиво-
стью.
Для создания оптимальных условий процесса резания инстру-
ментальные материалы должны обладать:
	высокой твердостью, так как в процессе резания инструмент
испытывает очень высокие контактные напряжения (> 4 000 МПа).
Твердость инструмента и инструментальной стали должна быть
не менее 62...65 HRC, у остальных материалов значительно
выше;
	теплостойкостью, т. е. способностью сохранить твердость при
нагреве (см. табл. 2.1);
	высокими пределами прочности и ударной вязкости, так как в
процессе обработки инструменты испытывают различные на-
Таблица 2.1. *г-эплостойкость и допустимая скорость резания инструментальных материалов		
Инструментальный материал	Теплостойкость, °C	Допустимая скорость резания, м/мин
Углеродистые и легированные стали	200... 250	10... 15
Быстрорежущие стали	600... 650	40... 50
Твердые сплавы	900... 1000	До 250
Режущая керамика и СТМ	1 100... 1 200	400... 700
46
пряжения (изгиба — многолезвийный режущий инструмент,
кручения — осевой режущий инструмент, растяжения — про-
тяжки) и динамические нагрузки. Чем выше прочность мате-
риала инструмента, тем больше допустимые подачи и глубины
резания;
	высокой теплопроводностью и теплоемкостью, обеспечива-
ющих интенсивный отвод теплоты из зоны резания и меньший
нагрев инструмента;
	низким коэффициентом теплового расширения для уменьше-
ния изменения объема инструмента при нагреве или охлажде-
нии (которые приводят к развитию термической усталости его
материала и могут влиять на точность обработки);
	высоким модулем упругости для увеличения жесткости инстру-
мента и, следовательно, повышения точности обработки и
уменьшения шероховатости обработанной поверхности;
	высокой химической устойчивостью, снижающей вероятность
появления адгезии (схватывания) и возникновения диффузи-
онного износа из-за высоких температур в зоне обработки при
больших скоростях резания.
Углеродистые инструментальные стали (марок У7...У13), низ-
колегированные стали (марок 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ, 13Х) н комплексно-
легированные стали (марок ХВГ, ХВСТ, 9ХС), имеющие после за-
калки объемной или токами высокой частоты (ТВЧ) твердость
62...64 HRC и предел прочности 2000...2500 МПа, предназначены
для использования при низких скоростях резания, поэтому из них
изготовляют ручные слесарные инструменты — метчики, плашки,
развертки, напильники, а также протяжки и сверла.
Быстрорежущие стали подразделяют на две группы:
	нормальной теплостойкости: Р6М5 (63...65 HRC, оизг =
= 3 400 МПа) и Р18 (62...63 HRC, (тизг = 2 800 МПа). Такой режу-
щий инструмент предназначен для обработки сталей с пределом
прочности до 80... 100 МПа, чугунов твердостью до 250...280 НВ,
а также цветных металлов и сплавов. При обработке последних
скорость резания может быть повышена до 80 м/мин;
	повышенной теплостойкости: высокоуглеродистые
(10Р6М5) обладают высокой твердостью (до 65...66 HRC) и из-
носостойкостью. Могут обрабатывать улучшенные стали твер-
достью 260... 300 НВ. Из высокованадиевых (Р6М5ФЗ, Р12Ф4К5),
обладающих высокими твердостью (2 500 HV) и износостойко-
стью, и кобальтовых (Р9К5, Р9К10 и Р6М5К5) сталей изготовля-
ют инструмент для обработки сталей с повышенными скоро-
стями резания (до 60...70 м/мин). Инструментом из стали
47
Р9М4КВ9 твердостью до 68 HRC можно обрабатывать стали
твердостью до 40...45 HRC. Из сталей Р12Ф4К5 и В11М7К23,
обладающих высокими теплостойкостью, твердостью и проч-
ностью, изготовляют инструмент для обработки жаропрочных,
коррозионно-стойких труднообрабатываемых материалов. По-
скольку стоимость кобальта очень высокая, такие инструменты
относятся к специальным.
Твердые сплавы — это материалы, состоящие из твердой фазы
тугоплавких металлов, соединенных металлической связкой (кар-
бидов — соединений металлов с углеродом или карбонитридов —
соединений металлов с углеродом и азотом). Твердые сплавы име-
ют высокую твердость HRA (HRC = HRA - 102) и теплостойкость
до 1 100 °C, поэтому такими инструментами работают с высокими
скоростями резания (см. табл. 2.1).
Сплавы группы ВК (ВКЗ, ВК4, ВК6, ВК8, ВК10) применяют для
обработки главным образом чугунов, цветных металлов, стекло-
пластиков, т. е. материалов, при обработке которых образуется сы-
пучая стружка. Сплавы группы ТК (Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10,
Т5К12) используют для обработки материалов со сливной струж-
кой, т.е. сталей. Сплавы группы ТТК (ТТ17К12, ТТ8К6, ТТ10К8,
ТТ20К9) применяются при тяжелых условиях резания (с больши-
ми силовыми и температурными нагрузками): при больших сече-
ниях среза, прерывистом резании, обработке труднообрабатывае-
мых (жаропрочных) материалов.
Безвольфрамовые твердые сплавы (КНТ16, ТН20, ТН50) из-за
низкой прочности заметно уступают вольфрамовым при силовом
резании, поэтому их используют при изготовлении калибров и во-
лочильных инструментов. Сплавы марок ЛЦК20, ТВ4, ЦТУ, НТНЗО,
обладающие большей прочностью, можно использовать не только
при чистовом, но и при черновом точении и фрезеровании.
Режущая керамика состоит из твердых химических соедине-
ний — оксидов, карбидов, нитридов. В отличие от твердых спла-
вов в ней отсутствует металл-с вязка.
Режущая керамика имеет высокие теплостойкость (см. табл.
2.1) и твердость (до 96 HRA), а также высокую химическую устой-
чивость, что уменьшает опасность диффузионного изнашивания.
К числу ее недостатков относятся высокая хрупкость и низкая
прочность режущей кромки из-за отсутствия в ее составе металла-
связки. Режущую керамику получают в основном горячим прессо-
ванием.
Сверхтвердые материалы (СТМ) изготовляют на основе алмаза
и кубического нитрида бора (КНБ). В промышленности для произ-
48
водства лезвийного инструмента используют синтетические алмазы
и КНБ, синтез которых осуществляется в специальных камерах при
очень высоких давлениях (более 500 МПа) и температурах (более
2500 °C). Сверхтвердые материалы для изготовления инструмента
используют в виде кристаллов или получают спеканием порошков.
Материалы на основе нитрида бора (поликристаллы) получили
название композитов: композит 01 (эльбор), композит 02 (белбор),
композит 09 (ПТНБ).
Для повышения твердости поверхностных слоев режущего ин-
струмента и его износостойкости также применяют различные
технологические процессы: химико-термическую обработку (азо-
тирование, нитроцементацию и др.); нанесение электрометалли-
ческих покрытий (хромирование); адгезионную обработку (ионно-
плазменное напыление и др.).
Абразивный инструмент представляет собой абразивный по-
рошок в свободном состоянии либо инструмент на жесткой осно-
ве (шлифовальные круги, сегменты, абразивные бруски), гибкой
основе (шлифовальные шкурки, ленты), либо пасты. Наибольшее
распространение получили такие абразивные материалы, как ок-
сид алюминия (А12О3), карбид кремния (SiC), карбид бора (В4С),
оксиды железа и хрома (Fe2O3, Сг2О2), оксид кремния (Si2O) и
сверхтвердые материалы КНБ и алмаз.
Абразивные порошки в зависимости от размера абразива под-
разделяют на шлифзерно (с зернистостью 200... 16), шлифпорош-
ки (с зернистостью 12...3), микропорошки (с размерами зерен
63... 10 мкм) и тонкие микропорошки из СТМ (с размерами зерен
10...3 мкм).
Абразивный инструмент на жесткой основе изготовляют с
применением органических (бакелитовых и вулканитовых) и не-
органических (керамических и металлических) связок. Металли-
ческие связки применяют только на основе СТМ.
Абразивный инструмент на гибкой основе представляет собой
абразивную шлифовальную шкурку, выпускаемую в двух испол-
нениях: водостойкая и неводостойкая. Основой шлифовальной
шкурки является бумага или ткань (саржа, лавсан, фибра и др.).
Для повышения прочности на разрыв в качестве связки для шку-
рок на бумажной основе используют эпоксидные лаки, на ткане-
вой основе — фенолформальдегидные смолы, на фибровой осно-
ве — натриевое стекло или жидкий бакелит, на лавсановой осно-
ве — каучукосодержащие вещества.
Абразивные пасты применяют для финишной обработки по-
верхностей, т.е. для доводки и полирования. В качестве связу-
49
ющих веществ используют животные и растительные жиры, пара-
фин и воск. Также в состав связующих вводят олеиновую или
стеариновую кислоту — поверхностно-активные вещества, обе-
спечивающие более высокую производительность обработки.
При доводочных операциях используют притиры, которые
чаще изготовляют из чугуна, хотя можно использовать цветные
сплавы и отожженные стали.
Шлифовальные круги-полировальники, на которые наносятся
пасты, изготовляют из фетра, кожи, тканей и других материа-
лов.
ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА НАРУЖНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Обработка наружных поверхностей тел вращения (цилиндри-
ческих, конических, сферических, фасонных) и их торцев произ-
водится на станках токарной группы: токарно-винторезных,
токарно-револьверных (в том числе с ЧПУ), токарных многорезцо-
вых и гидрокопировальных полуавтоматах, многопозиционных
полуавтоматах и др.
Токарно-винторезные станки, применяемые в мелкосерийном
и серийном производстве, предназначены для выполнения токар-
ных операций, включая нарезание резьбы резцами. Главными
узлами токарно-винторезного станка, показанного на рис. 2.2, а,
являются основание 1, передняя (шпиндельная) бабка 3, коробка
подач 2, суппорт 6 с резцедержателем, фартук 9 и задняя бабка 7.
Задняя бабка 7 станка служит для поддержания обрабатывае-
мой заготовки от прогиба при работе в центрах, а также для за-
крепления инструмента при обработке отверстий (сверл, зенке-
ров, разверток) и нарезания резьбы (метчиков и плашек). Инстру-
мент устанавливают в резцедержатель на поперечных салазках,
по которым осуществляют его поперечную подачу. Фартук 9 пре-
образует вращательное движение ходового вала и ходового винта
в прямолинейное движение суппорта 6, с помощью которого осу-
ществляют продольную подачу инструмента.
Токарно-револьверные станки в отличие от токарно-винто-
резных не имеют задней бабки и ходового винта. На суппорте
устанавливают револьверную головку, в которой располагают раз-
нообразный инструмент. Заготовки зажимают патронами (штуч-
ные заготовки) или цангами (прутковые заготовки). В токарных
станках главным движением является вращение заготовки, дви-
50
жения подачи осуществляются продольными и поперечными дви-
жениями суппортов.
В последнее десятилетие в связи с развитием микропроцессор-
ных систем получили распространение токарные и токарно-
револьверные станки с ЧПУ, в которых траекторию движения ин-
струмента, смену инструмента, режимы обработки задает про-
грамма ЭВМ.
Для обработки деталей больших диаметров и небольшой длины
(например, дисков турбин и компрессоров) в мелкосерийном и
единичном производстве применяют токарно-карусельные и
токарно-лобовые станки. Токарно-карусельный станок имеет го-
ризонтальную планшайбу, что облегчает установку и выверку за-
готовок. На токарно-лобовых станках планшайбу устанавливают
вертикально на переднюю бабку, задней бабки станок не имеет.
Одношпиндельные токарные горизонтальные полуавтоматы,
используемые в серийном и крупносерийном производстве, делят
на многорезцовые, копировальные и многорезцово-копироваль-
ные.
Обработка заготовок на многорезцовых полуавтоматах произ-
водится большим числом резцов, работающих по своим траекто-
риям, так как они установлены на двух суппортах: продольном и
поперечном, Схема работы такого станка представлена на
рис. 2.2, б.
Станок работает в полуавтоматическом режиме: вручную рабо-
чий меняет заготовку и включает станок, а дальнейшая работа
станка происходит автоматически. Продольный суппорт переме-
щается с планками 6 и 8 относительно неподвижной линейки 10 и
постоянно поджат к ней пружиной. При этом происходит обра-
ботка заготовки. В конце рабочего хода планка 6 наезжает на ле-
вый упор 9 и смещается относительно планки 8, при этом линей-
ка 10 «отскакивает» вместе с суппортом от заготовки на глубину
впадины планки 8. В результате при отходе назад резцы не каса-
ются обрабатываемой поверхности. После возвращения резцов в
исходное положение планка 6 нажимает на правый упор и линей-
ка 10 с суппортом приходит в исходное положение. Поперечный
суппорт имеет возвратно-поступательное перемещение.
На гидрокопировальных полуавтоматах в отличие от многорез-
цовых основной профиль заготовки обрабатывается одним рез-
цом. С хема работы копировального полуавтомата приведена на
рис. 2.2, в. Резец устанавливают на копировальном суппорте, при-
вод которого в продольном и поперечном направлениях осущест-
вляется гидравлической следящей системой, управляемой по спе-
51
циальному копиру (или эталону детали), повторяющему профиль
и размеры обрабатываемой. Переходы (прорезка канавок, снятие
фасок и т.п.), которые нельзя выполнить с копировального суп-
порта, выполняют с поперечного суппорта. Копир выполняют пло-
52
Рис. 2.2. Станки токарной группы:
а — общий вид токарно-винторезного станка: 1 — основание; 2 — коробка подач;
3 — передняя бабка; 4 — электропульт; 5 — щиток с экраном; 6 — суппорт; 7 — за-
дняя бабка; 8 — ходовой вал; 9 — фартук; 10 — ходовой винт; б — схема работы
многорезцового полуавтомата: 1 — патрон передней бабки; 2 — заготовка; 3 — по-
перечный суппорт; 4 — центр задней бабки; 5 — правый упор; 6, 8 — планки; 7 —
ролик; 9 — левый упор; 10 — неподвижная линейка; 11— пружина; 12 — продоль-
ный суппорт; в — схема работы копировального полуавтомата: 1 — гидроцилиндр
продольной подачи; 2 — продольная каретка; 3 — копировальная головка; 4, 10,
11— гидроцилиндры; 5 — резец; 6 — золотник копировальной головки; 7 — на-
конечник щупа; 8 — копир; 9 — пиноль; 12 — поперечный суппорт; 13 — пружина;
14 — ролик; 15 — ползун; 16 — заготовка; г — схема работы токарно-револьверного
полуавтомата: 1 — шпиндельная бабка; 2 — шпиндель; 3 — поперечные суппорты;
4 — револьверная головка; 5 — продольный револьверный суппорт; 6 — упор для
подачи прутка; 7 — пруток; А, Б — направления движения соответственно по часовой
стрелке и против часовой стрелки; д — схема работы многошпиндельного пруткового
автомата: 1 — шпиндельный блок; 2 — поперечные суппорты; 3 — приводной вал;
4 — центральная гильза; 5 — продольный суппорт; 6 — привод вращения шпинделей;
7 — центральное зубчатое колесо; е — схема шестипозиционного вертикального
полуавтомата: 1 — патрон для установки и закрепления заготовки; 2 — инструмен-
тальный суппорт; 3 — колонна; 4 — поворотный стол; 5 — основание; ...а6 — углы
поворота стола; I — загрузочная позиция; II ...VI — рабочие позиции; Snp, Snon — на-
правление продольной и поперечной подачи соответственно
ским или цилиндрическим. Поскольку все цилиндрические сту-
пени обрабатываются последовательно одним резцом, можно
обеспечить требуемую точность обработки заготовок с понижен-
ной жесткостью (допуск диаметральных размеров в пределах
0,015 мкм).
В крупносерийном и массовом производстве применяют одно-
и многошпиндельные автоматы, а также многошпиндельные вер-
тикальные полуавтоматы.
На одношпиндельных прутковых автоматах обрабатывают за-
готовки достаточно сложной формы из прутков резцами, установ-
ленными в поперечных суппортах и револьверной головке. Схема
токарно-револьверного полуавтомата показана на рис. 2.2, г. В от-
личие от автоматов продольного действия, имеющих только попе-
речные суппорты, они имеют и продольный суппорт с револьвер-
ной головкой для размещения различных инструментов, обраба-
тывающих заготовки с продольной подачей. Шпиндель 2 имеет
два вращения: Б (против часовой стрелки) — для свинчивания
резьбонарезного инструмента и А (по часовой стрелке) — для то-
чения и нарезания резьбы невращающимся инструментом.
Многошпиндельные прутковые автоматы (рис. 2.2, д) применя-
ют в условиях массового производства. В шпиндельном блоке 1
53
прутки материала расположены по окружности, а вокруг блока
размещены поперечные суппорты 2, управляемые от индивиду-
альных кулачков, с резцами, работающими с поперечными пода-
чами. В центральной гильзе расположен общий для всех инстру-
ментов суппорт 5, на гранях которого установлены инструменты,
работающие с продольной подачей. Шпиндели автомата имеют
одинаковую частоту вращения, так как у них общий привод 6. Об-
работка заготовок происходит при их последовательном прохож-
дении через позиции, завершается отрезкой обработанной детали
и подачей прутка для обработки следующей заготовки. Во время
обработки шпиндельный блок 1 неподвижен.
На многошпиндельных вертикальных полуавтоматах — шести-
или восьмипозиционных (рис. 2.2, е) обрабатывают детали из
штучных заготовок. Заготовки, закрепленные в патронах на загру-
зочной позиции I, последовательно обходят обрабатывающие по-
зиции путем поворота стола на углы ...а6 = 360°/г, где z — число
позиций. На рабочих позициях во время остановки стола произво-
Рис. 2.3. Токарные резцы:
7 — патрон токарного станка; 2 — заготовка; 3 — задний центр; 4 — проходной резец
со сменной многогранной пластиной (СМП); 5 — проходной отогнутый резец; 6 — от-
резной резец; 7 — прорезной (канавочный) резец; Ог — главное движение резания;
DSnp — движение продольной подачи; DSp — движение радиальной подачи
54
Рис. 2.4. Примеры крепления твердосплавных пластин:
а — тип С: 1 — корпус резца; 2, 8 — винты; 3 — опорная пластина; 4 — режущая
пластина; 5 — передняя поверхность режущей пластины; 6 — стружколом; 7 — при-
хват; б — тип Р: 1 — рычаг; 2 — опорная пластина; 3 — режущая пластина; 4 — винт;
5 — корпус
дится обработка заготовок несколькими группами режущих ин-
струментов. За один оборот стола происходит полная обработка
заготовки, а при повороте на угол а снимается готовая деталь.
Резцы для обработки поверхностей (рис. 2.3) подразделяют на
проходные 4 и 5 — для обтачивания наружных цилиндрических
поверхностей, прорезные 7 — для протачивания канавок, отрез-
ные 6 — для отрезки заготовок и фасонные — для обработки сфе-
рических поверхностей.
Токарные резцы — однолезвийные инструменты, работающие
с одним или несколькими движениями подачи Ds. Основные части
резца — корпус (державка) и рабочая часть, состоящая из лезвия
и режущей кромки. Корпус и крепежные элементы изготовляют
из конструкционных сталей, а рабочую часть, как отмечалось ра-
нее, — из быстрорежущих сталей, твердых сплавов, режущей ке-
рамики и СТМ. Рабочую часть из быстрорежущей стали привари-
вают или припаивают к корпусу резца. Твердосплавные пластины
припаивают или крепят к корпусу механически. Примеры крепле-
ния пластин показаны на рис. 2.4.
Твердые пластины могут быть трех- и четырехгранными, круг-
лыми, с отверстием или без отверстия. Благодаря этому при зату-
плении пластина не перетачивается, а поворачивается другой гра-
нью. К одной твердосплавной пластине может припаиваться один
или несколько элементов из СТМ (рис. 2.5).
55
Рис. 2.5. Сменные многогранные режущие пластины:
а — пластина в форме ромба; б — геометрия режущей кромки; в...е — пластины соот-
ветственно треугольной, квадратной и круглой формы; 7 — твердосплавная пластина;
2 — поликристалл из СТМ; 3 — отверстие; 4 — слой из СТМ; I — длина режущей
кромки; d — диаметр вписанной окружности; — диаметр отверстия; s — толщина
пластины; гв — радиус при вершине
Режущая керамика используется только в виде цельных пла-
стин, трехграннои, квадратной, ромбической и круглой формы.
Державки имеют различную форму поперечного сечения: пря-
моугольную, квадратную, круглую. При ее выборе учитывают
прочностные характеристики и конструктивные особенности
станка. По форме различают державки прямые 4, 6 (см. рис. 2.3) и
отогнутые 5 (см. рис. 2.3), последние могут использоваться при
подрезке торцев и растачивании отверстий.
Геометрические параметры режущей части токарного резца,
представленные на рис. 2.6, существенно влияют на условия реза-
ния, а их величины зависят от обрабатываемого материала, мате-
риала резца, требуемого качества поверхности и легкости отделе-
ния стружки.
Изменение заднего утла а влияет на трение резца о заготовку и
его изнашивание, поэтому минимально допустимая величина а =
= 2...3°. Передний угол у влияет на силу резания. У резцов из бы-
56
строрежущей стали угол у > 0, а у твердосплавных резцов в неко-
торых случаях для упрочнения режущей кромки его делают отри-
цательным. Главный угол в плане (р влияет на толщину и ширину
срезаемого слоя, а также на направление силы резания, действу-
ющей на резец. Изменение углов у и <р, а также радиуса гв при вер-
шине угла влияет на качество обрабатываемой поверхности: с их
уменьшением высота микронеровностей уменьшается. Так, на-
пример, при тонком точении, когда обработку выполняют с малы-
ми глубинами и подачами, т. е. с небольшими силами резания, ис-
пользуют острозаточенную пластину с гв = 0,03...0,04 мм. Для по-
лучистового точения (при S < 0,2 мм/об) режущую кромку
выполняют с упрочняющей фаской, при более грубой обработ-
ке — с упрочняющей фаской и округлением.
Стойкость резца определяется интенсивностью его износа. За
критерий затупления инструмента принимают допустимую высо-
ту h по его задней грани (см. рис. 1.5, а). При черновой обработке
конструкционных сталей высота h у резцов, оснащенных твердо-
сплавными пластинами, составляет 0,8... 1,0 мм, при обработке жа-
Рис. 2.6. Геометрические параметры режущей части токарного резца:
АВ — главная режущая кромка; АС — вспомогательная режущая кромка; v — вектор
скорости резания; у — передний угол; р — угол заострения; а — главный задний угол;
Ф — главный угол в плане; ф<] — вспомогательный угол в плане; g — угол при вершине
резца; X — угол наклона режущей кромки; гв — радиус при вершине угла; р — радиус
скругления кромки; у-, — вспомогательный передний угол; а-i — вспомогательный за-
дний угол; Рх—Рх — главная секущая плоскость; / — любая точка на кромке АВ
57
ропрочных сплавов h = 0,8... 1,0 мм, а при грубой обработке h =
= 1,5...2,0 мм. При чистовой обработке устанавливают технологи-
ческий критерий затупления. Инструмент считается изношенным,
когда не обеспечивается требуемая шероховатость поверхности и
точность размеров не соответствует техническим условиям.
Обработку поверхностей ведут двумя методами:
	продольной подачей инструмента — производится обтачивание
цилиндрических и конических поверхностей (рис. 2.7);
	поперечной подачей инструмента — производится проточка
канавок, сферических поверхностей, снятие фасок, подрезка
торцев.
Режимы обработки следующие: t — глубина резания на сторону
заготовки, мм; S — подача резца на один оборот заготовки, мм/об;
v — скорость вращения заготовки, м/мин; п — частота вращения
заготовки, мин-1.
Черновую обработку цилиндрических поверхностей ведут с глу-
биной резания до 3...6 мм, подачей 0,6... 1,2 мм/об и скоростью
60...90 м/мин. При чистовой обработке глубина резания составляет
0,3...0,5 мм, подача 0,2...0,3 мм/об, скорость резания 90...200 м/мин
и более. Тонкое отделочное точение выполняют, как правило, на
токарных станках высокой точности или на специальных станках
алмазного точения с глубиной резания 0,05...0,15 мм, подачей
0,05...0,15 мм/об и скоростью резания более 200 м/мин.
При черновой обработке обеспечиваются 12... 14-й квалитеты
точности размеров и шероховатость Ra 12,5...25, при чистовой —
8... 10-й квалитеты точности размеров и шероховатость Ra 3,2... 6,3,
а при тонкой — 6...8-й квалитеты точности размеров и шерохова-
тость Ra 0,4... 1,6. Необходимо отметить, что у заготовок из труд-
нообрабатываемых сталей (коррозионно-стойкие, жаропрочные
стали, титановые сплавы) для обеспечения нормальных условий
резания приходится скорость и глубину резания уменьшать в
1,5—2 раза (что сказывается на производительности) или приме-
нять специальное плазменное точение. Для обеспечения нормаль-
ного схода стружки на резце устанавливают специальные струж-
коломатели или экраны для размельчения сливной горячей струж-
ки, поскольку такая стружка небезопасна и может нанести травму
рабочему и вызвать поломку станка.
При черновой обработке ступенчатых вало в существует два ва-
рианта последовательности снятия припуска:
1) припуск разделяют по длине, если размеры и форма заготов-
ки приближены к форме и размерам детали (рис. 2.7, а). Так на-
пример, выполняют черновую обработку шеек валов на многорез-
58
Рис. 2.7. Снятие припуска при обработке ступенчатых поверхностей вра-
щения:
а — с делением по длине: 1 ...3 — снимаемые припуски; б — эскиз обработки на то-
карном многорезцовом полуавтомате; в — эскиз обработки на гидрокопировальном
полуавтомате: 1 — копир; ... d3 — диаметры обработки шеек вала; г — с делением
припуска по глубине: 7 ...3 — снимаемые припуски; д — эскиз обработки на токарном
станке с ЧПУ: Хо, Zo — координаты начального положения резца (точка OJ; И/х> Wz —
координаты вершин резца (точка О); О — главное движение; DSnp, DSnon — продольное
и поперечное движение подачи соответственно
59
цовых (рис. 2.7, б) и гидрокопировальных (рис. 2.7, в) токарных
полуавтоматах или их чистовую обработку на всех станках токар-
ной группы;
2) припуск разделяют по глубине при черновой обработке шеек
валов (рис. 2.7, г), если заготовка изготовлена с большими напу-
сками (например, горячекатаный пруток). В этом случае за каж-
дый переход обрабатывается сразу несколько ступеней с неболь-
шой глубиной, резания, что особенно актуально для заготовок с
пониженной жесткостью (рис. 2.7, д).
Заготовку (пруток, штамповку или отливку; устанавливают в
центрах передней и задней бабок (или на центровой оправке) либо
консольно в патроне (трех-, четырехкулачковом, цанговом и др.)
передней бабки или приспособления. При установке в центрах
(см. рис. 2.7, б, в, д) вращение заготовке передается с помощью
хомутика или поводкового патрона, а при закреплении в патронах
вращение заготовке передает сам патрон. Поскольку при этом
часть заготовки бывает закрыта для обработки, ее проводят обыч-
но за два установа.
Как правило, в серийном и массовом производстве черновую и
чистовую обработку рекомендуют разделять во времени и произ-
водить на разных станках. Это объясняется тем, что при черновой
обработке силы резания велики и вызывают большие упругие от-
жатия технологической системы станок—заготовка—приспособ-
ление— инструмент, вследствие чего происходит снижение точно-
сти обработки. Однако на станках с повышенной жесткостью (то-
карные станки с ЧПУ) черновое и чистовое обтачивания заготовки
успешно выполняют за один установ (см. рис. 2.7, д). Резец по про-
грамме из исходной нулевой точки выполняет последовательно
черновые переходы 2—3 и 6 — 7 с делением снимаемого припуска
по глубине, а затем с другими подачей и скоростью резания вы-
полняет чистовые переходы 11 —12—13—14—15 —16—17—18 с
делением снимаемого припуска по длине.
На универсальных токарных станках настройку резца на задан-
ный размер производят по касанию вращающейся заготовки (ну-
левая точка лимба) и подаче резца по лимбу на заданную глубину
резания для каждой индивидуальной заготовки. Длина обработки
ступеней определяется по лимбу продольной подачи. Если заго-
товки обрабатываются партией, резцы настраивают на заданный
размер для всей партии.
Существуют два способа настройки инструментов: в первом
случае обрабатывают пробную партию деталей, измеряют их
размеры и по результатам этих измерений находят настроечный
60
1
2
4
Рис. 2.8. Способы настройки резцов на заданный размер:
а, б — в приспособлении вне токарного станка; в — по высотке; 7 — индикатор; 2 —
вставка; 3 — винт; 4 — резец; 5 — пластина; 6 — высотка
размер, во втором случае резцы настраивают по эталону, уста-
навливаемому вместо заготовки на станок, или ио высотке
(рис. 2.8, в), а между поверхностью эталона и резцом размещают
Щуп.
Изменяя размеры щупа, можно использовать одни и те же
эталоны при настройке резца на разные установочные размеры.
В условиях многоинструментной обработки используют эталоны
по форме обработанной детали, при этом каждый инструмент
может быть установлен как в радиальном, так и в осевом направ-
лении, т. е. по двум координатам. Для определения момента каса-
ния режущей кромки инструмента эталона или щупа требуются
навыки наладчика. Момент касания можно установить с помо-
щью полоски тонкой бумаги. Подводя инструмент к эталону, на-
ладчик перемещает полоску бумаги по его поверхности. Затруд-
нение перемещения или его прекращение означает момент каса-
ния. Настройку резцов проводят также по жестким упорам или
упорам, снабженным индикаторными устройствами в приспосо-
блении вне станка (рис. 2.8, а, б), при этом упоры устанавливают
как в продольном, так и в поперечном направлении перемеще-
ний резца.
Погрешность установки по щупу или полоскам бумаги состав-
ляет 20...50 мкм, по жесткому упору для обычных условий —
20...25 мкм (квалифицированный рабочий может снизить ее до
10 мкм), а по индикаторным упорам — 10...20 мкм.
При черновом обтачивании вершину резца устанавливают на
высоте центров или несколько выше, а при чистовом обтачива-
61
нии — ниже. При радиусе обрабатываемой заготовки R > 50 мм
смещение составляет не более 0,01Я. При чистовой обработке та-
кая установка резца предотвращает возможный брак вследствие
его деформации. Положение вершины резца проверяют по риске,
нанесенной на пиноли задней бабки, по центру или с помощью
специальных шаблонов.
На многорезцовых и гидрокопировальных полуавтоматах для
повышения точности обработки линейных размеров заготовки
передний центр выполняют подпружиненным («плавающим»).
При этом настроечные размеры в продольном направлении рез-
цов и копира измеряют от торца планшайбы, к которому задним
центром поджимается заготовка. Таким образом, на точность об-
работки линейных размеров уже не влияет погрешность диаметра
центрового отверстия заготовки, из-за которой положение заго-
товки при установке на жестких центрах неопределенно. Подпру-
жиненный передний центр также применяют при обработке на
токарных станках с ЧПУ, где исходное положение резца (коорди-
ната Zo нулевой точки, см. рис. 2.7, д) измеряют также от торца
планшайбы.
Помимо общих требований, предъявляемых к конструкции де-
талей при механической обработке (см. подразд. 1.4), при обработ-
ке наружных поверхностей тел вращения на токарных станках
различных типов необходимо выполнение следующих специфиче-
ских требований:
	при обработке на токарных гидрокопировальных полуавтома-
тах все диаметры шеек ступенчатых валов должны распола-
гаться «в елочку» по восходящей (см. рис. 2.7, в), т.е. di > d- > ...
> dn, поскольку гидроследящая система устойчиво работает
только при подъеме щупа и суппорта с резцом;
	при обработке на токарных многорезцовых полуавтоматах все
длины цилиндрических шеек ступенчатых валов должны быть
равны или кратны минимальной длине шейки, что обеспечива-
ет выполнение условия одновременного начала и конца работы
всех резцов (см. рис. 2.7, б);
	при обработке на станках с ЧПУ следует стремиться к упроще-
нию геометрических форм детали, чтобы производить ее обра-
ботку с минимальным числом установов;
	симметричные участки детали желательно выполнять одинако-
выми по форме и размерам, что позволит использовать при их
обработке одни и те же программы для станков с ЧПУ, копиры
для гидрокопировальных станков и одну наладку для токарных
многорезцовых полуавтоматов.
62
2.3.
ОБРАБОТКА ВНУТРЕННИХ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
РЕЗАНИЕМ
Все многообразие внутренних цилиндрических поверхностей
можно подразделить на три большие группы:
	точные отверстия 6-го и 7-го квалитетов точности с шерохова-
тостью Ra 0,8... 1,6 в шестернях и втулках (подшипниках сколь-
жения) , основные отверстия в корпусных деталях (под опорные
подшипники валов) и т.п.;
	крепежные отверстия — гладкие, под резьбу и точные (7-го
квалитета точности с шероховатостью Ra 1,6) под штифты;
	отверстия для смазывания, охлаждения и т. п.
Обработку точных отверстий по 6-му и 7-му квалитетам точно-
сти с шероховатостью поверхности Ra 0,8... 1,6 осуществляют раз-
личными методами, выполнение которых в определенной после-
довательности обеспечивает заданные требования:
	сверление (или зенкерование, если отверстие в заготовке про-
лито или прошито), зенкерование (или растачивание), черно-
вое, чистовое и тонкое развертывание. Вместо чернового и чи-
стового развертываний можно выполнять черновое и чистовое
растачивание и тонкое развертывание (или тонкое растачива-
ние);
	сверление (или зенкерование, если отверстие в заготовке уже
выполнено), предварительное и окончательное (чистовое) про-
тягивание.
Сверление отверстий производят сверлами различных типов.
Спиральными сверлами сверлят отверстия диаметром до 80 мм
в сплошной заготовке. При диаметре отверстия более 30 мм сна-
чала сверлят отверстие меньшего диаметра (составляющего 1/3 от
заданного), а затем производят его рассверливание. Сверление
спиральными сверлами ведут при отношении длины 1 обрабаты-
ваемого отверстия к его диаметру d менее 10. При соотношении
1/d >10 отверстие обрабатывают сверлами для глубокого сверле-
ния на горизонтально-сверлильных станках.
Спиральное сверло состоит из рабочей части длиной 7р
рис. 2.9, а) и хвостовика цилиндрической или конической формы.
Сверла малых диаметров изготавливают цельными, а с диаметром
более 8 мм — составными: хвостовик из конструкционной стали
(марки 40Х и др.), рабочая часть из быстрорежущей стали (свар-
кой) или твердого сплава (пайкой). На рабочей части спиральных
63
64
сверл выполняют винтовые (с углом наклона 20...30°) стружечные
канавки для выхода стружки из отверстия.
Спиральные сверла изготовляют из быстрорежущих сталей ма-
рок Р9К10, Р9М4К8Ф и других с твердостью рабочей части
63...68 HRC. Применяют также сверла из твердых сплавов марок
ВК10М, ВК15М и других, стойкость которых при определенных
условиях в 20 раз выше быстрорежущих сталей.
Конструкция и размеры сверл из быстрорежущей стали регла-
ментированы рядом стандартов. Диаметр d сверла выбирают из
стандартного ряда в зависимости от требуемого диаметра отвер-
стия с учетом возможности его разбивки (увеличения диаметра
отверстия по сравнению с диаметром сверла) и уменьшения d по
мере изнашивания сверла. Уменьшение диаметра d при заточке
режущих кромок вызвано обратной конусностью рабочей части
сверла, исключающих ее контакт с обрабатываемой поверхностью
заготовки, поэтому при выборе длины рабочей части следует пред-
усматривать ее запас, равный приблизительно 3d.
Стандартные сверла выпускают с различными геометрически-
ми параметрами режущей части: с двойной заточкой, подточкой
поперечной кромки и затылованной ленточкой (рис. 2.9, б).
Сборные сверла с d > 8 мм могут выполняться с механическим
креплением твердосплавных пластин (рис. 2.9, в).
В настоящее время применяют комбинированный инструмент
(рис. 2.9, г), позволяющий одновременно обрабатывать отверстие
и снимать фаску.
Для обработки ступенчатых отверстий применяют двух- и трех-
ступенчатые сверла.
Рис. 2.9. Конструкции спиральных сверл:
а — составное твердосплавное сверло: d — диаметр; L — длина; /р — длина рабочей
части; dx — диаметр хвостовика; со — угол наклона лезвий;-отверстия для
подвода СОЖ; б — режущая часть сверла из быстрорежущей стали: 7 — передняя
винтовая поверхность; 2 — задняя поверхность; d — диаметр сверла; в — ширина
участка двойной заточки; у — передний угол; а — задний угол; у — угол наклона по-
перечной кромки; h, с — высота и ширина ленточки; 2<р — угол при вершине; 2ф' —
угол при вер1 вине двойной заточки; п — длина участ ка подточки поперечной кромки;
т — ширина поперечной кромки; ал — задний угол на ленточке; /л — длина участка
затылования ленточки; в — сверло со сменными многогранными пластинами: 7 —
периферийная пластина; 2 — центральная пластина; 3 — корпус; 4 — винтовые
канавки; 5 — винт; 6 — отверстия для СОЖ; г — комбинированное сборное сверло:
7 — корпус; 2 — пластины для снятия фасок; 3 — винты; 4 — паз; 5 — центральная
пластина; 6 — отверстие для СОЖ; d — диаметр сверла; D — диаметр фасочного
участка; аф — угол фасок
65
Для сверления отверстий в труднообрабатываемых материалах
используют сверла с внутренним подводом СОЖ. Такие сверла в
каждом пере имеют отверстия, соединяющиеся в хвостовике, и за-
66
Рис. 2.10. Специальные сверла:
а — перовое: 1 — режущая пластина с толщиной В, 2 — винт; 3 — корпус; d — диа-
метр сверла; 2ф — угол при вершине; В — толщина пластины; б — для кольцевого
сверления: 7 — направляющие; 2 — корпус; 3 — режущие пластины; 4 — отверстие
для выхода стружки; 5 — остаточный стержень; 6 — заготовка; d, d^ — диаметры го-
ловки и внутреннего отверстия соответственно; в — сверлильная головка: 7 — корпус;
2...4 — пластины; 5 — направляющие; d — диаметр головки; d^ — диаметр резьбы;
d2 — диаметр внутреннего отверстия; а, Ь — размеры уступа; f— ширина ленточки
крепаяются в специальных патронах, обеспечивающих подвод
СОЖ непосредственно к режущим кромкам сверла.
Для обработки отверстий малых (0,2... 1 мм) и больших (свыше
80 мм) диаметров применяют перовые сверла, представляющие со-
бой заостренную пластину (рис. 2.10, а).
При сверлении отверстий глубиной более 10 диаметров приме-
няют шнековые сверла, имеющие увеличенный угол наклона вин-
товых канавок 50...60°. Основное преимущество шнековых сверл
по сравнению со спиральными заключается в том, что при сверле-
нии глубоких отверстий их не требуется периодически выводить
из заготовки.
Для сверления сквозных отверстий диаметром 80... 200 мм при-
меняют кольцевые сверла (рис. 2.10, б), которыми вырезается толь-
ко кольцевая полость, а стержень, остающийся в центре, может
использоваться в качестве заготовки для других деталей. Такие
сверла снабжены пластиками (ножницами) из быстрорежущей
стали, твердого сплава или синтетического алмаза.
Для сверления отверстий диаметром 16... 184 мм при соотноше-
нии 1/d > 100 мм применяют также сверлильные головки (рис. 2.10, в).
В них СОЖ подается под давлением в пространство между про-
сверленным отверстием и внешним отверстием стебля с диаме-
тром dlr а стружка отводится по внутреннему отверстию стебля с
диаметром d2. Точность обрабатываемого отверстия 7...9-го квали-
тетов, шероховатость Ra 2,5, увод оси отверстия не более 0,03 на
100 мм глубины отверстия.
Сверление и рассверливание обеспечивают точность размеров
(диаметров отверстий) 11-го и 12-го квалитетов и шероховатость
поверхности Ra 12,5...25. При сверлении в стальных заготовках
отверстий глубиной не более трех диаметров (от 10 до 30 мм) по-
дачу для сверл из быстрорежущей стали выбирают в пределах
0,15... 0,50 мм/об в зависимости от диаметра заготовки, а для сверл
из твердого сплава — 0,12...0,35 мм/об. Скорость резания для
сверл из быстрорежущей стали выбирают 20 м/мин, а для сверл
67
из твердого сплава — 30 м/мин. Если глубина сверления превы-
шает значение, равное трем диаметрам, то значение подачи
уменьшают, умножая на поправочные коэффициенты: 0,9; 0,8 и
0,75 при глубине соответственно до пяти, семи и десяти диаме-
тров. При рассверливании подачу увеличивают в 1,5 — 2 раза.
Сверление отверстий можно выполнять на станках токарной
группы, устанавливая сверло в пиноль задней бабки, и на станках
сверлильно-расточной группы вертикально-сверлильных, ради-
ально-сверлильных, горизонтально-расточных, координатно-рас-
точных, многоцелевых и др.). Наиболее распространенными в
этой группе являются вертикально-сверлильные станки (рис. 2.11, а).
Шпиндельная бабка 3 перемещается по направляющим колонны
1. Рабочая подача при сверлении обеспечивается выдвижением
шпинделя 6 от привода или вручную. Стол 8 станка может пере-
мещаться вручную в вертикальном направлении. Такие станки
применяют в условиях мелкосерийного и единичного производ-
ства, в ремонтно-механических и сборочных цехах. Радиально-
сверлильные станки (рис. 2.11, б) применяют для обработки круп-
ногабаритных и тяжелых заготовок, которые трудно перемещать
для совмещения оси инструмента с осью обрабатываемых отвер-
стий, поэтому при работе на таких станках заготовка остается не-
подвижной на столе 7 или фундаментной плите 1, а шпиндель 6 с
инструментом перемещается в нужное положение. Шпиндель
вместе со шпиндельной головкой 5 перемещается по траверсе 4,
вместе с ней может поворачиваться вокруг неподвижной колон-
ны 2 и подниматься по ней с помощью винта 3. Поворот и пере-
мещение шпинделя 6 обеспечивают установку сверла по коорди-
натам.
На горизонтально-расточных станках выполняют растачивание
отверстий, обтачивание наружных цилиндрических поверхностей,
подрезание торцов отверстий, сверление, зенкерование отвер-
стий, фрезерование плоскостей, растачивание канавок, карманов
и др. Схема горизонтально-расточного станка представлена на
рис. 2.11, в. На станине 5 располагается передняя стойка 4, по на-
правляющим которой перемещается шпиндельная бабка 3, в кото-
рой размещен шпиндель 2. В задней стойке 9 размещается втулка
8, которая служит дополнительной опорой для расточной оправки.
Стол станка, на котором устанавливают заготовку, состоит из трех
частей: нижняя 7 перемещается по направляющим станины, сред-
няя 6 — по направляющим нижнего стола, верхняя 1 поворачива-
ется в горизонтальной плоскости по круговым направляющим
среднего стола. Большое разнообразие видов обработки и переме-
68
Рис. 2.11. Обработка отверстий на сверлильных расточных станках:
а — общий вид вертикально-сверлильного станка: 1 — колонна; 2 — электродвига-
тель; 3 — шпиндельная бабка; 4 — рукоятки управления подачами; 5 — лимб; 6 —
шпиндель; 7 — сопло охлаждения; 8 — стол; 9 — плита; б — общий вид радиально-
сверлильного станка: 1 — фундаментная плита; 2 — неподвижная колонна; 3 — винт
подъема траверсы; 4 — траверса; 5 — шпиндельная головка; 6 — шпиндель; 7 —
стол; в — схема горизонтально-расточного станка: 7 — верхняя часть поворотного
стола; 2 — шпиндель; 3 — шпиндельная бабка; 4 — передняя стоика; 5 — станина;
6 — средняя часть стола; 7 — нижняя часть стола; 8 — опорная втулка; 9 — задняя
стоика; г — общий вид многоцелевого станка; д, е, ж — схемы обработки отверстий
сверлом, зенкером и разверткой соответственно
щений стола и шпинделя позволяет в ряде случаев производить
полную обработку корпусной заготовки без ее переустановки.
Координатно-расточные станки — это станки высокой точно-
сти (прецизионные), их применяют для окончательной обработки
отверстий, когда требуется высокая точность их взаимного распо-
ложения. В условиях нормальной эксплуатации координатно-
расточный станок обеспечивает точность межосевых расстояний
69
до 0,004 мм в линейных координатах и до 5" в полярных координа-
тах с помощью специальных оптических устройств.
Многоцелевые станки сверлильно-фрезерно-расточные (рис. 2.11, г)
обладают широкими технологическими возможностями, что обе-
спечивается в них наличием инструментального магазина с
устройством автоматической смены инструмента в шпинделе и
системой ЧЛУ. Стол станка может периодически или непрерывно
поворачиваться, что позволяет обрабатывать заготовку с несколь-
ких сторон без переустановки. С танки могут иметь дополнитель-
ные устройства для автоматической смены заготовок, предвари-
тельно закрепленных на приспособлениях-спутниках.
Чтобы обеспечить нормальные условия для начала процесса ре-
зания, перед сверлением торец заготовки подвергают обязатель-
ной обработке: подрезке, центрованию или фрезерованию — в за-
висимости от типа станка, на котором обрабатывают отверстие.
Сверло, зенкер и развертка — мерные инструменты, так как
диаметральные размеры определяют диаметры обрабатываемых
отверстий. Однако при обработке этими инструментами (рис. 2.11,
д...ж) диаметр отверстия всегда получается немного большим, чем
диаметр инструмента. Такое явление называют разбивкой. Она
вызвана упругими отжатиями технологической системы из-за не-
уравновешенности сил резания на режущих кромках лезвий ин-
струмента; неперпендикулярностью оси шпинделя торцу обраба-
тываемого отверстия; несоосностью режущей части инструмента
и его хвостовика; нежесткостью инструмента (с увеличением его
вылета — длины консоли жесткость уменьшается); выделением
большого количества теплоты при обработке; релаксацией (вырав-
ниванием) остаточных напряжений в металле заготовки.
Для повышения точности обработки при сверлении отверстий
на сверлильных и расточных станках применяются кондукторные
втулки 1см. гл. 3), устанавливаемые в приспособлениях, называе-
мых кондукторами.
Более технологичными являются конструкции деталей, име-
ющие сквозные отверстия, что обеспечивает удобный вход и вы-
ход инструмента. Для уменьшения увода оси сверла (рис. 2.12, а)
ось отверстия должна быть перпендикулярна поверхности входа и
выхода сверла (рис. 2.12, б, в). При обработке на многоцелевых
станках с ЧПУ координаты осей отверстий необходимо простав-
лять от нулевой точки заготовки, относительно которой определя-
ется исходное положение инструмента.
Сверление отверстий в заготовках из труднообрабатываемых
сталей (коррозионно-стойкая, жаропрочная и др.« вызывает
70
Рис. 2.12. Нетехнологичная (а)
и технологичные (б, в) конструкции
сложности. Значительное количество теплоты, выделяемое при
сверлении и фактически целиком передающееся заготовке (свер-
ло и стружка находятся в заготовке), и низкая теплопроводность
металлов затрудняют процесс резания. Процесс резания можно
облегчить, если сверлу сообщить продольные ультразвуковые
колебания частотой 22...44 кГц. В момент импульса режущая
кромка сверла отрывается от обрабатываемого материала, и в
зазор попадает СОЖ, снижающая температуру заготовки и
сверла и отводящая теплоту. Для этого сверлильные станки осна-
щают ультразвуковыми головками или применяют специальные
станки.
Зенкерование отверстий подразделяют на черновое (при обра-
ботке литых или прошитых отверстий) и чистовое (при обработке
предварительно просверленных отверстий). Зенкеруют отверстия
диаметром до 120 мм. Черновое зенкерование обеспечивает 12-й и
13-й квалитеты точности диаметрального размера и шерохова-
тость поверхности Ra 12,5...25. Однократное скоростное зенкеро-
вание литых отверстий в заготовках из серого чугуна обеспечива-
ет 11-й квалитет точности и шероховатость Ra 3,2... 12,5, а чисто-
вое зенкерование после сверления — 10-й и 9-й квалитеты
точности и шероховатость Ra 6,3... 12,5. Для отверстий с d =
= 5...80 мм глубина резания t = 0,4...0,5 мм.
Зенкерование отверстий выполняют на станках тех же групп,
что и сверление.
Диаметр и прямолинейность оси отверстия, обработанного зен-
кером, снимающим небольшой припуск и направляемым тремя
или четырьмя ленточками, выдерживается точнее, чем при свер-
лении. Зенкер прочнее сверла, поэтому подачи при зенкеровании
могут быть больше, чем при сверлении. В то же время зенкер име-
ет большее число режущих кромок, что обеспечивает меньшую
толщину стружки, а следовательно, и меньшую высоту микроне-
ровностей обрабатываемой поверхности, чем при сверлении. Для
71
А (увеличено)
Г (увеличено)
повышения точности обработки при зенкеровании также приме-
няют кондукторные втулки.
Зенкеры бывают цельными (рис. 2.13, а) и насадными (рис. 2.13, б),
применяемыми для обработки отверстий диаметром более 32 мм.
72
Рис. 2.13. Основные элементы зенкера и развертки:
а — конструкция зенкера: L — общая длина; /раб — длина рабочей части; /ш — дли-
на шейки; /х — длина хвостовика; /р, /к — длины режущей и калибрующей частей;
/л — длина лапки; с — ширина ленточки; Dr — главное движение; (р — угол в плане;
а, у — задний и передний углы; со — угол наклона зуба; АВ — режущая кромка; б —
режущая часть насадного зенкера с напаянными твердосплавными пластинами:
d, — диаметры зенкера и посадочного конусного отверстия; / — длина; со — угол
наклона передней поверхности; f — ширина ленточки; в — развертка: /ц — длина
цилиндрического участка; /ок — длина участка с обратной конусностью; /н — длина
направляющей фаски; с — ширина ленточки
Насадные зенкеры имеют четыре винтовые канавки и, следова-
тельно, четыре режущие кромки. Такие зенкеры крепят на станке
с помощью оправки. Период стойкости зенкеров (15...80 мин) за-
висит от его диаметра.
Развертывание отверстий применяют как метод окончательной
обработки отверстий или как метод, предшествующий хонингова-
нию, тонкому растачиванию, притирке. В зависимости от требова-
ний, предъявляемых к точности отверстия, применяют предвари-
тельное, чистовое и тонкое развертывание. Предварительное раз-
вертывание обеспечивает 9-й и 10-й квалитеты точности и
шероховатость поверхности Ra 3,2...6,3, чистовое — 7-й и 8-й ква-
литеты точности и шероховатость поверхности Ra 1,6...3,2 мкм,
а тонкое — 5-й и 6-й квалитеты точности и шероховатость поверх-
ности Ra 0,4...0,8.
Развертывание отверстий можно производить на станках, на
которых выполняют сверление и зенкерование, а также на коор-
динатно-расточных станках. Поскольку развертывание не умень-
шает смещение оси (увод оси) отверстия, ему должно предшество-
вать зенкерование или растачивание отверстия. Отверстия диаме-
тром до 10 мм (под штифты или точные болты) развертывают
после сверления. Стандартная развертка (рис. 2.13, в), так же, как
и зенкер, имеет режущую часть длиной 1р, калибрующую часть
длиной 1К, шейку и хвостовик. На калибрующей части может вы-
полняться ленточка шириной с - 0,05...0,10 мм для калибрования
отверстия и повышения его точности. При обработке отверстий
деталей из конструкционных сталей передний угол развертки
у = 0, а задний угол а = 6... 8°.
Чтобы развертка при врезании работала одновременно всеми
лезвиями, с торца отверстия необходимо снять фаску. Для лучше-
го отвода стружки, что особенно важно при обработке вязких
труднообрабатываемых материалов, развертки выполняют с на-
73
клонными (винтовыми) лезвиями. Угол наклона лезвий равен
10... 45° (большие значения углов — для металлов с большей вязко-
стью |.
Развертки с винтовыми канавками применяют также при об-
работке отверстий, имеющих продольные канавки (например,
шпоночные пазы), так как каждый раз, когда прямое лезвие попа-
дает напротив канавки (выходит из работы), развертка под дей-
ствием сил резания смещается в сторону канавки, увеличивая тем
самым диаметр обрабатываемого отверстия (его разбивку). При
винтовом расположении лезвия перекрывают канавку по диагона-
ли, и резких изменений нагрузки на развертку не происходит.
Применяют также нечетное число лезвий с неравномерным угло-
вым шагом. При правом вращении шпинделя станка направление
лезвий должно быть левым, чтобы развертка не втягивалась в от-
верстие давлением стружки.
Отверстия с шероховатостью Ra 6,3 развертывают после свер-
ления с припуском по диаметру 0,3...0,5 мм; с Ra 3,2 — после зен-
керования с припуском 0,25...0,40 мм; с Ra 1,6 — после чернового
развертывания с припуском по диаметру 0,10...0,25 мм (меньшие
значения для d < 10 мм, большие — для d > 30 мм). Режимы обра-
ботки зависят от вида развертки, длины ее заборной части, мате-
риалов инструмента и заготовки и т.д. При обработке заготовок
из конструкционной стали развертками из быстрорежущей стали
подача составляет 2... 7 мм/об, а скорость резания 5...20 м/мин,
соответственно при обработке развертками с твердосплавными
пластинами 0,8...2,0 мм/об и 10...50 м/мин.
Три обработке сверлами, зенкерами и развертками в качестве
СОЖ дхя стальных заготовок применяют эмульсию или сульфо-
фрезол; для чугунных заготовок и заготовок из цветных металлов
и сплавов обработку можно вести с охлаждением эмульсией или
керосином, а также без охлаждения.
В крупносерийном и массовом производстве часто применяют
комбинированные инструменты: сверло-зенкер, двухступенчатое
сверло и сверло-развертку, позволяющие сократить время выпол-
нения операции совмещением нескольких переходов.
Растачивание отверстий широко применяют при обработке
точных отверстий на токарных, горизонтально- и координатно-
расточных станках, поскольку при обработке резцами удается по-
лучить наименьшее отклонение оси отверстия в пространстве (ис-
править увод оси в пролитых и прошитых отверстиях в заготов-
ках, а также после сверления). Режимы резания при растачивании
отверстий определяют исходя из характера обработки, материа-
74
лов инструмента и заготовки, требуемой точности и качества по-
верхности детали.
Черновое растачивание выполняют с глубиной резания 3... 6 мм,
подачей 0,5... 1,2 мм/об, скорости резания 60...90 м/мин для рез-
цов из быстрорежущей стали и 100... 150 м/мин для твердосплав-
ных.
Чистовое растачивание выполняют с глубиной резания 0,3...
0,8 мм, подачей 0,2...0,3 мм/об, скоростью резания 100... 180 м/мин
для резцов из быстрорежущей стали и 150...250 м/мин для твердо-
сплавных.
Тонкое отделочное точение выполняют на координатно-
расточных или алмазно-расточных станках с глубиной резания
0,05...0,10 мм, подачей 0,05...0,12 мм/об и скоростью резания бо-
лее 180 м/мин. Точность отверстий при растачивании зависит от
режимов обработки: черновое растачивание обеспечивает И ... 13-й
квалитеты точности и шероховатость поверхности Ra 6,3...25; чи-
стовое — 8... 10-й квалитеты точности и шероховатость поверхно-
сти Ra 1,0...6,3, тонкое — 5...7-й квалитеты точности и шерохова-
тость поверхности Ra 0,4... 1,6.
При растачивании отверстий применяют расточные резцы раз-
личной конструкции, изготавливаемые из быстрорежущей стали
или с пластинами из твердого сплава.
Отверстия диаметром d до 70 мм и длиной 1 до 150 мм при соот-
ношении 1/d < 5 обрабатывают резцами, установленными в суп-
порте (рис. 2.14, а). При обработке глухих отверстий одновремен-
но подрезают внутренние уступы с поперечной (рис. 2.14, б) или
продольной (рис. 2.14, в) подачей. Отверстия диаметром более
70 мм и длиной свыше 150 мм при соотношении 1/d < 5 растачива-
ют резцами, закрепленными в расточных оправках. При растачи-
вании сквозных отверстий резец устанавливают перпендикулярно
оси оправки |рис. 2.14, г), глухих — под углом 45...60° (рис. 2.14, д).
Расточные резцы устанавливают консольно, поэтому очень важно
обеспечить их достаточную жесткость. На рис. 2.15, а показан рас-
точный резец с твердосплавной пластиной. Через отверстие 2 в
корпус 3 резца под давлением подается СОЖ. Расстояние от хво-
стовика до вершины режущей кромки f равно половине мини-
мального диаметра ,Dnil[1 обрабатываемого отверстия. При обработ-
ке глухих отверстий угол резца в плане <р = 90 или 93°, а при обра-
ботке сквозных отверстий при достаточной жесткости резца и
отсутствии вибраций угол <р = 45...60°.
Для обработки отверстия с соотношением 1/d > 5 применяют
расточные головки с направляющими колодками. Закрытые от-
75
верстия, например камеры валков, обрабатывают специальными
расточными головками, в которых после ввода инструмента в от-
верстие вершина резца выдвигается на требуемый размер рычаж-
ным или другим механизмом.
При обработке отверстий на станках токарной группы заготов-
ки устанавливают в трех-, четырехкулачковых, цанговых и других
патронах чрис. 2.14, е). Для повышения точности при обработке
.длинных нежестких заготовок применяют неподвижные люнеты
 рис. 2.14, ж), закрепляемые на направляющих станка.
Обработку отверстий в корпусных деталях на горизонтальных
расточных станках выполняют расточными головками с резцами,
установленными в оправках консольного типа или в расточных
оправках (борштангах). Схема крепления расточных инструмен-
тов в резцовых головках представлена на рис. 2.15, б. Резцовые го-
ловки 3...5 закрепляют в пазах 8 типа «ласточкин хвост», располо-
женных в державках 9. Вылет резца 1, закрепленного в корпусе
головки 3 при настройке на диаметр D растачиваемого отверстия
регулируют гайкой 2 со шкалой и нониусом с ценой деления
0,01 мм. Многорезцовые головки применяют для чернового и чи-
стового растачивания, однорезцовые — для чистового. У резцовых
головок цена деления шкалы регу^лировочной гайки составляет
0,01 мм, а цена деления нониуса 0,001 ...0,002 мм.
Оправку применяют для обработки коротких отверстий, рас-
положенных вблизи шпинделя. Ее жестко соединяют со шпинде-
Рис. 2.14. Схемы растачивания:
а, г — сквозных отверстий; б, в — глухих отверстий; д — на токарном станке; е —
в трехкулачковом патроне; ж — с люнетной стойкой; 7 — державка; 2 — патрон;
3 — люнетная стойка; Ог — главное движение; Ds — движение подачи; ф, ф-j — углы
резца в плане
76
fimin
a
Рис. 2.15. Расточный инструмент:
а — расточный резец: 1 — режущая пластина; 2 — отверстие для подвода СОЖ: 3 —
корпус; 4 — винт; / — длина резца; h — расстояние от поверхности хвостовика до вер-
шины кромки; f — расстояние от оси хвостовика до вершины кромки; ф — угол в плане;
Dmin— минимальный диаметр растачиваемого отверстия; б — система крепления рас-
точных инструментов: 1 — расточный резец; 2 — регулировочная гайка; 3...5 — рез-
цовые головки с настройкой на размер D растачиваемого отверстия; 6,7 — режущие
пластины; 8 — пазы для крепления; 9 — державка с габаритной длиной L
лем с помощью конуса. Для обработки длинных отверстий (1/d > 5)
или отверстий, расположенных в двух стенках заготовки, приме-
няют борштанги, направляемые втулкой люнетной стойки. Бор-
77
штангу соединяют со шпинделем станка шарнирно. Поскольку в
стенках корпусных деталей располагается несколько отверстий,
одной из важнейших задач является совмещение оси первого от-
верстия с осью шпинделя. Совмещение производят по накернен-
ным разметочным рискам по линейке или специальным центро-
искателем (накернивают оси симметрии отверстия и границы об-
работки на торцах стенок), иногда используют координатные
шаблоны. Совмещение оси шпинделя с осями последующих от-
верстий осуществляют перемещением стола и шпинделя. При рас-
тачивании отверстий борштангой задача усложняется необходи-
мостью совмещения оси шпинделя с осью опоры задней стойки 9
(см. рис. 2.11, в).
Заданные межосевые расстояния обеспечивают перемещением
стола или шпиндельной бабки. Допуски на межосевое расстояние
следующие: при отсчете по линейке с нониусом — 0,3 мм, по ли-
нейке с оптическим устройством — 0,1 мм, по индикатору и штих-
масу — 0,05 мм, по упорам и фиксаторам — 0,2 мм.
На станках с ЧПУ точный отсчет заданного перемещения ин-
струмента (шпинделя) или стола осуществляют по программе, при
этом заготовку ориентируют на столе станка, совмещая точки от-
счета размеров с началом координат станка. Точность межосевых
расстояний обеспечивают в пределах ±0,015 мм.
На станках с ЧПУ (многоцелевых станков) применяется только
жесткий консольный инструмент — резцовые оправки или голов-
ки, что отвечает условиям частой автоматической смены инстру-
ментов в ходе операции.
При растачивании отверстий на горизонтально-расточном
станке для направления режущего инструмента применяют кон-
дукторные втулки. Для консольных оправок (рис. 2.16, а) кон-
дукторные втулки располагают до или после растачиваемого от-
верстия (рис. 2.16, б), для борштанг используют две кондуктор-
ные втулки (рис. 2.16, в). Втулки (неподвижные и вращающиеся1
размещают в кондукторных приспособлениях, в которых уста-
навливают обрабатываемую заготовку. Для удобства перемеще-
ния оправок и борштанг в кондукторных втулках предусмотре-
ны канавки, обеспечивающие свободное прохождение выступа-
ющего резца или оправки, и ступенчатые борштанги (см. рис.
2.16, в) с перепадом диаметров d61 > d62> d63> 2h, где h — вылет
резца.
От диаметра оправки или борштанги и вылета резца h зависит
настроечный размер и, следовательно, размер обрабатываемого
отверстия. В связи с этим диаметры оправок и борштанг обраба-
78
1
б
в
Рис. 2.16. Растачивание отверстий на горизонтально-расточном станке:
а — консольной оправкой; б — консольной оправкой с опорной втулкой; в — двухопор-
ной борштангой; г — технологичное выполнение отверстий в заготовке; 7 — оправка;
2 — заготовка; 3 — кондукторная втулка; 4 — борштанга; don, dBJ — диаметры со-
ответственно оправки и оправки под направляющую втулку; с/б1... d63 — диаметры
борштанги; Dr — главное движение; Ds — движение подачи; D^...D3 — диаметры
соосных поверхностей
79
тывают по 6-му и 7-му квалитетам точности с шероховатостью
Ra 0,8... 1,6, а вылет резца измеряют специальным устройством,
установленным на оправку.
При обработке корпусных деталей помимо выполнения общих
требований к технологичности конструкций деталей необходимо:
 чтобы при обработке ступенчатых соосных поверхностей, рас-
положенных в разных стенках, их диаметры располагались в
виде елочки, т. е. самый большой диаметр должен быть со сто-
роны подвода инструмента —	> D2 > D3 (рис. 2.16, г);
 предусматривать параллельное расположение осей обрабаты-
ваемых отверстий, избегая пересечения отверстий.
Протягивание сокращает маршрут обработки отверстия, так
как протяжка заменяет комплект инструментов (например, зен-
кер или расточный резец и развертку). Протягиванием обрабаты-
вают сквозные отверстия, причем протягивать можно не только
цилиндрические отверстия, но и квадратные, многогранные, шли-
цевые, отверстия с пазами и др. Диапазон диаметров протягивае-
мых отверстий 5...400 мм, а длина до 10 м. Чаще всего протягива-
ют отверстия диаметром 10...75 мм и с длиной, не превышающей
три диаметра. Протягиванием обрабатывают все виды металлов и
пластмасс, допускающих обработку резанием. Производитель-
ность протягивания в 3 —12 раз выше производительности дру-
гих методов обработки (развертывание, шлифование и др.). Ско-
рость протягивания лимитируется требуемым качеством обраба-
тываемой поверхности, обычно принимают v = 1...5 м/мин.
Движение подачи при протягивании как самостоятельное движе-
ние инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи
Sz принимают толщину слоя материала, срезаемого отдельным зу-
бом (разность высот двух соседних зубьев протяжки), таким об-
разом, Sz является одновременно и глубиной резания. Величина
подачи в основном зависит от обрабатываемого материала, кон-
струкции протяжки и жесткости заготовки и составляет 0,01...
0,20 мм/зуб.
Черновое протягивание пролитых или прошитых отверстий за-
готовок обеспечивает точность диаметральных размеров отвер-
стий 10-го и 11-го квалитетов при шероховатости поверхности
Ra 3,2... 12,5, а чистовое (после сверления или зенкерования) —
6...9-го квалитетов при шероховатости поверхности Ra 0,4...3,2.
. фотягивание отверстий осуществляют на протяжных станках,
которые по характеру работы подразделяют на станки внутренне-
го и наружного протягивания, а по расположению инструмента —
на горизонтальные и вертикальные.
80
Рис. 2.17. Протягивание:
а — общий вид горизонтально-протяжного станка: 1 — станина; 2 — силовой гидро-
цилиндр; 3 — неподвижный кронштейн; 4 — втулка с патроном; 5 — вспомогательный
патрон; б — общий вид вертикально-протяжного станка: 1 — основание; 2 — тумба;
3 — стол; 4 — приспособление для установки заготовки; 5 — каретка; 6 — стойка с
вертикальными направляющими; 7 — привод; в, г — соответственно горизонтальная
и вертикальная схемы протягивания отверстий: 7 — заготовка; 2 — протяжка; 3 —
снимаемый слой материала; v — скорость протягивания; д — общий вид протяжки:
/-I — длина замковой части; /2 — длина соединительной шейки; /3 — длина передней
направляющей; /4 — длина режущей части; /5 — длина калибрующей части; /6 — дли-
на задней направляющей; е — режущий зуб протяжки: f — ленточка зуба; Срз — шаг
зубьев; Sz — глубина снимаемого слоя на один зуб; а, у — задний и передний углы
зуба соответственно
Общий вид горизонтально-протяжного станка представлен на
рис. 2.17, а. В полой части станины 1 коробчатой формы смонти-
рованы основные агрегаты гидравлического привода с силовым
гидроцилиндром 2. Шток цилиндра связан с рабочими салазками,
перемещающимися вдоль оси станка. На конце штока расположе-
на втулка 4 с патроном. Приспособление для установки заготовки
и сама заготовка упираются в неподвижный кронштейн 3 стани-
ны. При полном цикле прямого хода осуществляются подвод про-
81
тяжки, замедленный рабочий ход, рабочий ход для обрабатываю-
щих зубьев и замедленный ход для калибрующих зубьев, при об-
ратном ходе выполняют замедленный ход и отвод протяжки.
Вертикально-протяжный станок для внутреннего протягивания
(рис. 2.17, б) состоит из основания 1, тумбы 2, на которой смонти-
рован стол 3. На столе в приспособлении 4 устанавливают и закре-
пляют заготовку. Протяжки крепят инструментальными плитами
к каретке 5, перемещающейся по вертикальным направляющим
стойки 6. При ходе протяжки вниз выполняют рабочий ход, а при
ходе вверх — холостой. Обычно станок имеет два стола и две ка-
ретки, работа которых согласована: одна выполняет рабочий ход,
другая — холостой.
При протягивании отверстия протяжкой сверху вниз исключа-
ется влияние массы протяжки на форму и размеры отверстия,
улучшаются условия ее охлаждения, установка заготовки упроща-
ется, а захват протяжки патроном осуществляется автоматически.
Протяжка при обработке направляется обрабатываемой поверх-
ностью, поэтому заготовку устанавливают свободно и ее прижи-
мает силой протягивания к торцу приспособления (рис. 2.17, в, г).
Если торец отверстия заготовки не обработан, для ее установки
применяют приспособления со сферической опорной поверхно-
стью. Заготовку в этом случае самоустанавливают (центрируют)
по оси протяжки. Поскольку протяжка — «плавающий» инстру-
мент, для того чтобы процесс врезания зубьев протя жки протекал
нормально, на торце отверстия выполняют заходную фаску
(1,0...2,5 мм на 45°) в зависимости от диаметра протягиваемого от-
верстия.
Протяжки длиной 700... 1 700 мм состоят из следующих элемен-
тов фис. 2.17, д):
	из замковой части (хвостовик) длиной Ц для закрепления про-
тяжки в патроне тянущего устройства станка;
	шейки длиной 12 для соединения замковой части с передней на-
правляющей частью;
	передней направляющей части длиной /3 с направляющим ко-
нусом для центрирования обрабатываемой заготовки в начале
процесса резания;
	режущей части длиной 74 для срезания припуска (состоит из ре-
жу щих зубьев (рис. 2.17, е), высота которых увеличивается на
толщину срезаемого слоя);
	калибрующей части длиной 15 для придания обработанной по-
верхности окончательных размеров, необходимой точности и
шероховатости. Калибрующая часть состоит из калибрующих
82
зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и раз-
мерам последнего режущего зуба;
	задней направляющей части длиной 76 для направления и под-
держания протяжки от провисания в момент выхода последних
зубьев калибрующей части из отверстия.
Зубья на калибрующей части имеют одинаковый диаметр, их вы-
сота и шаг должны быть меньше высоты и шага режущих зубьев.
Передний угол режущих и калибрующих зубьев у = 5... 20г (большее
значение для мягких материалов). Задний угол режущих зубьев а ~ 3 ’,
а калибрующих — 30°. Малые задние углы увеличивают ресурс рабо-
ты протяжки: при переточке изношенных зубьев по передней по-
верхности при малых углах а их диаметр уменьшается медленнее.
Стандартные протяжки изготовляют из быстрорежущих и высо-
колегированных конструкционных сталей, например марки ХВГ.
Для облегчения образования стружки на режущих зубьях вы-
полняют стружкоделительные канавки. Шаг режущих зубьев 1р
протяжки определяют в зависимости от длины протягиваемой по-
верхности с учетом того, что в резании должно участвовать не ме-
нее трех зубьев.
Качество протянутой поверхности улучшают различными спо-
собами, например уменьшением скорости протягивания. Посколь-
ку меньший параметр шероховатости поверхности достигается
при скорости 1...2 м/мин, протяжные станки снабжают устрой-
ствами, автоматически переключающими станок на малую ско-
рость, когда начинают работу зачистные зубья.
Для обработки нескольких поверхностей одной детали (напри-
мер, отверстия и шлицов) используют комбинированные протяж-
ки с различными рабочими зубьями, предназначенными для обра-
ботки разных поверхностей. Для упрочнения обработанных по-
верхностей и уменьшения их шероховатости используют
специальные протяжки с выглаживающими зубьями, не имеющи-
ми режущих кромок. Диаметр таких зубьев несколько больше диа-
метра калибрующих зубьев. В сборных протяжках выглажива-
ющие зубья (их число от 2 до 5) выполняют из твердого сплава.
Специальные протяжки, предназначенные для обработки по-
верхностей нестандартного размера или формы, могут выполнять-
ся целиком сборными из колец, закрепленных на корпусе в форме
оправки, и изготовленных из быстрорежущей стали пли твердого
сплава. 3 вердосплавные протяжки могут работать с более высоки-
ми скоростями резания и обеспечивают большую стойкость, осо-
бенно при обработке заготовок из труднообрабатываемых сталей
и их сплавов.
83
Прошивание как метод окончательной обработки отверстий
обеспечивает 6-й и 7-й квалитеты точности диаметральных разме-
ров при шероховатости поверхности Ra 0,4... 1,6. Прошивание
применяют для исправления формы отверстий шестерен и втулок
после выпрессовки из них оправок, с помощью которых устанав-
ливают на станке, и после термической обработки заготовок (при
твердости заготовок не более 40...45 HRC).
Прошивание осуществляют на прессах. Прошивка длиной
400...700 мм |не более 1...5 диаметров отверстий) имеет только ка-
либровочные зубья, а хвостовик и шейка у нее отсутствуют. При
обработке пуансон проталкивает прошивку через отверстие заго-
товки, установленной в приспособлении на столе пресса.
ОБРАБОТКА ПЛОСКОСТЕЙ РЕЗАНИЕМ
Обработку плоскостей выполняют на фрезерных, строгальных
и протяжных станках.
Фрезерование плоскостей, пазов и уступов выполняют фреза-
ми различных конструкций (цилиндрическими, торцевыми, диско-
выми, концевыми и др.) на станках фрезерной группы (вертикально-
фрезерных, горизонтально-фрезерных, с ЧПУ, продольно-фрезер-
ных и др.) и на многоцелевых станках.
Фрезерные станки предназначены для обработки плоских и
фасонных поверхностей. Главным движением у фрезерных
станков является вращение фрезы, а движение подачи пред-
ставляет собой перемещение заготовки относительно фрезы.
В зависимости от расположения узлов (компоновки i фрезерные
станки бывают консольные и бесконсольные. Основным отличи-
ем первых является наличие консоли 1 (рис. 2.18), перемещаю-
щейся по вертикальным направляющим станины 2. На консоли
размещены салазки 3 поперечного перемещения, по верхним
направляющим которых перемещается несущий стол 4. На сто-
ле в приспособлении закрепляют обрабатываемую заготовку.
Широкоуниверсальные станки (рис. 2.18, а) имею! дополни-
тельную шпиндельную головку 7, смонтированную на выдвига-
ющемся хоботе 6, которая может поворачиваться на любой угол
в горизонтальной плоскости. На станине горизонтально-
фрезерного станка (рис. 2.18, б) смонтирован хобот о, несущий
поддерживающую серьгу 9, в отверстие которой устанавливают
второй конец оправки с фрезами для обеспечения жесткости
системы.
84
Рис. 2.18. Консольно-фрезерные станки:
а — широкоуниверсальный: б — горизонтальный; в — вертикальный; 1 — консоль; 2 —
станина; 3 — салазки поперечного перемещения; 4 — стол; 5 — шпиндель; 6 — хобот;
7 — дополнительная шпиндельная головка; 8 — шпиндельная головка; 9 — серьга
Шпиндельная головка 8 вертикально-фрезерного станка (рис.
2.18, в) может поворачиваться в вертикальной плоскости, что обе-
спечивает обработку наклонных плоскостей.
У бесконсольных фрезерных станков салазки, несущие стол,
перемещаются по горизонтальным направляющим, а шпиндель-
ная бабка с фрезой перемещается в вертикальном направлении по
направляющим стойки. Для обработки крупногабаритных деталей
применяют продольно-фрезерные станки (одно- и двухстоечные),
в которых стол перемещается по направляющим станины, а шпин-
дельные головки (у двухстоечного станка их четыре) — по направ-
ляющим стоек вертикально (две головки) и по направляющим по-
перечины (траверсы) горизонтально (две головки). Сама траверса
перемещается по направляющим стоек вертикально.
Различные схемы фрезерования показаны на рис. 2.19. Торце-
вые фрезы применяют для обработки больших открытых плоских
поверхностей, набор цилиндрических, прорезных и угловых фрез,
закрепленных на одной оправке, — для обработки сложных про-
филей, фасонные фрезы — для обработки сложнопрофилирован-
ных поверхностей, концевые и дисковые — дли обработки пазов и
уступов.
При обработке фрезами различают черновое, получистовое и
чистовое фрезерование, а при обработке торцевыми фрезами еще
и тонкое фрезерование.
Черновое фрезерование применяют для обработки отливок и
поковок, припуск на предварительную обработку которых превы-
85
шает 3 мм. Черновое фрезерование плоских поверхностей обеспе-
чивает отклонение от плоскостности 0,15...0,30 мм на 1 м длины и
шероховатость Ra 12,5...25.
Полу чистовое фрезерование используют для уменьшения по-
грешностей геометрических форм, пространственных отклонений
и высоты микронеровностей, обеспечивая отклонение от плоскост-
ности 0,1 ...0,2 мм на 1 м длины и шероховатость Ra 6,3... 12,5.
Чистовое фрезерование применяют в качестве окончательной
обработки либо перед последующей отделочной обработкой. Чи-
стовое фрезерование позволяет получить отклонение от плоскост-
ности 0,04...0,08 мм на 1 м длины поверхности и шероховатость
Ra 1,6...6,3.
Тонкое фрезерование осуществляют как метод окончательной
обработки плоских поверхностей торцевыми фрезами с припу-
Под
Рис. 2.19. Схемы фрезерования:
а — периферией цилиндрической фрезы; б — встречное; в — попутное; г — торцем
фрезы; д — дисковой фрезой; е — концевой фрезой: ж — дисковой фрезой сегмент-
ного шпоночного паза; з — пазовой фрезой; и — угловой фрезой; к — сверлопазо-
вой фрезой; л — схема настройки фрезы по габариту; 7 — заготовка: 2 — фреза;
3 — габарит; Dr, Ds — главное движение и движение подачи; 13 — размер заготовки;
С — глубина фрезерования; Sz — подача на зуб фрезы
86
ском в пределах 0,2...0,5 мм. Тонкое фрезерование обеспечивает
отклонение от плоскостности 0,02...0,04 мм на 1 м длины, шерохо-
ватость Ra 0,4...3,2 и выполняют на станках повышенной точно-
сти. При использовании точных заготовок (с припуском на обра-
ботку менее 2 мм) выполняют однократное фрезерование, которое
обеспечивает отклонение от плоскостности 0,06...0,10 мм на 1 м
длины и шероховатость Ra 3,2... 12,5. Применяя скоростные режи-
мы при фрезеровании, можно уменьшить высоту микронеровно-
стей в 1,5—2,5 раза.
Режимы обработки зависят от вида и материала фрезы, геоме-
трии ее режущей части, обрабатываемого матергтала. На фрезер-
ных станках, как правило, инструмент вращается, а заготовка име-
ет прямолинейное или круговое (карусельно-, барабанно-фрезер-
ные станки) движение подачи. При черновом фрезеровании подача
равна 0,1 ...0,4 мм/зуб, при чистовом — 0,08...0,15 мм/зуб, при тон-
ком — 0,03...0,05 мм/зуб, соответственно скорости резания состав-
ляют 20...30; 60... 170; 180 м/мин и более. При обработке заготовок
из труднообрабатываемых металлов и сплавов скорости резания
уменьшают в 1,5 — 8 раз. При этом, чтобы не снижать производи-
тельность обработки, применяют плазменное фрезерование.
Существует два способа цилиндрического и торцевого фрезе-
рования:
встречное — против движения подачи, когда направление ско-
рости движения подачи противоположно направлению скоро-
сти главного движения резания (рис. 2.19, б);
 попутное — по направлению движения подачи, когда направ-
ления скорости движения подачи и главного движения резания
совпадают (рис. 2.19, в).
При встречном фрезеровании нагрузка на зуб фрезы возрас-
тает от нуля до максимума, при этом сила, действующая на заго-
товку, стремится оторвать ее от стола станка, что приводит к ви-
брации и увеличению шероховатости обрабатываемой поверхно-
сти. Преимуществом встречного фрезерования при черновой
обработке является работа зубьев фрезы «из-под корки», фреза
подходит к твердому поверхностному слою (например, у отливок
из серого чугуна, имеющих твердую перлитную корку) снизу и от-
рывает стружку при подходе к точке А юм. рис. 2.19, б).
При попутном фрезеровании зуб фрезы сразу начинает сре-
зать слой максимальной толщины и подвергается максимальной
нагрузке (см. рис. 2.19, в), что исключает начальное проскальзыва-
ние зуба, уменьшает износ фрезы и шероховатость обработанной
поверхности. Сила, действующая на заготовку, прижимает ее к
87
столу станка, что уменьшает вибрацию и соответствует условиям
чистовой обработки. Однако для осуществления попутного фрезе-
рования требуется устройство, компенсирующее зазоры в меха-
низме подачи станка (на станках с обычной гайкой ходового винта
рекомендуется встречное фрезерование).
Фреза — многолезвийный вращающийся режущий инстру-
мент, состоящий из корпуса, крепежно-присоединительной и ра-
бочей части. Фрезы могут быть цельными, составными и сборны-
ми. По способу крепления фрезы подразделяют на насадные (рис.
2.19, а, д, ж, и) и хвостовые (рис. 2.19, г, е, к, з). Крутящий момент
передается насадным фрезам шпонкой, а хвостовым — самотор-
мозящими конусами или патронами различной конструкции.
Рабочую (режущую) часть фрез изготовляют из быстрорежу-
щих сталей, твердых сплавов, керамики и СТМ. Быстрорежущие
стали используются для изготовления цельных цилиндрических и
концевых фрез небольшого диаметра, сварных концевых фрез с
диаметром не более 8 мм и сборных фрез. Из твердых сплавов из-
готовляют цельные фрезы диаметром до 12 мм, а также составные
и сборные фрезы. Пластинами из режущей керамики и СТМ осна-
щают сборные фрезы. Пример крепления пластин в корпусе фре-
зы показан на рис. 2.20, а.
Корпуса фрез изготовляют из конструкционных сталей.
Торцевыми фрезами с такими пластинами можно выполнять чи-
стовую обработку заготовок из закаленной стали, чугуна повышен-
ной твердости и цветных металлов. Скорость фрезерования фреза-
ми с пластинами из минералокерамики возрастает до 350 м/мин
(для заготовок из серого чузутта твердостью 500 НВ), до 750 м/мин
(для заготовок из улучшенной стали), до 150 м/мм (для заготовок
из стали твердостью 60 HRC). При использовании пластин из син-
тетического алмаза скорость фрезерования заготовок из алюми-
ниевых сплавов может достигать 1 500 м/мин. Размер пластины
(длина или диаметр для круглых пластин) выбирают с учетом глу-
бины резания и утла <р (см. рис. 2.20, а). Длина режущей кромки
пластины должна быть больше ширины срезаемого слоя.
Толщину пластины при обработке конструкционных сталей и
чугунов ориентировочно назначают в зависимости от толщины
срезаемого слоя:
Толщина пластины, мм.....3	4	5,5	6,35
Максимальная толщина
срезаемого слоя, мм....До	0,15 До 0,2 До 0,3 До 0,6
Настройка фрез на заданный размер обработки производится:
88
Рис. 2.20. Сборные фрезы со сменными пластинами:
а — торцевая фреза: 1 — корпус; 2 — державка; 3, 5,8 — винты; 4 — твердосплавная
режущая пластина; 6 — опорная пластина; 7 — клин; АВ — главная режущая кромка;
Ф, фч — главный и вспомогательный углы в плане; у, уф — передний и фасочный углы;
а — задний угол; s — угол при вершине; X — угол наклона кромки; у0 — осевой перед-
ний угол; /0 — длина дополнительной кромки; гв — радиус при вершине; б — концевая
фреза с винтовым расположением пластин: 1 — заготовка; 2 — твердосплавные пла-
стины; 3 — корпус; Г) — диаметр фрезы; L — длина фрезы; d — диаметр хвостовика;
/р — длина рабочей части фрезы; b, h — размеры уступа детали; <о — угол наклона
винтовых канавок
	по разметочным рискам на заготовке при ее индивидуальной
выверке на столе фрезерного станка;
	по эталону (высотке или габариту), установленному на приспо-
соблении, при обработке партии заготовок (рис. 2.19, л).
По высотке устанавливается одна координата z — высота поло-
жения фрезы, а по габариту — две координаты: z и х (или у). На-
стройка производится с помощью щупа, размещаемого между эта-
лоном и вершиной зуба фрезы. Применяя различные по толщине
89
щупы можно использовать одни и те же эталоны для черновой и
чистовой обработки. Это дает возможность учесть при настройке
величину износа зубьев фрезы и упругие отжатия технологиче-
ской системы. При обработке заготовок набором дисковых фрез
на горизонтально-фрезерных станках настройку фрез выполняют
вне станка с помощью мерных колец, расположенных между их
торцевыми поверхностями. Для более тонкой настройки набора
фрез целесообразно использовать регулировочные кольца.
Уступы, пазы и проушины обрабатывают дисковыми или кон-
цевыми фрезами. Выбор варианта зависит от конструкции дета-
ли — глубины обрабатываемой поверхности и возможности сво-
бодного выхода фрезы. Концевыми фрезами (рис. 2.20, б) обраба-
тывают открытые пазы (см. рис. 2.19, е' с продольной подачей на
всю глубину. Для обработки закрытых пазов (карманов) предвари-
тельно на глубину паза сверлят отверстие с диаметром, равным
ширине паза, а затем вводят в отверстие концевую фрезу и с про-
дольной подачей выполняют обработку на заданной длине.
Применение сверлопазовых фрез (см. рис. 2.19, к) обеспечива-
ет возможность комбинированной обработки: сначала с верти-
кальной подачей на глубину паза, а затем с продольной подачей на
его длину. Шпоночные пазы закрытого типа на валах обрабатыва-
ют на шпоночно-фрезерных станках двухзубой концевой фрезой
по челночной схеме с ручной или автоматической осевой (верти-
кальной) подачей в конце каждого продольного хода фрезы
(см. рис. 5.3, а).
При обработке заготовок фрезерованием к конструкциям дета-
лей предъявляются определенные требования:
	желательно, чтобы торцы всех бобышек, фланцев и выступов
располагались в одной плоскости (рис. 2.21, а), поскольку при
фрезеровании выступов разной высоты (рис. 2.21, б) приходит-
ся поднимать и опускать стол станка и брать для обработки
фрезу меньшего диаметра, что снижает производительность;
	высота выступов (бобышек) должна быть больше максималь-
ных припусков на обработку их торцев, иначе может произой-
ти врезание фрезы в поверхность, не подлежащую обработке;
	конструкция детали должна обеспечивать возможность одно-
временной обработки нескольких заготовок на станке (рис.
2.21, ж). Конструкция, показанная на рис. 2.21, з, менее техно-
логична, так как не обеспечивает безударный съем стружки;
	при обработке закрытых шпоночных пазов необходимо, чтобы
их радиусы R, г и 7?фр (рис. 2.21, в, г, е) соответствовали стан-
дартным размерам фрез;
90
	следует предусматривать открытые пазы (рис. 2.21, р|, их про-
ще изготовить и можно фрезеровать дисковыми фрезами с
большими режимами обработки. При обработке закрытых па-
зов (рис. 2.21, е) нужно предварительно засверливать отверстие
для входа концевой фрезы.
Строгание плоскостей выполняют резцами на поперечно- и
продольно-строгальных станках. Разновидностью строгания явля-
ется долбление, при котором главное возвратно-поступательное
движение резания совершается в вертикальной плоскости. Схемы
обработки на строгальных и долбежных станках показаны на рис.
2.22. Процесс резания при строгании прерывистый, а удаление
материала происходит только при рабочем ходе. Во время обрат-
ного (холостого) хода резец приподнимается над обрабатываемой
поверхностью и строгания не производит. Прерывистость процес-
са обработки способствует охлаждению инструмента при строга-
нии заготовки, что в большинстве случаев исключает применение
СОЖ.
Поскольку прерывистость резания приводит к значительным
динамическим нагрузкам, строгание выполняют с умеренными
Рис. 2.21. Технологичность конструкций при фрезеровании:
а, д, ж — технологичные конструкции; б, е, з — нетехнологичные конструкции; в — паз
под дисковую фрезу; г — паз под шпоночную фрезу; г, R, Рфр — радиусы пазов
91
Рис. 2.22. Схемы строгания и долбления:
а, б, в — соответственно горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостей;
г — паза; д — плоскостей станины на продольно-строг альном станке: 7 — стол;
2 — пластины; 3 — заготовка; 4 — суппорт; 5 — резцы; Drp, DrB — главное движение
соответственно рабочее и вспомогательное (обратный ход]; Ds — движение подачи;
DSnon, DSb, DSh — движение подачи соответственно поперечное, вертикальное и на-
клонное
скоростями. Скорость чернового строгания 5...30 м/мин при по-
перечной подаче 0,8... 1,5 мм/дв.ход и глубине резания до 10 мм.
Черновое строгание обеспечивает отклонение от прямолиней-
ности 0,30...0,15 мм на 1 м длины, а шероховатость поверхности
Ra 12,5. Чистовое строгание применяют как окончательный метод
обработки после чернового строгания или фрезерования или как
метод промежуточной обработки перед последующей отделочной.
Скорость чистового строгания 15... 25 м/мин, подача 3... 20 мм/дв. ход
при глубине резания 0,1... 1,0 мм. При чистовом строгании откло-
нение от прямолинейности составляет 0,03...0,05 мм на 1 м длины,
а шероховатость поверхности Ra 3,2... 1,6. Тонкое строгание вы-
полняют широкими резцами с малыми глубинами резания
(0,05...0,20 мм), при этом отклонение от прямолинейности состав-
ляет 0,02... 0,04 мм на 1 м длины, а шероховатость Ra 0,4... 0,8. Стро-
гание — это менее производительный процесс, чем фрезерование,
и применяется в основном для обработки плоскостей, имеющих
большую протяженность (длину) при малой ширине или глубине
(направляющие станин, кареток станков, координатных столов
92
и т.п.). Чаще всего строгание применяют в условиях мелкосерий-
ного производства. Долбление внутренних пазов и канавок вы-
полняют в глухих отверстиях, когда невозможно использовать
протяжку. В этом случае в конструкции детали необходимо преду-
смотреть канавку для выхода резца.
Протягивание плоскостей применяют в основном в массовом
производстве (например, на автомобильных заводах набором сег-
ментных протяжек обрабатывают наружную поверхность крыш-
ки шатуна).
Протягивание выполняется на наружно-протяжных станках го-
ризонтальной или вертикальной компоновки. Последние имеют
ряд преимуществ, поскольку имеют высокую производительность
и занимают относительно небольшую площадь, в них обеспечива-
ется хорошее охлаждение инструмента, так как направления дви-
жения СОЖ и протяжки совпадают (сверху вниз). Различные схе-
V
Рис. 2.23. Схемы наружного протягивания:
а — плоского неподвижной заготовки; б — плоского подвижной заготовки; в — зубь-
ев колеса: 7 — обрабатываемая заготовка; 2 — протяжка; 3 — снимаемый слой
металла; v — скорость протягивания; г — наружная сборная протяжка: 7 — заготовка;
2 ...4 — срезаемые слои; 5, 8, 9 — отдельные протяжки; 6 — прокладки; 7 — корпус
протяжки; 10 — винт
93
мы наружного протягивания представлены на рис. 2.23. Наиболее
эффективно применение нескольких протяжек, закрепленных в
одном корпусе. На рис. 2.23, г показана наружная сборная протяж-
ка, в которой протяжки 5, 8, 9, закрепленные винтами в корпусе 7,
обрабатывают три поверхности заготовки 1, срезая соответствен-
но слои 2—4. Расположение протяжек по высоте относительно
корпуса 7 регулируется прокладками или клиньями 6. Это позво-
ляет перетачивать зубья протяжек по задней поверхности и при-
менять достаточно большие задние утлы: на режущих зубьях
8... 12°, а на калибрующих 4... 10’.
При использовании специального оборудования протяжку
можно устанавливать неподвижно (рис. 2.23, б), а заготовки пере-
мещать непрерывно на цепном конвейере. При этом производи-
тельность возрастает в 6 —10 раз по сравнению с обработкой не-
подвижной заготовки движущейся протяжкой (рис. 2.23, а). На-
ружное протягивание обеспечивает точность размеров по 7...9-му
квалитетам и шероховатость поверхности Ra 0,8...3,2.
2,5.
ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ 1/1 ШЛИЦЕВЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Обработку зубьев зубчатых колес и шлицевых поверхностей
валов осуществляют методами обкатки и копирования.
По методу обкатки работают червячные фрезы (рис. 2.24, а), дол-
бяки (рис. 2.24, б), шевера, зуборезные гребенки, зубострогальные
резцы и резцовые головки. Сущность этого метода заключается в
том, что режущий инструмент имитирует зубчатое колесо или рей-
ку фис. 2.24, д), снабженную режущими кромками и в процессе об-
работки зацепляющуюся с нарезаемым колесом (рис. 2.24, е). Вслед-
ствие непрерывности процесса врезания этот метод обеспечивает
более высокие производительность и точность. Червячные фрезы
изготовляют из быстрорежущей стали и твердых сплавов (для по-
вышения скорости резания и обработки труднообрабатываемых ма-
териалов). Твердосплавные фрезы с малыми модулями (т - 0,05...
1,0 мм) выполняют цельными с затылованными зубьями.
Существует множество конструкций сборных червячных фрез:
с напаянным или клеевым соединением зубьев и корпуса, с меха-
ническим креплением сменных твердосплавных пластин (т =
= 3...5 мм и более), причем в некоторых конструкциях пластины
крепятся в специальных кассетах, что позволяет менять тип или
размер пластин и предохраняет корпус фрезы от повреждения.
94
и
е
Рис. 2.24. Схемы нарезания зубьев методами обкатки и копирования:
а — червячной фрезой: 7 — фреза; 2 — шестерни; б — долбяком: h — расстояние
между венцами; в — пальцевой фрезой; г — дисковой модульной фрезой: Dr — глав-
ное движение; Ds — движение подачи; DSli, DSk[), DSllon — движение вертикальной, кру-
говой и поперечной подачи соответственно; д — схема зацепления рейки с колесом:
а — угол профиля рейки; пт — шаг рейки; г — радиус начальной окружности колеса;
v, а — соответственно скорость поступательного движения рейки и угловая скорость
колеса; е — схема образования эвольвенты (Э) колеса (К) инструментом (И) методом
обката: 1 ...3 — положения зубьев инструмента относительно колеса
Метод обкатки червячными фрезами нашел широкое примене-
ние в серийном и массовом производстве. Наиболее производи-
тельным методом является зубофрезерование, выполняемое чер-
95
вячными фрезами на зубофрезерных станках рис. 2.25, а).
На станине 3 расположены салазки 1 стола 2, который может пе -
ремещаться в радиальном направлении. Слева от станины разме-
щена стойка 4. На ее вертикальных направляющих установлен
суппорт 5 с фрезерной головкой 6. Благодаря наличию поворотно-
го круга фрезу вместе с фрезерной головкой можно поворачивать
на заданный угол. Справа на столе расположена стойка 8, по вер-
тикальным направляющим которой перемещается кронштейн 7,
поддерживающий верхний конец оправки с заготовкой или заго-
товку типа вал-шестерня. Червячными фрезами нарезают прямые
и спиральные зубья, при этом червячную фрезу устанавливают
так, чтобы направление витков ее спирали совпадало с направле-
нием зубьев. Заготовки шестерен 2 (см. рис. 2.24, а) устанавлива-
ют на гладкой или шлицевой оправке, базируя их по отверстию и
торцу. Желательно, чтобы фланец, на который устанавливается
заготовка, был приближен к месту обработки для повышения
жесткости заготовки и, следовательно, для повышения точности
зубьев. Зубофрезерование обеспечивает 7-ю и 8-ю степени точно-
сти зубьев и шероховатости поверхности до Ra 3,2 мкм. При моду-
ле т < 3 мм обработку зубьев выполняют за один переход, а при
б
Рис. 2.25. Станки для обработки зубьев зубчатых колес:
а — общий вид зубофрезерного станка: 7 — салазки; 2 — стол; 3 — станина; 4 —
стойка; 5 — суппорт; 6 — фрезерная головка; 7 — кронштейн, поддерживающий
заготовку; 8 — стойка; б — общий вид зубодолбежного станка: 7 — станина; 2 — от-
кидной стол; 3 — обрабатываемая заготовка (зубчатое колесо); 4 — долбяк; 5 —
инструментальная головка со штосселем; 6 — электрошкаф; 7 — направляющие;
8 — механизм врезания; 9 — пульт управления
36
модуле т > 3 мм — за два перехода: черновой и чистовой последо-
вательно за один установ заготовки. Глубина резания при втором
переходе составляет 0,5... 1,0 мм на сторону зуба.
По методу копирования работают дисковые, пальцевые фрезы
|рис. 2.24, в, г) и протяжки. Профиль режущей кромки такого ин-
струмента совпадает с профилем зуба или шлица. Для эвольвент-
ных колес профиль очерчен эвольвентой.
Стандартные дисковые фрезы изготовляют из быстрорежущей
стали для обработки зубчатых колес с модулем т = 1,25... 16 мм.
Для колес с крупным модулем т = 8...40 мм применяют сборные
фрезы с вставными пластинами из быстрорежущей стали или
твердого сплава. Пальцевые фрезы из быстрорежущей стали и
твердых сплавов используют для нарезания колес с т > 50 мм.
Обработку методом копирования пальцевыми или модульными
дисковыми фрезами выполняют на вертикально- или горизонталь-
но-фрезерных станках. Так как профиль зуба фрезы повторяет
копирует) профиль впадины зуба колеса, то последняя формиру-
ется за один продольный ход стола. Заготовки на оправке устанав-
ливают в центрах, один из которых закреплен в делительной го-
ловке, поворачивающей заготовку на один зуб. Такой процесс
малопроизводителен, его применяют только в единичном и мелко-
серийном производстве, обеспечивая 9-ю и 10-ю степени точности
зубьев с шероховатостью Ra 3,2...6,3.
Выбор скорости резания и подачи зависит от многих факторов:
модуля, материалов заготовки и фрезы, конструкции и жесткости
фрезы и станка и др. Обычно при выборе подачи руководствуются
требуемыми точностью обработки и шероховатостью поверхности,
а при выборе скорости резания — желаемой стойкостью фрезы.
При обработке фрезами из быстрорежущей стали заготовок из
стали с содержанием углерода менее 0,3% и твердостью 160...
200 НВ зубья нарезают с подачей 3...6 мм/об и скоростью резания
50...80 м/мин, при чистовой обработке работают с меньшей пода-
чей и большей скоростью.
При чистовой обработке однозаходной фрезой подачу выбира-
ют в диапазоне 0,8...2,0 мм/об. При фрезеровании многозаходны-
ми червячными фрезами возникают высокие удельные нагрузки
на зубья фрезы, поэтому подачи уменьшают: для двухзаходных
фрез — на 30 %, а для трехзаходных фрез — на 50 %.
Зубодолбление применяют для нарезания зубьев внутреннего
зацепления, блочных зубчатых колес с близко расположенными
венцами, если не обеспечен свободный выход червячной фрезы;
для зубьев шевронных колес; зубчатых реек. Также зубодолблени-
97
ем обрабатывают прямые и косые зубья наружного зацепления,
когда требуется получить зубчатое зацепление более высокой точ-
ности. Зубодолбление выполняют на зубодолбежных станках (рис.
2.25, б). Нарезаемое зубчатое колесо 3 крепят на горизонтальной
планшайбе стола 2 с помощью специального приспособления.
Долбяк 4 устанавливают на инструментальной каретке со штоссе-
лем. Стол 2 имеет три подачи: ускоренную от отдельного привода
для ориентационной установки заготовки в исходное положение,
медленную ручную для точной установки заготовки в исходное
положение и врезания долбяка в заготовку и механическую (ради-
альную) для врезания долбяка в заготовку на заданную глубину.
Станок работает по замкнутому автоматическому циклу. После его
пуска начинаются одновременные движения: возвратно-посту-
пательное долбяка, обкатки и механической подачи. По достиже-
нии долбяком заданной глубины процесс врезания автоматически
прекращается, после чего планшайба стола делает один полный
оборот. Косозубые шестерни нарезают с помощью специального
приспособления, которое монтируют на суппорте.
Обработкой круглыми долбяками обеспечивают 6... 8-ю степени
точности зубьев с шероховатостью Ra 1,6...3,2. Режимы резания
при зубодолблении выбирают в зависимости от модуля зубьев,
свойств материала заготовки, требуемой точности и т. п. Для сталь-
ных заготовок круговая скорость зубодолбления составляет
25...40 м/мин, подача обкатки в зависимости от модуля зубьев —
0,18...0,50 мм/дв. ход долбяка, а радиальная! подача в зависимости
от твердости заготовки — 0,02...0,06 мм/дв. ход. При чистовом зу-
бодолблении величину подачи уменьшают, а скорости увеличивают
(примерно на 50 %) в зависимости от требуемой точности зубьев.
Протягивание наружных зубьев методом обкатки (см. рис.
2.23, в) применяют для прямозубых и косозубых колес. Реечная
модульная протяжка совершает поступательное рабочее движе-
ние, а обрабатываемая заготовка вращается принудительно. До-
стоинство протягивания — высокая производительность, а недо-
статок — высокая стоимость специального оборудования, поэтому
протягивание зубьев применяют в массовом производстве.
Накатывание зубьев в горячем и холодном состоянии позволяет
получать 8-ю степень точности зубьев. Холодное накатывание ис-
пользуют как окончательную операцию при обработке зубьев, заме-
няющую шевингование. После зубофрезерования холодное накаты-
вание позволяет устойчиво получать 7-ю степень точности зубьев.
Шевингование является наиболее распространенным и эконо-
мичным методом чистовой обработки незакаленных зубьев
(с твердостью до 33 HRC) прямозубых и косозубых цилиндриче-
ских колес с внешним и внутренним зацеплением после зубофре-
зерования или зубодолбления.
На рис. 2.26, а приведена схема работы зубошевинговального
станка. Шевер I вращается от электродвигателя и принудительно
вращает обрабатываемую заготовку 2, установленную на оправ-
ке 3 в центрах передней 7 и задней 4 бабок, размещенных на верх-
нем столе 6. Верхний стол шарнирно связан с нижним столом 5,
получающим возвратно-поступательное движение. Стол 5 в конце
каждого двойного хода совершает вертикальную подачу.
Таким образом, в процессе обработки зубчатого колеса проис-
ходит вращение инструмента и заготовки, возвратно-поступатель-
ное перемещение заготовки и ее перемещение в радиальном на-
правлении к шеверу. Несколько последних возвратно-поступа-
а
Рис. 2.26. Шевингование:
а — схема работы зубошевинговального станка: 7 — шевер; 2 — обрабатываемое
зубчатое колесо; 3 — центровая оправка; 4 — задняя бабка; 5 — нижний стол; 6 —
верхний стол; 7 — передняя бабка; Dr — главное движение; DSnp, DSi, — движение
продольной и радиальной подачи соответственно; б — зуб шевера; в — профиль
насечки зуба
99
тельных ходов (калибрующие ходы) выполняют без радиальной
вертикальной подачи.
Шевингованием можно повысить точность обработки зубьев
на одну-две степени. Точность шевингованных зубчатых колес до-
стигает 6...8-й степеней точности, а шероховатость поверхности
Ra 0,8...2,0. Шевер представляет собой косозубое цилиндрическое
колесо с утлом наклона зубьев 5... 15°, на боковых сторонах кото-
рого нанесены поперечные насечки (рис. 2.26, б, в). Последние
снимают (соскабливают) с боковой стороны зуба стружку толщи-
ной 0,05...0,12 мм в зависимости от размера зуба (при модуле т =
= 1 ...8 мм). Чтобы зубья шевера в процессе обработки заготовки
были параллельны ее зубьям, ось шевера наклоняют на угол, рав-
ный по величине углу наклона зубьев — 5... 15°. Шеверы изготов-
ляют из инструментальных сталей марок У8А, У10А или цементи-
руемой стали 20Х с закалкой до твердости 60...65 HRC.
Методы шевингования различаются направлением подачи,
конструкцией шевера и временем обработки. На рис. 2.26, а по-
казана схема параллельного шевингования. Зубья внутреннего за-
цепления шевингуют на специальных станках или на станках для
внешнего зацепления с использованием специальных приспосо-
блений.
Режимы шевингования зависят от обрабатываемого материала
заготовки, его твердости, требуемых параметров шероховатости
поверхности и размеров зубьев. Наибольшая стойкость шевера из
быстрорежущей стали обеспечивается при скорости резания
120 м/мин при продольной подаче 0,05...0,50 мм/об. Число ходов
стола зависит от требуемого качества обработки, его определяют
как частное от деления припуска на радиальную подачу. Дополни-
тельно осуществляют 2... 4 калибрующих хода без радиальной по-
дачи. Суммарное число ходов стола равно 6... 10. Радиальная пода-
ча составляет 0,02...0,06 мм/ход, а обычное время обработки одно-
го зуба — 1,5...2,5 с.
Нарезание конических зубьев выполняют зубостроганием, зу-
бофрезерованием и зубопротягиванием — для прямых зубьев и
резцовыми головками — для круговых. Наиболее распространено
изготовление прямых конических зубьев методом зубострогания
вследствие универсальности и простоты конструкции режущего
инструмента. Его применяют в условиях единичного и серийного
производства. Обработку зубьев производят на зубострогальных
станках.
Общий вид зубострогального станка приведен на рис. 2.27, а.
Обрабатывающие резцы устанавливают в каретки 4, соверша-
100
ющие попеременное возвратно-поступательное перемещение. Ка-
ретки расположены в направляющих планшайбы 3, которая пово-
рачивается, обеспечивая движение обката инструмента относи-
тельно заготовки, установленной в шпинделе 5 бабки 7. Бабка
размещена на столе 6, который может поворачиваться по круго-
вым направляющим стола 8 на требуемый угол. Стол 8 перемеща-
ется по направляющим станины 1, на которой смонтированы все
узлы станка. Внутри станины и шпиндельной бабки 2 расположе-
ны приводы и органы настройки формообразующих движений.
Станок работает в полуавтоматическом режиме. Обработка каж-
дого зуба производится поочередно. После полной обработки за-
готовки станок автоматически останавливается.
Рис. 2.27. Нарезание зубьев конических колес:
а — общий вид зубострогального станка: 7 — станина; 2 — шпиндельная бабка;
3 — планшайба; 4 — каретка; 5 — шпиндель; 6, 8 — столы; 7 — бабка; б — схема на-
резания зубострогальными резцами: 1,2 — резцы; 3 — заготовка (обрабатываемое
колесо); 4 — производящая рейка; в — схема нарезания двумя дисковыми фрезами:
1,2 — фрезы; 3 — производящая рейка; 4 — заготовка; 5,6 — зубья фрез; г — схема
нарезания круговой протяжкой: 7 — протяжка; 2 — заготовка; д — схема нарезания
резцовой головкой (круговые зубья)
101
Обработку ведут методом обкатки с единичным делением (рис.
2.27, б). Зубострогальные резцы 1 и 2, установленные в резцедер-
жателях полз¥нов станка (как зубья производящей рейки 4), со-
вершают возвратно-поступательное движение, необходимое для
резания. Совместно с обрабатываемым колесом 3 резцы также по-
лучают движение обкатки.
Конические колеса с модулем до 4 мм нарезают за одну опера-
цию, а с модулем свыше 4 мм — за две операции (черновую и чи-
стовую). Черновое нарезание обычно выполняют методом вреза-
ния на 0,1... 0,3 мм глубже теоретической высоты зуба, чтобы
устранить касание чистовых резцов дна впадины зуба и тем самым
улучшить условия резания. Припуск па сторону зуба при чистовом
зубострогании зависит от модуля зубьев и при т = 2... 12 мм со-
ставляет 0,25...0,60 мм.
При обработке заготовок из легированной стали скорость реза-
ния выбирают в интервале 14...20 м/мин, частоту движения 100...
350 дв. ход/мин. Время обработки одного зуба составляет 12...30 с
при черновой обработке и 22...60 с при чистовой. Скорость резания
при чистовой обработке увеличивают в 1,2—1,5 раза. Зубострогаль-
ные станки снабжают механизмом для автоматического выполнения
двух операций — черновой и чистовой. На зубострогальных станках
нормальной точности получают конические зубья 7-й и 8-й степеней
точности с шероховатостью поверхности до Ra 3,2, а на станках по-
вышенной точности — до 6-й и 7-й степеней точности с шероховато-
стью поверхности до Ra 1,6.
Зубофрезерование — более производительный метод, его при-
меняют в основном в серийном производстве. Обработку осущест-
вляют двумя дисковыми фрезами (рис. 2.27, в), расположенными
таким образом, что зубья 5 одной фрезы входят в промежутки
между зубьями 6 другой фрезы. В процессе обработки фрезам 1 и
2 сообщают вращение и движение обкатки совместно с обрабаты-
ваемым колесом (заготовкой) 4.
Прямозубые конические колеса с модулем т < 5 мм обрабаты-
вают за одну операцию, а при т > 5 мм — за две операции: черно-
вую (методом врезания) и чистовую (методом обкатки). Диаметры
дисковых фрез достаточно большие, что позволяет выполнять об-
работку зуба без продольного перемещения инструментов. Рекомен-
дуемые скорости резания при черновом нарезании 25...40 м/мин,
а при чистовом — 35...55 м/мин. Время обработки одного зуба
10...30 с. Подача фрез из быстрорежущей стали при обработке за-
готовок из легированной стали составляет 0,125...0,050 мм/зуб
(при твердости материала зубьев 160...270 НВ).
10?
Конические колеса, обработанные зубофрезерованием, взаи-
мозаменяемы с колесами, полученными зубостроганием.
Круговое протягивание конических зубьев широко применяют
в массовом производстве (например, для изготовления зубьев ко-
нических колес дифференциала легковых и грузовых автомоби-
лей, тракторов и др.). Зубья, полученные протягиванием, не взаи-
мозаменяемы с зубьями, полученными зубостроганием и зубофре-
зерованием. При круговом протягивании (рис. 2.27, г) заготовка
неподвижна, а режущий инструмент — протяжка — вращается с
постоянной угловой скоростью и совершает возвратно-посту-
пательное движение, параллельное образующей конуса впадины
зуба. За один оборот протяжки полностью обрабатывается впади-
на зуба. Прямые конические зубья с внешним окружным модулем
до 5 мм нарезают за одну операцию комбинированной головкой —
протяжкой, при модуле свыше 5 мм — за две операции: черновую
и чистовую с использованием соответственно черновой и чисто-
вой протяжек. Скорость нарезания зубьев с модулем 3 мм состав-
ляет 50 м/мин (время обработки одного зуба 2 с), а зубьев с моду-
лем 8 мм — 16 м/мин (время обработки одного зуба 6,5 с). Круго-
вое протягивание обеспечивает 8-ю и 9-ю степени точности с
шероховатостью поверхности до Ra 6,3.
Нарезание конических зубчатых колес с круговыми зубьями
производят на зуборезных станках резцовыми головками (рис.
2.27, д). Нарезание зубьев осуществляют методами обкатки, вре-
зания и комбинированным. Под чистовое нарезание обычно
оставляют припуск до 0,15 мм на обе стороны зуба. Обработку
выполняют односторонними (нарезание зубьев шестерни) и двух-
сторонними (нарезание зубьев колесаi резцовыми головками.
В зависимости от способа нарезания конструкции резцовых голо-
вок и режимов резания на зуборезных станках можно обеспечить
точность зубьев 6...9-й степеней. При обработке заготовок из ле-
гированной стали твердостью 160...200 НВ скорость резания рав-
на 38... 43 м/мин, а твердостью 207... 270 НВ — 29... 35 м/мин. Вре-
мя обработки одного зуба с модулем т - 3... 10 мм методом вреза-
ния составляет 8... 17 с, а методом обкатки — 17...64 с. Для
заготовок из материала большей твердости время обработки уве-
личивается в 1,25 раза.
При обработке зубчатых поверхностей к конструкции детали
предъявляют определенные требования:
	желательно, чтобы конструкция зубчатых колес позволяла на-
резать зубья пакетом, т. е. торцы зубчатых венцов должны при-
легать друг к другу (см. рис. 2.24, а), что существенно уменьшит
103
время на подвод и отвод червячной фрезы (на холостой ход ин-
струмента) ;
	у блочных колес расстояние h между венцами зубьев (см. рис.
2.24, б) должно обеспечивать свободный выход инструмента
при нарезании зубьев.
Нарезание шлицов (прямобочных и эвольвентных) на валах ве-
дут различными методами: фрезерованием, строганием, протяги-
ванием и накатыванием. Наиболее распространенным является
фрезерование, которое можно осуществлять двумя методами: ко-
пированием (делением) дисковой профилированной фрезой (ана-
логично зубофрезерованию, см. рис. 2.24, г) и обкатки червячной
фрезой. При обработке методом копирования вал устанавливают
в центрах на столе горизонтально-фрезерного станка. Поворот
вала на угол, равный 360°/z, где z — число шлицов, после фрезеро-
б
Рис. 2.28. Схемы нарезания шлицов:
а — фасонными резцами: б — резцовой головкой шлицестрогального станка; в —
червячной фрезой: г — обработка впадин шлица фрезой с усиками; 7 — заготовка;
2 — фреза; 3 — резец; 4 — направляющие; 5 — корпус головки; b — ширина шлица;
d, D — соответственно внутренний и наружный диаметр шлица; Dr — главное дви-
жение; Ds — движение подачи
104
вания одного паза за ход стола выполняют делительной головкой.
Метод целесообразен в единичном и мелкосерийном производстве.
Режимы обработки следующие: скорость резания 25...35 м/минг
подача 100... 130 мм/мин. Более производительна одновременная
обработка двух впадин между шлицом (рис. 2.28, а).
При обработке шлицевых поверхностей с центрированием по
внутреннему диаметру (поверхности впадин) требуется обработка
канавок для выхода шлифовального круга при дальнейшей обра-
ботке. Канавки фрезеруют двумя дисковыми прорезными фреза-
ми на горизонтально-фрезерном станке.
Методом обкатки шлицы получают на шлицефрезерных или зу-
бофрезерных станках червячной фрезой (рис. 2.28, в). На шлице-
фрезерных станках вал устанавливают в центрах горизонтально, а
на зубофрезерных — вертикально. При наружном диаметре шейки
вала менее 60 мм нарезание шлицов производят за один проход, а
при диаметре свыше 60 мм — за два прохода: черновой и чистовой.
Данный метод обеспечивает точность обработки шлицов по 8-му
(по внутреннему диаметру) и 9-му квалитетам (по толщине шлицов)
с шероховатостью поверхности боковых сторон и впадин Ra 3,2...
6,3. Режимы обработки: скорость фрезерования 25...40 м/мин, про-
дольная подача 1...3 мм/об. Червячные фрезы изготовляют без
усиков и с усиками. Фрезы без усиков применяют при нарезании
шлицевых поверхностей, центрируемых по наружному диаметру.
Фрезами с усиками обрабатывают шлицевые поверхности, цен-
трируемые по внутреннему диаметру, причем усики обеспечивают
обработку канавок (рис. 2.28, г) для выхода шлифовального круга.
Если конструкция детали не обеспечивает свободного выхода чер-
вячной фрезы (недостаточная длина канавки между ступенями ва-
лов), обрабатываемая поверхность должна заканчиваться так, как
показано на рис. 2.28, в. Более производительные методы обработ-
ки шлицов — строгание (рис. 2.28, 6), протягивание (аналогичное
протягиванию прямых зубьев колес) и накатывание (эвольвентных
шлицов) — выполняют в массовом производстве.
ОБРАБОТКА РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Резьбовые поверхности различного профиля получают с помо-
щью разнообразного режущего инструмента: резцами и гребенка-
ми (многопрофильными резцами), фрезами, плашками, резьбона-
резными головками, метчиками, а также методом пластической
деформации — накаткой.
105
Резцами на токарно-винторезных станках можно нарезать как
наружные, так и внугренние резьбы с любым профилем (тре-
угольным, трапецеидальным, упорным, прямоугольным, круглым)
и размерами. При нарезании резьбы резцами обеспечивается точ-
ность до 5...6-го квалитета, а точность шага зависит от точности
кинематики станка.
В сборных резцах (рис. 2.29, а, б) вставку выполняют либо из
быстрорежущей стали, либо из твердого сплава. Способы крепле-
ния сборных пластин принципиально не отличаются от токарных
резцов. Такая конструкция резцов допускает большое число их
переточек.
б
Рис. 2.29. Резцы для нарезания резьбы:
а — сборный с призматической вставкой из быстрорежущей стали: 7 — корпус
резца; 2 — вставка; 3 — прихват; 4 — болт; б — сборный с трехгранной сменной
твердосплавной пластиной; в — схема резания резцом: 1... 3— последовательно сре-
заемые слои; г, д — резьбовые гребенки соответственно с кольцевыми и винтовыми
витками: L, Ц — длина резца и длина его режущей части; ср — угол конуса режущей
части; т — угол подъема резьбы; е, ж — установка резьбового резца соответственно
без разворота и с разворотом на угол сор — подъема резьбы: ал, ап, ул, уп — задние и
передние углы на левой и правой боковой сторонах кромки соответственно; со — угол
подъема винтовой линии
106
Нарезание наружных и внутренних резьб выполняют за не-
сколько проходов (рис. 2.29, в), т.е. при первом проходе снимается
слой 1, при втором — слой 2 и т.д. При этом продольная подача
равна шагу резьбы, глубина слоя 1 составляет 0,1...0,4 мм, а при
последних чистовых проходах — 0,07...0,10 мм. При установке ре-
жущей кромки резца по осевой линии детали (рис. 2.29, е) боко-
вые задние утлы ал и ап из-за наличия утла подъема со винтовой
линии не равны между собой, причем при больших значениях со
левый задний угол может стать равным нулю и резец будет ско-
блить боковую поверхность. Для исключения этого явления резец
разворачивают на угол сор, равный углу подъема винтовой линии со
(рис. 2.29, ж). При этом при обработке происходит искажение про-
филя резьбы, что недопустимо при чистовой обработке. Поэтому
такие резцы изготовляют со специальным предыскажением про-
филя.
Круглые насадные резцы (резьбовые гребенки) являются мно-
гопрофильным инструментом. Резьбовой профиль детали форми-
руется кольцевыми (рис. 2.29, г) или винтовыми витками с утлом
подъема т (рис. 2.29, д). Резец с винтовыми витками имеет одина-
ковые боковые задние утлы по левой и правой стороне режущих
кромок. У резцов выполнен заборный конус с утлом ср и длиной Ц,
что обеспечивает постепенное нарезание профиля по мере пере-
мещения резца. Гребенки также перемещаются вдоль оси детали
на шаг резьбы за ее оборот (осевая подача;, но из-за одновремен-
ной обработки двух или более впадин резьбы число проходов со-
кращается в 2—3 раза.
Вихревое нарезание резьбы выполняется вихревыми резцовы-
ми головками, в которых закреплены резцы (два, четыре или
шесть), смещенные относительно оси обрабатываемой детали
рис. 2.30), что уменьшает длину обрабатываемой поверхности
каждым резцом, повышает их стойкость и позволяет работать с
большими скоростями.
Вихревое нарезание резьбы применяют в условиях серийного
производства преимущественно для скоростного нарезания длин-
ных ходовых винтов. Обработка производится на специальном
станке, созданном на базе токарно-винторезного станка. Резцовую
головку монтируют на поперечном суппорте, который вместе с ка-
реткой перемещается по направляющим станины. Главное враща-
тельное движение совершает резцовая головка, развернутая на
угол подъема винтовой линии. Заготовка вращается с круговой
подачей. Резцы устанавливают таким образом, чтобы диаметр D
окружности их вершин был больше наружного диаметра d наре-
107
е
Рис. 2.30. Схема обработки винтовой поверхности ходового винта методом
вихревого нарезания:
1 — резцовая головка; 2 — резцы; 3 — заготовка; 4 — «плавающий» передний центр;
5 — хомут; 6 — подвижный люнет; Dr — главное движение; Ds — движение подачи;
D — диаметр отверстия резцовой головки; d — диаметр заготовки; С — глубина про-
филя резьбы; е — смещение оси головки относительно оси заготовки
заемой резьбы в 1,1 —1,3 раза. Необходимое смещение оси голов-
ки относительно оси заготовки определяют из соотношения 1 =
= 0,5(D - d) + t, где t — глубина профиля резьбы.
Резцы подбирают таким образом, чтобы снимаемый припуск
распределялся между ними равномерно. При этом используют
специальные канавочные и резьбовые резцы с пластинами из
твердого сплава ВК8 или Т5К10. Режимы обработки: скорость ре-
зания 250...300 м/мин, круговая подача заготовки назначается из
расчета 0,2...0,5 мм на один оборот резцовой головки. Точность
обработки винта — 3-й и 4-й класс точности.
Резьбофрезерование — один из наиболее производительных
методов — выполняется на специализированных резьбофрезер-
них станках дисковыми и групповыми фрезами.
Фрезерование специальной дисковой фрезой (рис. 2.31, а) при-
меняют для нарезания резьб большой длины. При этом фреза 7
совершает главное вращательное движение Dr, а заготовка 2 —
движение круговой подачи DSKp. Фрезу устанавливают на полную
глубину профиля резьбы и поворачивают на угол а, равный углу
подъема ее винтовой линии. Продольная подача фрезы равна шагу
резьбы за один оборот заготовки.
Фрезы изготовляют из быстрорежущей стали Pi >М5 или с пла-
стинами из твердых сплавов марок ВК6 и Т15К6. Режимы обра-
ботки: скорость резания 30...50 м/мин, круговая подача заготов-
ки — 0,04...0,06 мм/зуб для фрез из быстрорежущей стали и соот-
108
ветствепно 120... 150 м/мин и 0,12...0,15 мм/зуб для фрез с
пластинами из твердого сплава. Точность обработки — 4-й класс
точности.
Фрезерование групповой фрезой (рис. 2.31, б) применяют для
нарезания коротких наружных и внутренних резьб. Во время ра-
боты ось фрезы расположена параллельно оси обрабатываемой
заготовки. Фрезу подводят к заготовке и сообщают ей движение
радиальной подачи DSp, осуществляя врезание на полную глубину
профиля резьбы при одновременной ее продольной подаче за
один оборот заготовки на шаг нарезаемой резьбы. Ширина груп-
повой фрезы должна быть больше длины нарезаемой резьбы на
два-три шага.
Этот способ рекомендуется применять для получения неот-
ветственных резьб юбычно крепежных с шагом до 6 мм), по-
скольку он менее точный по сравнению с резьбофрезеровани-
ем дисковой фрезой, но в то же время более производитель-
ный: нарезание резьбы выполняют примерно за 1,2 оборота
заготовки.
б
Рис. 2.31. Схемы фрезерования специальной дисковой (а) и групповой (б)
фрезами:
7 — фреза; 2 — заготовка; а — угол установки оси фрезы; Dr, D^, DSp, DSKp — движе-
ния главное, продольной, радиальной, круговой подачи соответственно
109
2
Рис. 2.32. Резьбонарезное устроиство:
7 — метчик; 2 — патрон; 3 — хвостовик оправки; 4 — рычаг
Резьбовые отверстия диаметром от 1 до 10 мм обычно нарезают
метчиком. Обработка производится на сверлильных и многоцеле-
вых станках. При нарезании резьбы метчиком устанавливают
жесткие требования к соответствию подачи и шага резьбы (они
должны быть равны), а также к соосности инструмента и обраба-
тываемого отверстия.
 .’©скольку метчик является «плавающим» инструментом, то
для начала процесса резания на торце отверстия необходимо вы-
полнить фаску размером f х45°, где величина катета / должна быть
больше глубины нарезаемой резьбы. Далее метчик направляется
уже нарезанными витками резьбы.
При вывинчивании метчика шпиндель станка должен изменять
направление вращения на противоположное. Нарезание резьб в
большом числе отверстий с высокой производительностью приво-
дит к преждевременному износу шпиндельного узла. В станках но-
вого поколения применяют резьбонарезные патроны, выполняющие
реверс метчика без изменения направления вращения шпинделя.
На станках с ЧПУ в резьбонарезном патроне, показанном на
рис. 2.32, программируется реверс подачи шпинделя за 2,5 мм от
заданной глубины резьбы без реверса его вращения. Поскольку
метчик продолжает вращаться в прямом направлении и нарезать
резьбу, цанга с метчиком вытягивается из корпуса устройства на
2,5 мм, а сам корпус перемещается в обратном направлении на
такое же расстояние.
Как только метчик выдвинется на 5 мм, в патроне срабатывает
реверс его вращения, и он начинает вывинчиваться из отверстия.
Такой патрон позволяет нарезать резьбу Мб глубиной 10 мм за
0,33 с при частоте вращения шпинделя 4 000 мин-1.
110
ШЛИФОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ
ВРАЩЕНИЯ, ПЛОСКИХ, ЗУБЧАТЫХ,
ШЛИЦЕВЫХ И РЕЗЬБОВЫХ
Шлифование — это метод обработки поверхностей абразив-
ным инструментом. Шлифованием обрабатывают поверхности за-
готовок из стали и чугуна как в незакаленном состоянии (с твер-
достью до 270...280 НВ), так и после термической обработки
(с твердостью 60 HRC и более).
Шлифование наружных поверхностей тел вращения выпол-
няют на круглошлифовальных станках различных модификаций:
универсальных и с ЧПУ | в мелкосерийном и серийном производ-
стве) , полуавтоматах (в крупносерийном и массовом производстве)
и бесцентрово-шлифовальных.
Общий вид круглошлифовального станка показан на рис. 2.33, а.
Обрабатываемые заготовки устанав.ливают в центрах передней 3
и задней 5 бабок станка или закрепляют в патроне, установленном
на передней бабке. Заднюю бабку перемещают относительно пе-
редней по направляющим рабочего стола 2 в зависимости от из-
менения длины обрабатываемых заготовок. Шлифовальная баб-
ка 4 размещена на поперечных направляющих. Шлифовальный
круг имеет индивидуальный привод. Вращение заготовок осущест-
вляется приводом, расположенным в передней бабке. Рабочий
стол 2, на котором установлены передняя и задняя бабки, совер-
шает возвратно-поступательное движение (продольную подачу), а
перемещение шлифовальной бабки 4 по поперечным направляю-
щим обеспечивает поперечную подачу. При обработке кониче-
ских поверхностей рабочий стол 2 поворачивают вокруг верти-
кальной оси на угол, соответствующий конусности детали (обычно
до 10°). На станке можно выполнять как врезное, так и продольное
шлифование в полуавтоматическом режиме до жесткого упора
или с применением прибора активного контроля размера, кото-
рый позволяет в процессе обработки непрерывно измерять обра-
батываемую заготовку. Круглошлифовальные станки выпускают с
ручным и числовым программным управлением. Станки с ЧПУ
эффективны при обработке многоступенчатых деталей в условиях
мелкосерийного и серийного производства.
Для обработки наружных поверхностей вращения применяют-
ся предварительное (черновое), чистовое и тонкое шлифование.
Предварительное шлифование обеспечивает точность диаметраль-
ных размеров 8... 10-го квалитетов и шероховатость поверхности
111
4
Рис. 2.33. Круглое наружное шлифование:
а — общий вид круглошлифовального станка: 7 — станина; 2 — рабочий стол; 3 —
передняя бабка; 4 — шлифовальная бабка; 5 — задняя бабка; б — шлифование
поверхностей вращения напроход (слева) и врезанием (справа); в — торцекругло-
шлифование; г, д — врезное шлифование конических поверхностей соответственно
с поворотом шлифовального круга и коническим кругом; Ог, DSKp, DSnon, DSnp—главное
движение, движение круговой, поперечной и продольной подачи соответственно
Ra 1,6...6,3, чистовое — точность 7-го квалитета и шероховатость
Ra 0,8... 1,6, тонкое — точность 5-го и 6-го квалитетов и шерохова-
тость Ra 0,1...0,8. Тонкое шлифование выполняют на круглошли-
фовальных станках особо высокой точности с глубиной резания,
как правило, не превышающей 0.01 мм. Однократное шлифование
112
применяют для заготовок, не подвергающихся после точения тер-
мической обработке, для достижения точности диаметральных
размеров 8-го и 9-го квалитетов с шероховатостью поверхности
Ra 1,6...3,2.
Для обработки наружных поверхностей вращения применяют
как продольное, так и врезное шлифование «рис. 2.33, б). Врезное
шлифование, используемое при обработке относительно коротких
поверхностей (до 50...80 мм), выполняют с одной поперечной по-
дачей шлифовального крута. Основное достоинство врезного шли-
фования — высокая производительность процесса, превышающая
производительность лезвийной обработки. Недостатком врезного
шлифования является необходимость частой и точной правки
шлифовального крута для обеспечения высокой точности обраба-
тываемой поверхности в ее продольном сечении. Продольное
шлифование — более универсальный метод обработки, оно вы-
полняется с двумя подачами: продольной и поперечной, при этом
длина обрабатываемой поверхности ограничивается только раз-
мером продольного перемещения стола крутлошлифовального
станка. При продольном шлифовании требования к точности про-
филя шлифовального круга ниже.
При продольном и врезном шлифовании цилиндрических по-
верхностей применяют круги с прямым профилем. При одновре-
менной подшлифовке прилегающего торца используют круги с
цилиндрической или конической выточкой. Цилиндрическую по-
верхность при этом обрабатывают с продольной или поперечной
подачей, а торец — с поперечной (см. рис. 2.33, б).
В крупносерийном и массовом производстве короткие цилин-
дрические поверхности обрабатывают на торцекруглощлифоваль-
ных станках кругами с двухсторонним коническим профилем (рис.
2.33, в). Короткие конические поверхности обрабатывают методом
врезного шлифования кругами с прямым профилем, поворачивая
стол или шлифовальную бабку (рис. 2.33, г), или специально про-
филированными коническими кругами (рис. 2.33, gj без поворота
стола или бабки.
В массовом и крупносерийном производстве для повышения
производительности применяют многокамневые шлифовальные
станки с автоматическими системами контроля размеров обработ-
ки, правки и подналадки круга. Заготовки устанавливают по цен-
тровым отверстиям в центрах, а крутящий момент передается от
поводковой планшайбы станка через хомутик (см. рис. 2.33, б).
Шлифовальные круги представляют собой тела вращения с
центральными отверстиями для установки на оправку или шпин-
113
дель. Их конструкции разнообразны: прямого профиля (ПП) (см.
рис. 2.33, г), цилиндрические чашки (ЧЦ) (см. рис. 2.33, б), тарелки
(Т) (см. рис. 2.33, д) и кольца (К).
Поскольку шлифование выполняется с большими скоростями
(до 60 м/с), шлифовальные крути должны быть уравновешенными
и подвергаться динамической балансировке.
Шлифование выполняют с непрерывной подачей охлажда-
ющей жидкости в количестве 1 ...2 л/мин.
Режимы обработки на круглошлифовальных станках следу-
ющие: скорость резания 30...50 м/с (окружная скорость шлифо-
вального круга), круговая подача заготовки 20...30 м/мин, про-
дольная подача заготовки (0,25...0,40)В, мм/об, где В — ширина
шлифовального круга. Величину поперечной подачи назначают в
зависимости от требуемых точности обработки и качества поверх-
ности: 0,003...0,100 мм/об — при врезном шлифовании; 0,003...
0,100 мм/дв. ход (мм/ход) — при продольном шлифовании (мень-
шие значения принимают для отделочного шлифования).
Бесцентровое шлифование применяют, как правило, для обра-
ботки гладких и ступенчатых валов, не имеющих центровых от-
верстий.
Общий вид бесцентрово-шлифовального станка представлен
на рис. 2.34, а. На станине 1 расположены две бабки: неподвиж-
ная 2 с шлифовальным кругом 11 и подвижная 6 с ведущим кру-
гом 10. Между шлифовальным и ведущим кругами размещена
опора (нож) 4 для обрабатываемой заготовки. Подвижная бабка
6 перемещается но направляющим плиты 8 вращением махови-
ка 7. Оба крута — шлифовальный и ведущий — снабжены устрой-
ствами 3 и 5 для их правки.
На этих станках обрабатываемую заготовку устанавливают на
опору 4 .нож), находящуюся между шлифовальным и ведущим
кругами. Шлифовальный круг вращается с гораздо большей ско-
ростью, чем ведущий. Так как коэффициент трения между веду-
щим крутом и заготовкой больше, чем между заготовкой и шлифо-
вальным кругом, ведущий круг вращает заготовку со скоростью
круговой подачи, а шлифовальный снимает припуск. Движение
продольной подачи достигается за счет поворота оси ведущего
крута. Правка кругов производится периодически. Бесцентрово-
шлифовальные станки используются в крупносерийном и массо-
вом производстве.
Схема бесцентрового шлифования показана на рис. 2.34, б. Заго-
товку 2 обрабатывают в незакрепленном состоянии. Ее располагают
между рабочим 1 и ведущим 3 кругами, а снизу она поддерживается
114
4
6
7
8
1	11 10 9
в
Рис. 2.34. Бесцентровое и внутреннее шлифование:
а — общий вид бесцентрово-шлифовального станка: 7 — станина; 2 — неподвижная
бабка; 3, 5 — устройства для правки кругов; 4 — опора (нож) для заготовки; 6 —
подвижная бабка; 7 — маховик передвижения подвижной бабки; 8 — плита с на-
правляющими; Я — кожух; 10 — ведущий круг; 11 — шлифовальный круг; б — схема
бесцентрового шлифования: 7 — шлифовальный круг; 2 — заготовка; 3 — ведущий
круг; 4 — нож; 0 — угол наклона кругов; в — схема внутреннего шлифования: 8 — ши-
рина круга; Ог — главное движение; DSKp, DSnon, DSnp — движение круговой, поперечной
и продольной подачи соответственно
ножом 4. Ось заготовки должна быть несколько выше (на 10... 15 мм)
линии центров (линии, соединяющей центры обоих кругов) во из-
бежание огранки обрабатываемой поверхности. Для обеспечения
продольного перемещения заготовки ось ведущего круга устанавли-
вают под углом 1... 7° к оси рабочего круга. Окружная скорость шли-
фовального круга 30...50 м/с, а ведущего — 10...40 м/мин.
Продольным бесцентровым шлифованием за несколько рабо-
чих ходов можно обеспечить точность диаметрального размера
115
6-го квалитета и шероховатость поверхности до Ra 0,4. Шейки сту-
пенчатых деталей, а также конусы шлифуются методом врезного
шлифования, при этом оси ведущего и рабочего кругов параллель-
ны или ведущий круг установлен под малым утлом |0,2... 0,5").
Шлифовальный круг заправляют в соответствии с профилем дета-
ли. С поперечной подачей шлифование выполняют до получения
необходимого размера, при этом точность диаметрального разме-
ра соответствует 6...8-му квалитетам, а шероховатость поверхно-
сти Ra 0,4...2. Однако при шлифовании шеек ступенчатых валов
на бесцентрово-шлифовальных станках не удается обеспечить
требуемую соосность ступеней валов, так как заготовка базирует-
ся по обрабатываемой поверхности.
Шлифование внутренних поверхностей тел вращения вы-
полняют на внутришлифовальных станках, выпускаемых по виду
круговой подачи обычными и планетарными. Для обработки от-
верстий в заготовках наибольшее распространение получили стан-
ки, на которых заготовку закрепляют в патроне и ей сообщают
вращательное движение (круговую подачу). Планетарные станки
применяют в основном в инструментальном производстве. На ста-
нине внутришлифовального станка монтирую!' стол со шлифо-
вальной бабкой и шпиндельную бабку изделия, перемещающуюся
по поперечным направляющим скольжения станины. Стол со шли-
фовальной бабкой перемещается по продольным направляющим
качения станины. В шлифовальной бабке расположены шпиндель
со шлифовальным кругом и привод с высокооборотным электро-
двигателем. Для шлифования торцевых поверхностей на внутри-
шлифовальном станке имеется дополнительный шлифовальный
круг, расположенный на шпинделе в торцешлифовалъном приспо-
соблении, которое имеет индивидуальный привод шпинделя и мо-
жет поворачиваться в шариковых втулках с помощью гидроци-
линдра. В станке предусмотрены правка шлифовальных кругов и
компенсация износа основного шлифовального круга.
Внутреннее шлифование имеет технологические особенности.
Диаметр шлифовального крута должен быть равен |0,8...0,9)d, где
d — диаметр шлифуемого отверстия. Ширину круга В выбирают в
зависимости от длины обрабатываемой поверхности. Припуски на
шлифование зависят от диаметра отверстия; рекомендуемые зна-
чения: 0,07...0,25 мм при диаметре отверстия до 30 мм и 0,18...
0,75 мм при диаметре отверстия 30...250 мм. При обработке отвер-
стий применяю!1 предварительное и чистовое или однократное
шлифование. Предварительное шлифование обеспечивает точ-
ность диаметральных размеров 8-го и 9-го квалитетов и шерохова-
116
тость Ra 1,6...6,3, а чистовое — 6-го и 7-го квалитетов и шерохова-
тость Ra 0,4... 1,6. Тонкое шлифование при обработке отверстий не
применяют. Если требуются более высокая точность и малая шеро-
ховатость, используют тонкое (алмазное) растачивание, хонинго-
вание, притирку. Внутреннее шлифование (рис. 2.34, в) выполня-
ют, как правило, напроход, хотя для шлифования коротких отвер-
стий можно использовать метод врезания, при этом обеспечивается
точность диаметра 7-го квалитета и шероховатость Ra 0,8... 1,6.
Режимы внутреннего шлифования следующие: скорость круга
12...25 м/с (в зависимости от диаметра отверстия), круговая по-
дача заготовки 15...25 м/мин, продольная подача (0.10...0,25 В,
мм/об, где В — ширина крута. Поперечную подачу принимают
равной 0,05...0,075 мм/дв. ход для чернового шлифования и
0,003...0,015 мм/дв. ход — для чистового. Для подшлифовки вну-
тренних торцев ступенчатого отверстия с поперечной подачей
(см. рис. 2.34, в) используют шлифовальные круги цилиндриче-
ские (форма ПВ), конические (форма ПВК) или с двухсторонними
выточками (форма ПВД). Поскольку внутришлифовальный ста-
нок оснащен дополнительным шлифовальным крутом па качаю-
щемся кронштейне, подшлифовку наружных торцев можно про-
изводить этим кругом с поперечной подачей.
Обработка внутренних поверхностей и их торцев за один уста-
нов обеспечивает точность их взаимного положения (перпендику-
лярность) в пределах 0,01 ...0,03 мкм на крайних точках. Для удоб-
ства обработки — свободного выхода шлифовального круга — шли-
фуемые поверхности разделяются канавками. Если разделяющие
канавки отсутствуют, угол шлифовального круга должен быть за-
правлен под радиус галтели или иметь фаску, катет которой больше
дуги галтели, что создает сложности при правке кругов в процессе
обработки. При обработке отверстий заготовку устанавливают на
станке в трех- или четырехкулачковом патроне (в последнем случае
с выверкой). Если заготовка нежесткая (гильза, полый вал), исполь-
зуют дополнительную опору — люнет.
В качестве СОЖ применяют водные растворы эмульсола, акво-
ла, сульфофрезола (для труднообрабатываемых сталей) и другие
составы.
При продольном и врезном шлифовании из-за интенсивного и
неравномерного износа шлифовальных кругов возникают погреш-
ности формы обрабатываемой поверхности как в поперечном, так
и в продольном направлении. Для их уменьшения в конце обра-
ботки выполняют несколько переходов без поперечной подачи
крута (выхаживание).
117
Шлифование плоскостей, выполняют на плоскошлифовальных
станках различных конструкций, в том числе с ЧПУ, продольно-
шлифовальных станках, имеющих несколько шлифовальных кру-
гов, одновременно участвующих в работе. В крупносерийном про-
изводстве используют специальные многокамне вые продольно-
шлифовальные станки.
В зависимости от конструкции плоскошлифовальные станки
можно разделить на несколько основных групп:
	с горизонтальным шпинделем и прямоугольным столом (рис.
2.35, а). Такие станки предназначены для шлифования перифе-
рией круга горизонтальных и торцевых поверхностей загото-
вок в мелкосерийном и серийном производстве;
	горизонтальным шпинделем и круглым столом (рис. 2.35, б). Та-
кие станки выпускают с ручным управлением и автоматизиро-
ванные. Их отличительной особенностью является наклонный
стол, что позволяет шлифовать плоские, выпуклые, вогнутые и
конусные поверхности;
	вертикальным шпинделем и прямоугольным столом (рис. 2.35, в).
Станки имеют повышенную жесткость, оснащены шлифоваль-
ными кругами больших размеров и двигателями большей мощ-
ности, обеспечивают большую производительность и достаточ-
но высокую точность обработки. Они применяются в серийном
и крупносерийном производстве;
	вертикальным шпинделем и круглым столом непрерывного
действия (рис. 2.35, г). На таких станках обработка производит-
ся торцем круга и может быть организована в непрерывном ав-
томатическом режиме. Их применяют в крупносерийном и
массовом производстве.
В плоскошлифовальных станках с прямоугольным столом име-
ются три относительных движения стола с заготовкой и шлифо-
вальной бабки с кругом: горизонтальное возвратно-поступательное
движение стола (продольная подача); вертикальное перемещение
по направляющим стойки (подача врезания) и поперечное пере-
мещение по направляющим стойки (поперечная подача). Возврат-
но-поступательное перемещение стола осуществляется от двух ги-
дроцилиндров. Поперечная и вертикальная подачи могут быть
ручными и автоматическими.
Шлифование применяют для предварительной и окончатель-
ной обработки. Обдирочное шлифование часто используют для
получения базовых поверхностей средних и мелких отливок. При
обдирочном шлифовании применяют сборные сегментные круги
зернистостью 80... 125, при обработке получают отклонение от
118
е
Рис. 2.35. Схемы плоского шлифования:
а, б — периферией круга соответственно на плоском и вращающемся столе; в, г —
торцем круга соответственно на плоском и вращающемся столе; д, е — шлифование
направляющих станины на продольно-шлифовальном станке цилиндрическими и
коническими кругами; 7 — шлифовальный круг, обрабатывающий периферией; 2 —
стол; 3 — шлифовальный круг, обрабатывающий торцем; Dr — главное движение;
DSKp, Ds& DSno(l, CGnp — движение продольной, вертикальной, круговой и поперечной
подачи соответственно
119
плоскостности 0,10... 0,16 мм на 1 м длины и шероховатость по-
верхности Ra 3,2...6,3 при глубине снимаемого слоя 4...5 мм.
Предварительное шлифование плоских поверхностей после их
обработки лезвийным инструментом производят кругами зерни-
стостью 40...80, достигая шероховатости поверхности Ra 1,6...3,2.
Для чистового шлифования используют круги зернистостью
12...40, обеспечивая отклонение от плоскостности 0,04...0,06 мм
на 1 м длины и шероховатость поверхности Ra 0,4... 1,6. Тонкое
шлифование выполняют кругами зернистостью 6... 10, обеспечи-
вая отклонение от плоскостности 0,016...0,025 мм на 1 м длины и
шероховатость поверхности Ra 0,2...0,8 на станках повышенной
точности.
Шлифование плоскостей может быть осуществлено двумя спо-
собами: периферией крута (см. рис. 2.35, а, б) и торцем круга (см.
рис. 2.35, в, г). Шлифование периферией круга — более универ-
сальный способ обработки, обеспечивает высокие требования по
плоскостности, так как из-за ограниченной площади контакта за-
готовки со шлифовальным крутом выделяется меньшее количе-
ство теплоты и возникают меньшие силы резания, чем при торце-
вом шлифовании. Шлифование торцем круга — высокопроизво-
дительный процесс, позволяющий при черновой обработке
снимать слой металла большой глубины. Для уменьшения износа
шлифовального круга при торцевом шлифовании шлифовальную
головку наклоняют на угол 3...5’, чтобы круг соприкасался с об-
рабатываемой поверхностью не всей торцевой поверхностью.
Шлифование ведут с вращением шлифовального круга, с про-
дольной (возвратно-поступательное движение) или круговой пода-
чей стола и вертикальной подачей на двойной ход (или оборот)
стола. Режимы резания выбирают в зависимости от вида обработ-
ки. При предварительном шлифовании скорость резания состав-
ляет 40...60 м/с, продольная подача — 10... 12 м/мин, вертикаль-
ная подача — 0,05...0,10 мм/дв. ход, а при чистовом шлифовании
скорость резания — 30...40 м/с, продольная подача — 6 м/мин,
вертикальная подача — до 0,02 мм/дв. ход. На последних рабочих
ходах продольную подачу снижают до 2 мм/мин. Шлифование без
вертикальной подачи (выхаживание) продо>\жают до прекраще-
ния искры, повышая этим точность формы обрабатываемой по-
верхности. При тонком (отделочном) шлифовании скорость реза-
ния составляет 20...35 м/с (для кругов из эльбора скорость по-
вышают до 30...40 м/с), продольная подача — 3...6 м/мин (для
кругов из эльбора 8... 10 м/мин), вертикальная подача —
0,002...0,006 мм/дв. ход (для кругов из эльбора на керамической
120
связке 0,04...0,10 мм/дв. ход). Конструкция детали должна обеспе-
чивать шлифование периферией круга напроход.
На плоскошлифовальном станке заготовки устанавливают на
магнитный стол (в случае, если шлифуют одну поверхность) или в
специальное приспособление, при этом устанавливают сразу не-
сколько заготовок (планок, пластин и т.д.). Если шлифуют сразу
несколько поверхностей (рис. 2.35, д, е), заготовка на столе
продольно-шлифовального станка должна быть лишена шести сте-
пеней свободы. В мелкосерийном и единичном производстве по-
ложение заготовки на столе станка определяют выверкой, в круп-
носерийном и массовом заготовку устанавливают в приспособле-
ние, однако из-за интенсивного износа шлифовальных кругов их
настройку на заданный размер выполняют индивидуально для
каждой поверхности заготовки.
Шлифование шлицевых поверхностей является разновидно-
стью плоского шлифования на станках с прямоугольным столом.
Заготовку устанавливают в центрах на столе станка. Поворот за-
готовки на заданный угол в процессе обработки обеспечивают де-
лительной головкой. Наиболее производительным является шли-
фование фасонным кругом (рис. 2.36, а), при котором внутреннюю
и боковые поверхности шлицов обрабатывают одновременно.
Основной недостаток данного способа — неравномерный износ
круга из-за неодинаковой толщины снимаемого слоя у боковых
сторон и впадин, из-за чего требуется частая правка круга.
акого недостатка лишено раздельное шлифование, выполняе-
мое на одном станке тремя кругами с разными характеристиками
(рис. 2.36, б). Недостатками раздельного шлифования являются
усложнение наладки станка, удлинение шпинделя с кругами, уве-
личение отжатия инструмента и вибраций. Шлифование впадин и
Рис. 2.36. Схемы шлифования шлицов:
a — одним фасонным кругом; б — тремя плоскими кругами за одну операцию; в —
тремя плоскими кругами за две операции; 7 — шлифовальный круг; 2 — заготовка;
Ог — главное движение; Ds — движение подачи
121
боковых поверхностей может выполняться последовательно: од-
ним кругом — дно впадины и двумя кругами — боковые стороны
шлицов (рис. 2.36, в), для чего следует произвести переналадку
станка или выполнять обработку в две операции на разных стан-
Несмотря на лучшие условия шлифования и упрощение правки
круга, этот способ менее производителен по сравнению с первым,
а точность взаимного расположения шлицов снижается на 30... 40 %.
Режимы обработки следующие: глубина резания 0,1...0,2 мм, ско-
рость резания 30...35 м/с, продольная подача 8... 12 м/мин, верти-
кальная подача 0,015...0,025 мм/дв. ход, достижимая точность раз-
меров — 6-й квалитет, шероховатость Ra 0,4...0,8.
Шлифование зубьев обеспечивает высокую точность зубчатых
колес. В отличие от других отделочных методов шлифование по-
зволяет устранить не только погрешности предварительной обра-
ботки, но и неизбежные деформации при закалке зубьев. Шлифо-
ванием обеспечивают 3...6-Ю степени точности зубьев с шерохо-
ватостью поверхности Ra 0,1 ...0,8.
Шлифование зубьев можно выполнять методом копирования
(рис. 2.37, а'» фасонным шлифовальным крутом на плоскошлифо-
вальных станках, методом обкатки (рис. 2.37, 6} абразивным чер-
вяком на зубошлифовальных станках, методом обкатки двумя или
одним кругом (как зубьями производящей рейки) (рис. 2.37, в, ri с
периодическим делением. Два круга (см. рис. 2/37, в) можно при-
менять для шлифования зубьев больших размеров (при модуле
т > 5 мм).
Шлифование резьбовых поверхностей производят на резь-
бошлифовальных станках однониточным и многониточным кру-
гами.
Рис. 2.37. Схемы шлифования зубьев:
а — методом копирования; б — методом обкатки; в,г— методами обкатки с перио-
дическим делением соответственно двумя и одним кругом; 7 — шлифовальный круг;
2 — заготовка
122
Рис. 2.38. Шлифование резьб однониточным (а) и многониточным (б, в)
кругами:
7 — шлифовальный круг; 2 — заготовка; а — угол поворота оси шлифовального
круга; Ог — главное движение; DSnp, DSp, DSKp — движение продольной, радиальной,
круговой подачи соответственно
При шлифовании однониточным кругом (рис. 2.38, а) его ось
вращения устанавливают под углом а к оси заготовки, равным
углу подъема винтовой линии резьбы. Профиль шлифовального
круга соответствует форме впадины резьбы. Заготовка вращается
с круговой подачей SKp и перемещается с продольной подачей 5пр
за один шаг резьбы. Этим способом можно шлифовать высокоточ-
ные резьбы различного профиля и любой длины.
Шлифование коротких резьб и деталей с кольцевой нарезкой мно-
гониточными кругами производят методом врезания (рис. 2.38, б).
При обработке вращающийся шлифовальный круг, ось которого
параллельна оси заготовки, врезается с радиальной подачей Sp на
требуемую глубину профиля резьбы за время, соответствующее
1/2 оборота заготовки. Обработка завершается за 1,5 оборота за-
готовки.
При 1 илифовании длинных резьб обработку ведут с продольной
подачей заготовки (рис. 2.38, в), равной шагу резьбы за один ее
оборот.
Шлифовальный крут устанавливают на полную глубину резьбы
и сообщают ему главное движение. Первые по движению нитки
круга выполняют предварительное шлифование, а последние —
окончательное. Шлифование многониточными кругами целесо-
образно применять для обработки резьб невысокой точности с ша-
гом до 4 мм. Поскольку оси кругов и заготовки расположены парал-
лельно, происходит искажение профиля резьбы. Для резьб с малым
утлом подъема винтовой линии это искажение незначительно, а
при большом угле подъема многониточные круги не применяют.
123
2.8.
МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ
При отделочной обработке поверхностей вращения заготовок
помимо тонкого (алмазного) точения, растачивания и тонкого
шлифования применяют хонингование, суперфиниширование,
доводку (притирку) и полирование.
Хонингование снижает отклонения формы и повышает точ-
ность размера, уменьшает шероховатость поверхности, сохраняет
микротвердость и структуру поверхностного слоя, увеличивает
несущую поверхность и остаточные сжимающие напряжения.
Хонингование выполняется на специальных вертикальных и
горизонтальных хонинговальных станках.
Хонингование отверстий диаметром 6... 1 500 мм и длиной бо-
лее одного диаметра осуществляют специальной головкой с рав-
номерно раздвигающимися в радиальном направлении абразив-
ными брусками. Одновременно головка совершает два рабочих
движения: вращательное и возвратно-поступательное. В результа-
те на обрабатываемой поверхности создается мелкая сетка пере-
секающихся рисок от абразивных зерен, хорошо удерживающая
смазочный материал в трущихся парах. Скорость возвратно-
поступательного движения головки составляет 5...8 м/мин при
длине хода менее 50 мм и 18...20 м/мин при длине хода более
150 мм. Скорость вращательного движения головки 30...60 м/мин.
Производительность хонингования и параметр шероховатости
обрабатываемой поверхности зависят от отношения
где vBp и vn — скорости вращательного и поступательного движе-
ний, м/мин.
Для предварительного хонингования заготовок из чугуна и за-
каленной стали К = 3...5, для окончательного хонингования заго-
товок из чугуна К = 4... 10, для заготовок из закаленной стали К =
- 5...7. Для незакаленной стали коэффициент К уменьшают при-
мерно в 2 раза.
Длину брусков 1 выбирают в зависимости от длины L обрабаты-
ваемого отверстия. Меньшие отклонения формы отверстия дости-
гаются при соотношении 1 = (0,5...0,75)1. Наиболее эффективно
снижает отклонения формы головка с четным числом диаметраль-
но расположенных брусков по окружности, поскольку бруски ра-
ботают попарно и все радиальные силы, действующие на головку,
уравновешены.
124
Хонингование обеспечивает 5-й и 6-й квалитеты точности диа-
метральных размеров и шероховатость поверхности Ra 0,02...0,80,
уменьшая исходную шероховатость обрабатываемой поверхности
в 2—4 раза. Перед хонингованием отверстие должно иметь точ-
ность не ниже 7-го и 8-го квалитетов и шероховатость Ra 3,2...6,3,
при этом рекомендуемый припуск на обработку составляет от
5... 10 мкм до 0,2 мм в зависимости от требуемой шероховатости и
диаметра отверстия.
Третьим рабочим движением хонингования является радиаль-
ный разжим брусков. Начальное и конечное давления брусков со-
ставляют 0,2...0,4 МПа, а основной съем припуска происходит при
давлении 1,2... 1,5 МПа. Поскольку бруски клином 1 (рис. 2.39, а)
жестко поджаты к обрабатываемой поверхности, то при хонин-
говании погрешность формы исправляется до величины 0,005...
0,010 мм. Хонингование устраняет конусность и овальность отвер-
стия без изменения положения его оси, поскольку головка шар-
нирно соединена со шпинделем станка (рис. 2.39, г). Если хон
закрепляют жестко в шпинделе станка, заготовка должна быть
свободно установлена в приспособление (рис. 2.39, в), так как ин-
струмент (хон) направляется по обрабатываемому отверстию.
Наибольшая эффективность достигается алмазным хонинговани-
ем. Износ алмазно-металлических брусков по сравнению с абра-
зивными меньше в 150—250 раз, вследствие чего упрощается на-
ладка и стабилизируется качество обработки. В процессе хонинго-
вания обязательно применение СОЖ, выполняющей смазывающее,
охлаждающее и вымывающее действие. Применение в качестве
СОЖ смеси керосина с машинным маслом создает взрыво- и по-
жароопасность и снижает санитарно-гигиенические условия тру-
да рабочих. В последнее время керосиномасляные смеси заменя-
ют СОЖ на водной основе, например 1,5%-м водным раствором
Аквола-2, что позволяет улучшить условия труда и устранить по-
жароопасность.
Хонингованием обрабатывают закаленные зубья колес для по-
лучения 7-й степени точности и шероховатости Ra 0,8... 1,6. Обра-
батываемое зубчатое колесо 3 (рис. 2.39, р) находится в зацепле-
нии с хоном 1, выполненным в виде косозубого зубчатого колеса
из пластмассы с мелкозернистым абразивом. Для обработки зуба
по всей длине стол с обрабатываемым колесом совершает возв-
ратно-поступательное движение. Для интенсификации процесса
обработки зубчатое колесо может притормаживаться тормозным
устройством 4. Наиболее точной является односторонняя обработ-
ка с реверсированием направления вращения для обработки дру-
125
гой стороны зуба. Данный метод высокопроизводителен (напри-
мер, время обработки зубьев колеса автомобильной коробки пере-
дач составляет 30 с), припуск на сторону зуба при хонинговании
составляет 0,01 ...0,03 мм, а скорость резания — 2,5...3,5 м/с.
в
126
Суперфиниширование применяют для окончательной отделоч-
ной обработки наружных и внутренних поверхностей вращения.
Суперфиниширование не повышает точность геометрической
формы обрабатываемой поверхности, что объясняется упругим
поджимом брусков к обрабатываемой поверхности (рис. 2.39, б).
Абразивные бруски 1 расположены в головке 2 <рис. 2.39, е), со-
вершающей колебательные (осциллирующие) движения при по-
ступательном движении по обрабатываемой поверхности враща-
ющейся заготовки 3. При этом конструкция головки обеспечивает
постоянную силу прижима брусков и низкое давление в зоне об-
работки. Суперфиниширование обеспечивает получение поверх-
ности с шероховатостью до Ra 0,012...0,100, снижая исходную ше-
роховатость в 2—4 раза.
По мере снятия вершин микронеровностей контактная поверх-
ность увеличивается с 20...30 до 80...90%. Припуск на сторону
должен превышать высоту микронеровностей поверхности на
10...20%, чтобы не оставалось следов предыдущей обработки.
В зависимости от параметра шероховатости размер припуска на
сторону составляет 4...20 мкм.
При обработке заготовок из чугуна, незакаленной стали и цвет-
ных металлов используются бруски из карбида кремния, а при об-
работке заготовок из закаленной стали — бруски из электроко-
рунда. Обработку производят на специально предназначенных
станках или на модернизированных токарных станках, имеющих
необходимые приспособления. Заготовку (вал, гильзы и т.п.) уста-
навливают в жестких центрах, базируя по центровым отверстиям
самой заготовки или центровой оправки. Вращение заготовке пе-
редается через поводковый патрон и хомутик. Режимы обработки
следующие: скорость колебательного движения брусков 8... 15 м/мин
(400/.3 000 дв. ход/мин), амплитуда колебаний 2...4 мм (до 6 мм),
продольная подача головки 0,1 мм/об, скорость вращения заготов-
Рис. 2.39. Схемы отделочной обработки поверхностей:
а, б — резания соответственно при хонинговании и суперфинишировании: 7 — клин;
Р — сила поджатия; в, г — хонингования внутренней поверхности соответственно с
жестким и шарнирно закрепленным хонами; д — хонингование зубчатого колеса:
7 — зубчатый хон; 2 — привод вращения хона; 3 — зубчатое колесо; 4 — тормозное
устройство; е — суперфиниширования: 7 — абразивный брусок; 2 — головка; 3 — за-
готовка; ж — доводка наружной цилиндрической поверхности; з...л — притирка соот-
ветственно плоскостей, сферы, отверстия и зубьев колеса: 7 — чугунные притиры;
2 — заготовка; 3 — плита; Dr — главное движение; DSnp DSkp — движение продольной
и круговой подачи; Doc — осциллирующее движение; F— сила прижима
127
ки 16...50 м/мин в начале цикла и 100... 150 м/мин в конце цикла,
удельное давление брусков 0,1 ...0,3 МПа.
Суперфиниширование выполняют с подачей СОЖ, в качестве
которой используют смесь керосина с 10... 15% веретенного мас-
ла. При этом обрабатывающие бруски касаются лишь выступа-
ющих из масляного слоя микронеровностей поверхности заготов-
ки. Через 0,5... 1 мин при определенной высоте микронеровностей
контактная поверхность увеличивается, и разрыв масляной плен-
ки прекращается.
Доводка (притирка) — окончательный метод обработки заго-
товок, обеспечивающий высокую размерную точность — 4-го и
5-го квалитетов, отклонение формы поверхностей в пределах
0,05...0,30 мкм и высокое качество поверхностного слоя Ra до
0,1 мкм (или Rz 0,01 ...0,05).
Доводку выполняют на универсальных и специальных станках,
обрабатывая цилиндрические (наружные и внутренние), плоские
и другие поверхности. Притиры изготовляют из серого чугуна
СЧ18, СЧ21, СЧ24, при этом твердость притира должна быть мень-
ше твердости обрабатываемой заготовки. Поверхность притира
шаржируется абразивными порошками, смешанными с маслом,
или на его поверхность наносят пасту.
Доводка выполняется, как правило, пастами двух-трех номеров
зернистости с последовательным переходом от более грубой к бо-
лее тонкой. При этом может быть достигнута шероховатость по-
верхности менее Ra 0,01.
На универсальных станках притирку выполняют вручную
(рис. 2.39, ж), перемещая притир по обрабатываемой поверхности.
При этом частота вращения заготовки составляет 100... 125 мин
в начале периода и примерно 50 мин-1 — при окончательной до-
водке. Механическая доводка в 2—6 раз производительнее руч-
ной, она обеспечивает стабильные эксплуатационные характери-
стики поверхностей. Доводку осуществляют либо способом
свободного притира (рис. 2.39, з), когда притир, шарнирно соеди-
ненный со шпинделем станка, самоустанавливается по обрабаты-
ваемой поверхности, либо способом жестких осей (рис. 2.39, и, к),
при котором положение осей притира и заготовки остается неиз-
менным в процессе доводки, что обеспечивает требуемое взаим-
ное расположение поверхностей.
Скорость относительного движения детали по притиру (или
притира по детали) при предварительной доводке составляет
50...250 м/мин, при окончательной — 15...30 м/мин и при тон-
кой — 2... 10 м/мин.
128
Давление притиров при тонкой доводке составляет 20... 150 кПа,
причем меньшие значения соответствуют меньшим параметрам
шероховатости поверхности.
Притирку применяют для отделочной обработки закаленных
зубьев зубчатых колес вместо малопроизводительного и дорогого
зубошлифования, если их деформация при термической обработ-
ке невелика (менее 0,05 мм). В процессе притирки обрабатывае-
мое колесо (заготовка) 2 (рис. 2.39, л) вращается в зацеплении с
тремя чугунными притирами 1 — шестернями, которые приторма-
живаются для создания необходимого давления в местах контакта.
Колесо или притиры имеют возвратно-поступательное движение
в осевом направлении, чем обеспечивают равномерную обработ-
ку всей поверхности зуба. В зубопритирочных станках оси при-
тиров расположены параллельно оси колеса или скрещиваются с
ней.
Притиркой устраняют небольшие погрешности поверхности,
сглаживая микронеровности предшествующей обработки (шевин-
гования зубьев). Припуск на притирку составляет 0,01 ...0,02 мм на
сторону зуба. Длительность процесса притирки колес среднего
размера (при т = 3...5 мм) равна 1,0... 1,5 мин.
Полирование предназначено для снижения шероховатости
поверхности и применяется в основном для декоративной отдел-
ки и чистовой обработки фасонных поверхностей. В качестве
абразивного инструмента используют эластичные круги и абра-
зивные шкурки. Эффект полирования достигается при обработке
деталей во вращающихся барабанах, виброконтейнерах и
установках, в которых инструментом служит свободный абразив.
При полировании эластичными кругами (из войлока, фетра, бязи)
с нанесенной на них полировальной пастой или с подводом па-
сты в зону обработки получают поверхность с шероховатостью
Ra 0,4... 1,6 при предварительной обработке и с Ra 0,02...0,10 —
при чистовой. При полировании используют абразив из электро-
корунда, карбида кремния, карбида бора, оксида хрома и пасты
ГОИ.
При полировании шкуркой и лентой на ленточно-шлифовальных
станках с высокой скоростью (10...40 м/с) выполняют предвари-
тельное полирование со съемом припуска до 0,1... 0,3 мм, обеспе-
чивая шероховатость поверхности Ra 0,8... 1,6. Окончательное (чи-
стовое) полирование, выполняемое со скоростью 10...60 м/мин
лентами зернистостью 8... 16, обеспечивает шероховатость
Ra 0,2...0,4. При уменьшении зернистости ленты до 3...6 получают
шероховатость поверхности Ra 0,05...0,1.
129
Таблица 2.2. Сравнительная характеристика методов обработки
заготовок
Метод обработки
' гочность размеров,
квалитет
Шероховатость
поверхности
Ra, мкм
Точение:
обдирка
черновая обработка
получистовая обработка
чистовая обработка
тонкая обработка
14
12...14
11...13
8... 10
6...8
50... 100
12,5...25,0
12,5
3,2...6.3
0,4... 1,6
Фрезерование:
черновое
получистовое
чистовое
тонкое
Сверление и рассверливание
Зенкерование:
черновое
чистовое
12
10, И
8, 9
7
12,5...25,0
6,3... 12,5
3,2...6,3
1,6...3,2
И, 12 (до 10)
12,5... 25,0
12, 13
10. 11
6.3... 12,5
3,2...6,3
Развертывание:
нормальное (предвари-
тельное)
чистовое (точное)
тонкое
9, 10
7.9
5,6
3,2...6,3
1,6...3,2
0,4...0,8
Протягивание:
черновое
чистовое
Плоское шлифование:
обдирочное
предварительное
чистовое
тонкое
10, 11
6...9
0,10...0,16 мм на 1 м
длины
1,10...0,16 мм на 1 м
длины
0,04... 0,06 мм на 1 м
длины
0,016...0,025 мм на 1 м
длины
3,2... 12,5
0,4...3,2
3,2...6,3
3,2...6,3
0,8... 1,6
0,4...0,8
Круглое шлифование:
предварительное
чистовое
тонкое
8, 9
7
5, 6
1,6...3,2
0.8... 1,6
0,1...0,8
130
Окончание табл. 2.2
Метод обработки	Точность размеров, квалитет	Шероховатость поверхности Ra, мкм
Хонингование	4,5	0,1...0,4
Суперфиниширование	4,5	0,05...0,10
Притирка (доводка)	4,5	0,02...0,20
Полирование	—	0,02... 1,60
При низкоскоростном полировании снимают припуск до 10...
15 мкм. Заданную скорость полирования достигают вращением
детали при осциллирующем движении ленты.
Широко применяют шкурки и ленты из электрокорунда и кар-
бида кремния на тканевой и бумажной основе.
Сравнительная характеристика различных методов обработки
заготовок приведена в табл. 2.2.
2.9.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Для проверки выполнения технических требований деталь как
в процессе производства, так и после ее изготовления подвергает-
ся многократному контролю: проверяют точность размеров, фор-
мы, расположения поверхностей, а также качество поверхностей.
Точность размеров проверяют универсальными измеритель-
ными средствами и специальными измерительными устройствами.
Точность размеров наружных поверхностей проверяют штан-
генциркулем (погрешность измерения ±0,05 мм) и микрометрами:
ручным (погрешность измерения ±5 мкм; и рычажным (погреш-
ность измерения ±1 мкм), скобами рычажной Iпогрешность изме-
рения ±1 мкм) и со съемными измерительными головками (по-
грешность измерения ±12 мкм). Точность размеров внутренних
поверхностей проверяют нутромерами микрометрическим (по-
грешность измерения ±(6...8) мкм), индикаторным (погрешность
измерения ±(15...20) мкм) и с повышенной точностью (погреш-
ность измерения ±6 мкм). В серийном и массовом производстве
при контроле размеров наружных и внутренних поверхностей
6...9-го квалитетов точности используют соответственно предель-
131
3
132
Рис. 2.40. Схемы контроля:
а, б — расстоянии между осями отверстий: 7,2 — контрольные оправки; D-], О2 —
номинальные диаметры отверстии и контрольных оправок; L, Н — контролируемые
размеры; /, h — замеряемые размеры между оправками и торцем детали и оправ-
ками; в — отклонения от круглости наружной поверхности; г — отклонения от цилин-
дричности в продольном сечении; д, ж — отклонения от соосности поверхностей и
биение поверхностей и торцев (отклонение от перпендикулярности); е — отклонения
от прямолинейности плоскости; з — отклонения от параллельности осей отверстий;
и — соосности отверстий относительно общей оси; к — отклонения межосевого
расстояния зубчатого зацепления: 7 — индикаторная головка; 2 — стойка; 3 — кон-
тролируемая деталь; 4 — призма; 5 — поверочная плита; 6 — опора; 7 — кронштейн;
8 — пробка; 9 — ось: 10 — эталонное колесо; 11— каретка; А — межосевое рас-
стояние; В — базовая длина; /<], /2 — измерения на базовой длине
ные калибры-скобы и калибры-пробки. В единичном и мелкосе-
рийном производстве межцентровые расстояния и расстояния
между осями отверстий и базовыми плоскостями в корпусных де-
талях проверяют непосредственным измерением (рис. 2.40, а). По-
лученные результаты пересчитывают с учетом диаметров отвер-
стий:
L = 1 + 0,5D, + 0,5Г>2; Н- h + 0,5D,
где L, Н — контролируемые размеры детали; Dlr D2 — диаметры
отверстий; 1, h — измеряемые размеры детали.
Можно также использовать специальные контрольные оправ-
ки ipuc. 2.40, б), устанавливаемые в отверстия. Расчет производят
аналогично:
L = Z( - 0,5Г>! - 0ЛО2; Н= - 0,5Рь
где L, Н — контролируемые размеры детали; D1( £>2 — диаметры
оправок; Ц — замеряемое расстояние между оправками; /ц — из-
меряемое расстояние между оправкой и торцем детали.
Расстояния 1, lit h, измеряют перечисленными ранее универ-
сальными измерительными средствами.
В серийном производстве применяются специальные измери-
тельные устройства со стандартными измерительными головками
при допустимой погрешности измерения ±(0,2...0,5) мкм. Перед
измерением такое устройство настраивают по настроечному об-
разцу, представляющему собой плиту с двумя отверстиями, меж-
центровое расстояние которых выполнено с требуемой точностью.
] Три контроле замечают размах (интервал) показаний при контак-
те дисков измерительной головки с противоположными образу-
133
ющими отверстии и устанавливают на нуль индикаторную голов-
ку (середина размаха показаний). Затем измерительное устрой-
ство переносят на контролируемую деталь и измеряют середину в
интервале показаний индикаторной головки — отклонение меж-
центрового расстояния.
Точность формы цилиндрических поверхностей на начальных
операциях технологических процессов проверяют универсальны-
ми измерительными средствами (микрометрами, скобами, нутро-
мерами) измерением диаметров различных сечений проверяемой
поверхности. Такой контроль не дает истинного представления о
геометрической форме, однако позволяет с точностью до 5...
10 мкм оценить погрешность обработки. На завершающих этапах
изготовления деталей отклонения от круглости и цилиндричности
наружных и внутренних поверхностей контролируют с помощью
кругломеров или на координатно-измерительных машинах. Точ-
ность таких измерений может достигать 0,2 мкм. При отсутствии
специальных измерительных устройств применяют простейшие
измерительные приспособления со стандартными измерительны-
ми головками (рис. 2.40, В этом случае деталь 3 базируется
на призмах 4, установленных на поверочной плите 5. Стойку 2 с
индикаторной головкой 1 подводят к контролируемой поверхно-
сти и, поворачивая деталь 3, производят несколько замеров в раз-
личных сечениях. Точность контроля зависит от типа приме-
няемых головок и квалификации контролера и может достигать
2...4 мкм.
Отклонение от круглости внутренних цилиндрических поверх-
ностей также можно контролировать с помощью пневматических
пробок. Правильность геометрической формы внутренних кони-
ческих посадочных поверхностей проверяют калибрами методами
«на краску» и «по риске».
При контроле прямолинейности и плоскостности плоскостей
используют устройства трех типов: оптические приборы, уровни и
механические приспособления. Из оптических приборов наиболь-
шее распространение получили автоколлиматоры. Более высокую
точность контроля обеспечивают лазерные интерферометры. Об-
щими недостатками оптических способов измерения являются
большая трудоемкость контроля и сложность применяемого обо-
рудования. В мелкосерийном производстве широкое применение
нашли простые измерительные приспособления с измерительны-
ми головками. Например, приспособление для контроля прямоли-
нейности поверхности приведено на рис. 2.40, е. Перед контролем
детали 3 индикаторные головки 1 настраивают на нуль по пове-
134
рочной плите соответствующей точности. Затем плиту устанавли-
вают двумя точечными (шариковыми) опорами 6 на контролируе-
мую поверхность детали 3. Отклонение от прямолинейности опре-
деляют как наибольшую разность показаний измерительных
головок.
Контроль точности расположения поверхностей является
наиболее сложным и трудоемким этапом контроля качества. При-
менение для проверки цилиндрических поверхностей деталей тел
вращения универсальных и специальных координатно-измери-
тельных машин обеспечивает проведение комплексного контроля
всех показателей точности изготовления детали. В мелкосерий-
ном и серийном производстве применяют специальные приспо-
собления для комплексного контроля, скомпонованные из стан-
дартных измерительных головок, стоек, призм, центровых бабок
и плит.
На рис. 2.40, ж показана схема комплексного контроля соосно-
сти поверхностей относительно общей оси отверстий и отклоне-
ния от перпендикулярности к ней торца. Деталь 3 устанавливают
на специальные центровые пробки 8 по посадочным отверстиям,
а затем на центры, расположенные в центровых бабках. Индика-
торные головки 1 закреплены на кронштейнах 7. Всё приспосо-
бление смонтировано на поверочной плите 5.
Отклонение от соосности поверхностей можно определить:
	установив индикаторные головки в нулевое положение по эта-
лону детали, изготовленному с требуемой точностью. Тогда при
установке для проверки контролируемой детали отклонения от
соосности можно оценить по показаниям индикаторов;
	повернув деталь вручную на 360° и замерив биение поверхно-
сти (разности показаний индикаторной головки) относительно
общей оси. В этом случае оценивают несоосность поверхности
и ее некруглость.
Отклонение от перпендикулярности торца проверяют при по-
вороте детали на 360 (желательно на максимальном радиусе). От-
клонение оценивается максимальной разностью показаний инди-
каторной головки.
Отклонение от параллельности осей отверстий корпусных де-
талей контролируют с использованием оправок, материализу-
ющих оси отверстий. Измерения производят в двух разных сече-
ниях (рис. 2.40, з). Отклонение от параллельности определяют как
разность измерений Ц и 72 на базовой мине В. Размеры Ц и 12 кон-
тролируют универсальными или специальными измерительными
головками.
135
Контроль отклонений от соосности основных отверстий отно-
сительно общей оси проводят с использованием специальных
приспособлений. Например, па схеме (рис. 2.40, и) показано, что в
контролируемые отверстия вводят индикаторные головки 1, затем
их устанавливают на нуль, после чего поворачивают на 360°. От-
клонение от соосности каждого отверстия определяют как 1/4
разности наибольшего и наименьшего показаний индикаторной
головки, установленной в соответствующем отверстии.
При контроле зубьев колес на специальных контрольных при-
борах проверяют погрешность профиля, погрешность направле-
ния зуба, разность шагов, радиальное биение зубчатого венца, ко-
лебания межосевого расстояния, уровень шума, пятно контакта,
отклонение общей нормали. Основной метод комплексного кон-
троля зубчатого венца заключается в проверке кинематической
погрешности зацепления проверяемого колеса с эталонным или
при работе двух сопряженных колес с номинальным межосевым
расстоянием при беззазорном зацеплении.
На рис. 2.40, к представлена схема контроля межосевого рассто-
яния А проверяемого колеса 3 с помощью эталонного зубчатого
колеса 10, посаженного на палец подпружиненной подвижной ка-
ретки 11. При проворачивании колеса 3 индикаторная головка 1
отмечает изменение межосевого расстояния, происходящее в ре-
зультате изменения шага, профиля, биения основной окружности
и т. д. Правильность изготовления зубчатого венца проверяют так-
же по пятну контакта при обкатке с эталонным (или парным) зуб-
чатым колесом. Быстроходные зубчатые колеса проверяют по
уровню шума на специальных приборах в камерах, причем на не-
которых предприятиях такая проверка является первоочередной.
Если уровень шума находится в допустимых пределах, дальней-
шую проверку параметров зубьев можно не проводить.
Методы контроля качества поверхностного слоя деталей (ше-
роховатости, твердости) см. в подразд. 1.3.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Какие факторы определяют выбор вида металлорежущего
станка для обработки заготовки?
2.	Какие материалы применяют для изготовления лезвийных
инструментов (резцов, фрез, сверл и т. п.)?
3.	Какие абразивные материалы применяют при отделочной об-
работке поверхностей заготовок'
4.	Какими методами ведут обработку наружных поверхностей
вращения на токарных станках?
136
5.	Какие два способа последовательного снятия припуска при
обработке ступенчатых валов вы знаете и в каких случаях их
применяют?
6.	Какие существуют способы настройки инструментов (резцов,
фрез] на заданный размер и какую точность настройки они
обеспечивают?
7.	Какими методами обработки обеспечивают требуемые точность
и качество поверхности отверстий?
8.	Какие режущие инструменты обеспечивают исправление про-
странственных погрешностей (увода оси) ранее полученных
отверстий?
9.	Какие устройства применяют на сверлильных и расточных
станках для повышения точности обработки отверстий?
10.	Чем протягивание отверстий отличается от обработки отвер-
стий другими инструментами?
11.	Для чего применяют СОЖ при обработке заготовок?
12.	Назовите схемы фрезерования и области их применения.
13.	В каких случаях для обработки плоских поверхностей приме-
няют строгание и в чем заключается сущность этого метода
обработки?
14.	Назовите существующие методы обработки цилиндрических
зубчатых поверхностей и области их применения.
15.	Какие методы отделочной обработки зубьев колес применяют
в машиностроении?
16.	Какую точность зубьев обеспечивает шевингование?
17.	Какие методы обработки используют для нарезания зубьев
конических колес?
18.	Каковы особенности двух методов фрезерования наружных
шлицевых поверхностей?
19.	Какие режущие инструменты применяют для обработки резь-
бовых поверхностей?
20.	Каковы особенности продольного и врезного круглого шлифо-
вания и в каких случаях применяются эти методы?
21.	Как осуществляют шлифование торцев шеек валов на кругло-
и внутришлифовальных станках?
22.	Каковы способы шлифования шлицевых поверхностей?
23.	В чем состоит различие между хонингованием и суперфини-
шированием?
24.	Какие режущие инструменты используют при доводке и при-
тирке поверхностей заготовок?
25.	Какие измерительные устройства применяют для контроля
точности диаметральных размеров деталей и точности формы
поверхностей вращения?
26.	В чем заключаются преимущества использования сборного
режущего инструмента?
Глава 3
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА
3.1.
НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Технологическая оснастка — это средства оснащения техноло-
гического оборудования, используемые при механической обра-
ботке, сборке и контроле.
Основную группу технологической оснастки механосборочно-
го производства составляют приспособления, подразделяемые по
целевому назначению, степени специализации и уровню автома-
тизации (рис. 3.1).
По целевому назначению различают приспособления станоч-
ные, для закрепления рабочего инструмента, сборочные, контроль-
ные и транспортные.
Станочные приспособления предназначены для установки и за-
крепления обрабатываемых заготовок на станках. На эту самую
многочисленную группу приходится более 70 % от числа всех при-
способлений. В зависимости от вида механической обработки и
типа металлорежущих станков различают токарные, фрезерные,
расточные, сверлильные, шлифовальные и другие приспособления.
Приспособления для закрепления рабочего инструмента (вспо-
могательный инструмент) предназначены для его установки и за-
крепления на станке. К ним относятся патроны для сверл, развер-
ток, метчиков, инструментальные державки, многошпиндельные
головки и т. п.
Эти две группы приспособлений входят в технологическую си-
стему станок — заготовка—приспособление — инструмент, и с их
помощью осуществляется наладка технологической системы.
Сборочные приспособления используют для выполнения соеди-
нений в изделиях, установки и закрепления базовых (сборочных
138
единиц) и присоединяемых деталей, их взаимной ориентации,
предварительной деформации собираемых упругих элементов
(пружин, рессор, пружинных колец и т.п.), а также для выполне-
ния таких сборочных операций, которые требуют приложения
больших сборочных сил, т. е. запрессовки, клепки, развальцовки
и т.п.
Контрольные приспособления применяют для промежуточного
и окончательного контроля качества обработки деталей и сборки
сборочных единиц и изделий.
Транспортные приспособления применяют для перемещения и
кантования обрабатываемых деталей, собираемых изделий и их
элементов, а также для загрузки и разгрузки рабочих мест.
По степени специализации приспособления подразделяют:
	на универсальные (УП) — универсально-безналадочные (УБП)
и универсально-наладочные (УНП);
	переналаживаемые (ПП) — универсально-сборные (УСП) и
сборно-разборные (СРП);
	специальные.
Универсальные приспособления применяют в основном в еди-
ничном и мелкосерийном производстве.
Стандартные универсально-безналадочные приспо-
собления изготовляют централизованно и часто поставляют заказ-
чику вместе с металлорежущим оборудованием. Это трехкулачко-
вые патроны, машинные тиски, планшайбы, поворотные столы,
делительные головки, которые используют для обработки загото-
вок широкой номенклатуры и различных размеров.
Рис. 3.1. Классификация приспособлений
139
Универсально-наладочные приспособления применя-
ют для установки и закрепления определенной группы деталей,
схожих по форме, но разных по размерам. Такие приспособления
состоят из двух частей: постоянной (универсальной) и сменной (на-
ладочной), изготовляемой в соответствии с формой и габаритными
размерами заготовок (кулачки патронов, губки тисков и т.п.).
Универсальную часть УНП используют многократно, что зна-
чительно сокращает сроки и стоимость подготовки производства
и позволяет существенно увеличить оснащенность технологиче-
ского процесса.
Переналаживаемые (обратимые) приспособления применяют в
мелкосерийном и серийном производстве.
Универсально-сборные приспособления собирают из
нормализованных узлов и деталей, входящих в комплект УСП, из-
готовляемый централизованно. Этот комплект состоит из базовых,
корпусных, установочных, направляющих, прижимных, центри-
рующих элементов-деталей, а также из различных нормализован-
ных деталей и узлов. Комплект УСП насчитывает 10000...30000
деталей и узлов. Применение УСП в 2—3 раза сокращает сроки
подготовки производства при выпуске нового изделия. В УСП для
фиксации деталей (их центрирования) используют соединение
шпонка—точный паз.
Сборно-разборные приспособления включают в себя
высокомеханизированные зажимы (пневмо- и гидрозажимы) с
пневмо- и электрогидравлическими приводами, а также наборы
быстродействующей сборно-разборной аппаратуры для присоеди-
нения к приводам и заводской пневмосети.
Жесткость сборно-разборных приспособлении в 1,5 — 2 раза
выше, чем УСП, поскольку фиксацию элементов в них осущест-
вляют с помощью цилиндрического пальца и точного отверстия.
Этот способ фиксации имеет ряд эксплуатационных и технологи-
ческих преимуществ, в частности, повышенные жесткость и точ-
ность, сохраняемые в процессе эксплуатации. Это позволяет ис-
пользовать СРП для обработки заготовок на станках с ЧПУ.
Специальные приспособления представляют собой неперенала-
живаемые приспособления, предназначенные для определенной
технологической операции. Их используют в массовом и крупно-
серийном производстве. В серийном производстве применяют
групповые СП для единовременной обработки группы заготовок
различного типоразмера.
Специальные приспособления трудоемкие и дорогие в изготов-
лении, так как их получают методами единичного производства.
140
Кроме того, при смене объекта производства их, как правило, при-
ходится списывать независимо от степени их физического износа.
Трудоемкость изготовления СП составляет до 80 % от длительно-
сти цикла технологической подготовки производства. Для повы-
шения производительности СП нередко частично или полностью
автоматизируют.
Механизация и автоматизация приспособлений сокращает
долю ручного труда в механосборочном производстве, облегчает
условия труда, существенно повышает безотказность работы и
производительность технологического оборудования при повыше-
нии качества обработки.
Приспособления должны быть:
	удобными и безопасными в работе;
	ремонтопригодными, т. е. доступными для ремонта и замены в
них изношенных деталей;
	быстродействующими, т.е. обеспечивающими заданную про-
изводительность;
	удобными для установки на станок и быстросменными;
	простыми и дешевыми в изготовлении.
Использование технологической оснастки позволяет:
	обеспечивать заданную точность механической обработки за-
готовки методом автоматического получения размеров (МАПР).
При этом отпадает необходимость в трудоемкой операции раз-
метки заготовки и выверки ее положения на станке;
повышать производительность труда за счет сокращения эле-
ментов штучного времени на выполнение операции или их со-
вмещения. Применение многоместных приспособлений, позво-
ляющее производить одновременную обработку нескольких
заготовок, использование многошпиндельных головок (свер-
лильных, фрезерных) и многорезцовых державок позволяет со-
кратить основное время операции за счет параллельного вы-
полнения переходов. Повышение жесткости технологической
станочной системы за счет применения приспособлений позво-
ляет повышать режимы резания и применять многоинструмен-
тальную обработку. Быстродействующие зажимные устройства
сокращают время на закрепление заготовки на станке. Другие
элементы вспомогательного времени (время на позициониро-
вание, смену или поворот инструмента, операционный кон-
троль) сокращаются или совмещаются благодаря использова-
нию поворотных столов, делительных головок, автоматических
загрузочных устройств, выталкивателей, автоматических средств
операционного контроля и т.д.;
141
4
8
Рис. 3.2. Элементы станочного приспособления:
1 — установочный элемент; 2 — зажимной элемент; 3 — вал; 4 — направляющий
элемент (кондукторная втулка]; 5 — делительный диск; 6 — корпус; 7 — силовое
устройство (маховичок]; 8 — фиксатор
	сокращать долю ручного труда в механосборочном производ-
стве, облегчить труд рабочих;
	расширять технологические возможности оборудования, т. е.
обрабатывать заготовки больших размеров, повышать точность
обработки и т. п.
По функциональному назначению все элементы станочных
приспособлений (рис. 3.2) подразделяют:
	на установочные элементы, определяющие положение заготов-
ки в приспособлении и реализующие выбранную схему бази-
рования;
	зажимные элементы, т. е. устройства и механизмы для закрепле-
ния заготовки, обеспечивающие неотрывность ее базовых по-
верхностей от установочных элементов в процессе обработки;
	силовые механизмы и устройства, создающие требуемую силу
закрепления (механические, электрические, пневматические,
гидравлические и др.);
	элементы для направления режущего инструмента и определе-
ния его положения;
	вспомогательные устройства для изменения положения заго-
товки в приспособлении (поворотные столы, делительные го-
142
ловки), а также для соединения между собой элементов при-
способлений и регулировки их положения;
	корпуса, на которых закреплены все остальные элементы.
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКЕ,
ПОНЯТИЕ О БАЗАХ. УСТАНОВОЧНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Точность обработки заготовки зависит от точности ее установ-
ки в приспособлении.
Положение заготовки, как и любого твердого тела в простран-
стве, характеризуется шестью степенями свободы, определяющи-
ми возможность ее перемещения и поворота относительно трех
координатных осей.
При реализации заданной схемы базирования число и располо-
жение установочных элементов должно лишить заготовку требуе-
мого числа степеней свободы. В зависимости от условий обработ-
ки производят полную или частичную ориентацию заготовки в
приспособлении относительно режущего инструмента. При пол-
ной ориентации заготовке придают точное положение в приспо-
соблении, т. е. лишают ее шести степеней свободы (правило шести
точек). На рис. 3.3, а показан пример такой установки. Здесь за-
готовка — плита — установлена по трем взаимно-перпендикуляр-
ным плоскостям (по основанию и двум граням) на опорах, распо-
ложенных в трех координатных плоскостях XOZ, XOY, YOZ, и за-
нимает строго определенное положение относительно фрезы,
обрабатывающей пазы.
При частичной ориентации допускают произвольное положе-
ние заготовки (детали и узла) относительно какой-либо координат-
ной оси (рис. 3.3, б, в). При обработке тел вращения в трехкулачко-
вом патроне или центрах заготовка может занимать произвольное
угловое положение (поворот) относительно оси, совпадающей с
одной из координатных осей. В этом случае она лишена пяти сте-
пеней свободы.
На рис. 3.3 стрелками показаны силы закрепления Q, прижи-
мающие заготовку к установочным элементам.
Установочные элементы (УЭ) — это детали приспособлений,
обеспечивающие требуемое положение заготовки на станке отно-
сительно режущего инструмента.
Выполнение этого требования обусловлено точностью разме-
ров и взаимного расположения установочных элементов, а также
143
Рис. 3.3. Схемы базирования заготовок деталей в приспособлениях:
а — по трем взаимно-перпендикулярным плоскостям при фрезеровании пазов; б —
по отверстию и перпендикулярному ей торцу при точении наружной поверхности;
в — по центровым отверстиям при шлифовании вала; Q — сила закрепления
их сохранением в процессе эксплуатации приспособлений. Поэто-
му установочные элементы изготовляют из сталей марок У8А, 20 и
20Х с последующей термической обработкой (закалкой) до твер-
дости 53...62 HRC. Установочные элементы из низкоуглеродистых
конструкционных сталей марок 20 и 20Х предварительно подвер-
гают цементации на глубину 0,8... 1,2 мм. Для уменьшения износа
рабочие поверхности УЭ, контактирующие с базовыми поверхно-
стями заготовок, хромируют или делают на них наплавку из твер-
дого сплава.
Установочные элементы, которые лишают заготовку требуе-
мого числа степеней свободы, называют основными. Как прави-
ло, они неподвижны в станочных приспособлениях и должны
выдерживать нагрузки (моменты и силы), действующие на заго-
товку в процессе обработки, поэтому к их жесткости предъявля-
ют повышенные требования. Повышение жесткости УЭ обеспе-
чивают:
	улучшением качества сопряжения УЭ с корпусом приспособле-
ния;
144
	применением шабрения или шлифования поверхностей сты-
ков;
	использованием затяжки стыков крепежными деталями;
	применением клеевого слоя между поверхностями стыков, что
также обеспечивает гашение вибраций.
Максимальное число основных УЭ — шесть.
Дополнительные (вспомогательные) УЭ предназначены для
придания дополнительной жесткости или устойчивости заготовки
в процессе обработки. Дополнительная опора не должна нарушать
положение заготовки, достигнутое при установке на основные УЭ,
поэтому она должна быть подвижной (подводимой или самоуста-
навливающейся). Однако после установки заготовки ее необходи-
мо жестко зафиксировать, превратив в жесткую. Число дополни-
тельных УЭ может быть любым, однако желательно свести его к
минимуму, чтобы не усложнять конструкцию и не увеличивать
стоимость изготовления приспособления.
На рис. 3.4 показан пример приспособления для обработки кор-
пусной детали, имеющей консоль, поддерживаемую регулируе-
мым УЭ 3, который после установки заготовки 5 фиксируется гай-
кой 4.
При установке заготовок на черные (необработанные) или гру-
бо обработанные (с шероховатостью Rz > 80... 100) базовые по-
верхности необходимо ограничить площадь их контакта с опорной
поверхностью УЭ (локализовать контакт). Это объясняется тем,
что у черных или грубо обработанных базовых поверхностей ве-
лики погрешности формы, из-за которых заготовки не будут за-
нимать устойчивого однозначного положения в приспособлении.
Требование локализации контакта необходимо соблюдать для лю-
бых типов УЭ.
При использовании чисто обработанных базовых поверхно-
стей, наоборот, необходимо обеспечить наибольшую площадь кон-
Рис. 3.4. Пример установки кон-
сольной корпусной детали:
7,2 — основные установочные эле-
менты плиты и опоры соответственно;
3 — дополнительная регулируемая опо-
ра; 4 — гайка; 5 — заготовка; Се-
силы закрепления
145
такта базовой поверхности с опорной поверхностью УЭ, чтобы
создать равномерно распределенную нагрузку и исключить по-
вреждение чисто обработанных баз, особенно если они не подвер-
гаются дальнейшей обработке.
При сочетании черных и чистых баз, реализующих выбранную
схему базирования заготовки, применяют комбинацию установоч-
ных элементов: точечных и с большой поверхностью контакта (см.
рис. 3.4).
При установке заготовки по охватывающим или охватываемым
поверхностям возможен контакт с опорной поверхностью УЭ с
некоторым зазором. При этом заготовка лишена требуемого числа
степеней свободы, но остается возможность ее сдвига в пределах
зазора посадки, что создает погрешность базирования заготовки.
Для устранения влияния зазора на положение заготовки в приспо-
соблении применяют разжимные и самоцентрирующие устано-
вочные элементы: самоцентрирующие трехкулачковые патроны
(см. рис. 3.3, б), цанги, разжимные оправки и т.п.
Необходимо строго ограничивать площадь контакта опорной
поверхности УЭ с вспомогательными базами.
Главной базой заготовки называется поверхность, которая лиша-
ет заготовку большего числа степеней свободы — трех (плоскость,
имеющая большую площадь), четырех (протяженная наружная или
внутренняя цилиндрическая или коническая поверхности). На рис.
3.3, а главной базой является плоскость основания корпусной дета-
ли, а на рис. 3.3, б, в — наружная и внутренняя цилиндрические
поверхности заготовок — тел вращения. Если площади контакта
вспомогательных (направляющей и упорной) и главной базовых
поверхностей будут равны, то появятся избыточные связи, из-за
которых обеспечить однозначное положение заготовки в приспо-
соблении будет невозможно. Также из-за погрешностей изготовле-
ния установочных элементов приспособлений и базовых поверхно-
стей заготовок (непараллельности, неперпендикулярности, несо-
осности) может быть не обеспечен их плотный контакт.
Учитывая рассмотренные общие принципы установки загото-
вок, к установочным элементам предъявляют требования:
	число и расположение установочных элементов должны обе-
спечивать ориентацию заготовки согласно принятой схеме ба-
зирования для технологической операции и их достаточную
устойчивость;
	при использовании черных и грубо обработанных баз загото-
вок необходимо локализовывать их площадь контакта с опор-
ными поверхностями УЭ;
146
	площадь контакта чисто обработанных баз заготовок с УЭ
должна быть большой, чтобы не повреждать базовые поверх-
ности;
	установочные элементы должны быть жесткими и износостой-
кими, чтобы сохранять точность своих размеров и взаимного
расположения в процессе эксплуатации приспособлений;
	дополнительные УЭ необходимо выполнять регулируемыми
или самоустанавливающимися, а после контакта с поверхно-
стью заготовки их следует жестко фиксировать;
	для ускорения процессов переналадки и ремонта приспособле-
ний УЭ должны быть легкосменными;
	площадь контакта вспомогательных базовых поверхностей с
установочными элементами приспособлений должна быть огра-
ничена.
Погрешность установки (е .) заготовки в приспособлении сум-
мируется из погрешностей ее базирования, закрепления и поло-
жения в приспособлении, вызываемой неточностью его изготов-
ления и установки на станке.
Погрешностью базирования (е6) называют отклонение факти-
ческого положения заготовки от требуемого, возникающее при
несовмещении измерительной и технологической (установочной)
баз заготовки. При совпадении этих баз погрешность базирова-
ния равна нулю.
Для конкретной схемы базирования е6 определяют как допуск
на расстояние между измерительной и установочной базами заго-
товки.
На рис. 3.5 показана схема установки корпусной детали при
фрезеровании паза с двумя вариантами простановки размеров об-
работки. В первом варианте (заданы размеры А' и В') измеритель-
ные 3, 4 и технологические 1, 2 базы совпадают и погрешности
базирования этих размеров е6а- и е6В, равны нулю. Во втором вари-
анте (заданы размеры А" и В") технологические базы 1, 2 не со-
впадают с измерительными 3, 4 и соответственно погрешности
базирования равны допускам на расстояния С и L между ними,
т. е. Тс и Т£.
Погрешностью закрепления (е3) называют смещение измери-
тельной базы заготовки под действием силы закрепления Q. Сме-
щение происходит в результате деформации звеньев цепи техно-
логической системы, через которую передается сила закрепления
(заготовка—установочные элементы). Поскольку смещение изме-
рительной базы заготовки рассматривают в направлении выпол-
няемого размера, то если сила закрепления Q направлена перпен-
147
дикулярно выдерживаемому размеру, погрешность закрепления £3
равна нулю. Так, погрешности закрепления для размеров А' и А"
на рис. 3.5 при воздействии силы Qr и для размеров В' и В" при
воздействии силы Q2 равны нулю.
Погрешность положения в приспособлении (в ) заготовки обу-
словлена неточностью его изготовления и установки на станке,
т. е. она определяется погрешностями изготовления и сборки уста-
новочных элементов £у,, их износом £из и ошибками установки
'смещением) приспособления на станке £,.
Технологические возможности станочных приспособлений
обеспечивают погрешность £уС в пределах 15...20 мкм, а у преци-
зионных приспособлений — 10 мкм.
Износ установочных элементов £из зависит от времени работы
приспособления, материала и массы заготовки, состояния их базо-
вых поверхностей, а также от условий установки заготовки в при-
способлении. Более интенсивно изнашиваются опорные поверх-
ности УЭ с ограниченным (локальным) контактом с базовыми по-
верхностями: точечные опоры, ленточки призм, пальцев, сухари,
кулачки и т. п.
Смещение приспособления на станке £с уменьшают примене-
нием направляющих элементов (центрирующих шпонок, поясков
и фиксаторов), правильным выбором зазоров в сопряжениях,
а также равномерной затяжкой крепежных деталей. Величина £с
составляет 10...20 мкм.
Типовые схемы установки заготовок в приспособлениях. Уста-
новка на плоскости. Выбор типа и размеров установочных эле-
ментов зависит от размеров и состояния базовых поверхностей
заготовки. При установке заготовок на необработанные черные)
Рис. 3.5. Расчет погрешности бази-
рования при обработке корпусной
детали на фрезерном станке:
1,2 — установочные базы; 3,4 — изме-
рительные базы; Qq, Qa — силы закре-
пления; А, А", В', В”, b,L,C— размеры
заготовки
148
и
Рис. 3.6. Опоры для установки заготовок на плоские поверхности:
а — штырь с рифленой головкой; б — штырь с плоской головкой; в — штырь со сфе-
рической головкой; г — пластина; д — регулируемая опора; е — клиновая подводимая
опора: 1 — штырь; 2 — клин; 3 — винт; 4 — фиксатор; 5 — шарики; 6 — шпонка;
7 — кольцевая пружина; 8 — корпус; 9 — втулка; 10 — кожух; ж — самоустанавли-
вающаяся опора: 1 — штырь; 2 — стержень; 3 — винт; 4 — пружина; d, D, Fi, h, hb Н,
В, L — параметры установочных элементов; а — угол скоса клина
или грубо обработанные базовые поверхности используют посто-
янные установочные элементы — штыри с рифленой или со сфе-
рической головкой (рис. 3.6, а, в).
Штыри со сферической головкой применяют при установке
узких заготовок, чтобы увеличить расстояние между точками опор.
Штыри с рифленой головкой обеспечивают более устойчивое по-
149
ложение заготовки, поэтому в некоторых случаях позволяют ис-
пользовать меньшую силу для ее закрепления.
Установку заготовок по чисто обработанным базовым поверх-
ностям осуществляют на опоры с плоской головкой (рис. 3.6, б),
если площадь базовых плоскостей небольшая, или на пластины
(рис. 3.6, в), если эта площадь большая. Размеры пластин выбира-
ют исходя из допустимой нагрузки — 5 МПа. Высоту головки h
выполняют с точностью h6 или h5, что обеспечивает их взаимоза-
меняемость.
Пластины (рис. 3.6, г) изготовляют двух типов: плоские и с ко-
сыми пазами для размещения стружки. Плоские пластины обычно
применяют при вертикальном расположении опор.
Для компенсации износа опорных поверхностей применяют
регулируемые установочные опоры (рис. 3.6, д), которые вверты-
вают в корпус по резьбе и стопорят в требуемом положении контр-
гайкой. Их также удобно использовать в переналаживаемых при-
способлениях.
Как уже отмечалось, дополнительные опоры могут быть подво-
димыми и самоустанавливающимися. Подводимые клиновые опо-
ры (рис. 3.6, е) применяют для тяжелых заготовок. После установ-
ки заготовки на основание опоры движением клина 2 вручную
влево выдвигают штырь 1 — опору до соприкосновения с базовой
плоскостью заготовки или узла. Вращаясь, винт 3 нажимает на
шарики 5, которые выдвигают сегментные шпонки 6 и стопорят
опору за счет сил трения, упираясь в корпус 8. Возврат шпонок 6
обеспечивают кольцевой пружиной 7. Детали 9, 10 предохраняют
опору от засорения. Если угол наклона клина равен 15°, клиновая
опора является самотормозящей, но имеет достаточный ход.
К недостаткам таких опор относятся продолжительное время
ручного подвода опоры и невозможность применения при уста-
новке легких и нежестких заготовок, так как при подводе опоры
можно нарушить положение заготовки, определяемое основными
опорами.
Стандартные самоустанавливающиеся опоры (рис. 3.6, ж) явля-
ются быстродействующими. Вертикальный штырь 1 такой опоры
устанавливают выше основных опор. При установке заготовка да-
вит на штырь 1, сжимая пружину 4 до тех пор, пока не ляжет на
основные опоры. После этого штырь 1 жестко фиксируют стерж-
нем 2 с° косым срезом, перемещая винт 3. Угол скоса фиксирую-
щего стержня 2 меньше угла самоторможения (а = 5...6°). Пружи-
ну 4 выбирают такой, чтобы она не могла приподнять заготовку
над основными опорами.
150
Установка заготовок на внешнюю цилиндрическую поверх-
ность и перпендикулярную ей плоскость. В зависимости от соот-
ношения длины 1 и диаметра d цилиндрической поверхности су-
ществует две схемы установки заготовок, различающиеся между
собой распределением опорных точек между цилиндром и плоско-
стью. При соотношении 1/d > 1 основной базовой поверхностью
является цилиндрическая, лишающая заготовку четырех Степеней
свободы. В этом случае в качестве установочных элементов при-
меняют призмы (рис. 3.7, а, б), цанги и самоцентрирующие патро-
ны со специальными удлиненными кулачками.
При соотношении 1/d < 1 основной базовой поверхностью яв-
ляется торец, лишающий заготовку трех степеней свободы.
В этом случае в качестве установочных элементов применяют
втулки (рис. 3.7, г) и патроны (трех- и четырехкулачковые) (см.
рис. 3.3, б).
При обработке заготовок с чисто обработанными базовыми по-
верхностями диаметром 5... 150 мм на фрезерных и сверлильных
станках применяют широкие опорные призмы (см. рис. 3.7, а).
Рис. 3.7. Установка заготовок по наружног цилиндрической поверхности
и перпендикулярному ей торцу:
а — в широкой опорной призме; б — в узких призмах (ленточках); в — на четырех
штырях; г — во втулках; 7 — крепежный винт; 2 — призма; 3 — штифт; 4 — штырь;
5 — втулка; 6 — заготовка; Н — высота от оси заготовки до основания; h — высота
призмы; d — диаметр заготовки; а — угол призмы
151
’1ри установке необработанных или грубо обработанных заго-
товок для локализации их контакта с установочными элементами
используют узкие призмы |см. рис. 3.7 б) или четыре штыря 4
(рис. 3.7, в), запрессованные в боковые поверхности. В таких при-
змах заготовки занимают вполне устойчивое положение даже при
наличии искривленности, бочкообразности и других погрешно-
стей формы цилиндрической базовой поверхности.
Поскольку призма определяет положение продольной оси заго-
товки, необходима точная фиксация положения ее оси симметрии
на корпусе приспособления. Для этого кроме крепежных винтов 1
(см. рис. 3.7, а) применяют контрольные штифты 3, отверстия под
которые обрабатывают совместно в призме и корпусе после вы-
верки положения призмы.
При установке ступенчатого вала (для фрезерования лысок
шпоночных пазов, сверления отверстий), как правило, призм
должно быть две. В этом случае при выверке их положения обе-
спечивают расположение линий пересечения призматических по-
верхностей на одной прямой АХ (см. рис. 3.7, б].
В приспособлениях используют призмы с углами а = 60; 90;
120°. Наибольшее распространение получили призмы с углом а =
= 90°. Призмы с углом а = 120° применяют, когда базовая поверх-
ность заготовки не имеет полной цилиндрической поверхности,
и необходимо определить положение ее оси по небольшой дуге
окружности.
Призмы с утлом а = 60° применяют для повышения устойчиво-
сти заготовки при значительных силах резания, действующих па-
раллельно основанию призмы.
Заготовки типа фланцев, корпусов и ступенчатых втулок, когда
их базовые поверхности имеют точность 7...9-го квалитетов, уста-
навливают во втулки.
Призмы и втулки изготовляют из стали марки 20Х с цемента-
цией рабочих поверхностей на глубину 0,8... 1,2 мм и закалкой до
твердости 55... 60 HRC.
Призмы больших размеров, изготовляемые из серого чугуна,
имеют каленые стальные пластины, прикрепленные к призмати-
ческим поверхностям. Недостатком такой конструкции является
снижение жесткости из-за дополнительных стыков. Рабочие по-
верхности призм и основания обрабатывают шлифованием до ше-
роховатости Ra 0,4...0,8.
Погрешности базирования при установке в призму зависят от
допуска на диаметр цилиндрической базовой поверхности заго-
товки и от погрешности ее формы.
152
Для уменьшения погрешности базирования применяют само-
центрирующие установочные элементы: трехкулачковые патроны,
призмы и цанги.
Установка заготовок на внутреннюю цилиндрическую поверх-
ность и перпендикулярную ей плоскость. Принципиальные схе-
мы базирования по внутренним и наружным цилиндрическим по-
верхностям заготовок одинаковы. При соотношении длины базо-
вой поверхности заготовки к ее диаметру 1/d > 1 основной базой,
лишающей ее четырех степеней свободы, является цилиндриче-
ская поверхность. В этом случае заготовку устанавливают на
оправки.
По конструкции оправки бывают жесткие и разжимные.
Жесткие оправки (рис. 3.8) выполняют коническими (рис. 3.8, а)
и цилиндрическими для установки заготовок с натягом (рис. 3.8, 6)
и с зазором (рис. 3.8, в). На станке оправки устанавливают в цен-
трах по центровым отверстиям.
Для передачи вращательного движения на левом конце оправ-
ки выполняют квадрат, снимают лыски или устанавливают повод-
ковый палец.
Жесткие оправки предназначены для чисто и точно обработан-
ных базовых цилиндрических поверхностей (Н7, Н6). Конические
оправки (с конусностью 1/1 500... 1/2 000) обеспечивают точность
центрирования в пределах 0,005...0,010 мм, однако они не выпол-
Рис. 3.8. Виды жестких оправок:
а — конусная; б — гладкая цилиндрическая с натягом; в — гладкая цилиндрическая
с зазором; 1 — канавка; 2 — оправка; 3 — шпонка; 4 — гайка
153
няют точной фиксации заготовки по длине. Их применяют в мел-
косерийном и единичном производстве. Крутящий момент с
оправки на заготовку передается благодаря расклинивающему
действию при насадке заготовки на оправку мелкими ударами.
Такую же высокую точность центрирования (0,005...0,01 мм)
обеспечивают гладкие цилиндрические оправки (см. рис. 3.8, б),
на которые заготовки напрессовывают. Обычно длина посадочной
шейки такой оправки меньше длины заготовки, что позволяет од-
новременно подрезать торцы заготовки при обработке на станках
токарной группы. Точную фиксацию положения заготовки по дли-
не обеспечивают при запрессовке применением подкладных мер-
ных колец. Недостаток применения таких оправок — необходи-
мость введения дополнительных операций запрессовки и распрес-
совки и периодической правки базового отверстия.
Величина натяга в соединении заготовка — оправка должна
обеспечить такую прочность, чтобы момент М и сила резания Р
в процессе обработки не смогли провернуть или сдвинуть заго-
товку7.
Разжимные оправки исключают влияние зазора на точность ба-
зирования заготовки. Обычно это оправки консольного типа (рис.
3.9). Консольная цанговая оправка (рис. 3.9, а) с прорезями на ра-
бочей посадочной части предназначена для установки заготовок с
обработанными базовыми отверстиями с точностью по Н8...Н12.
Точность центрирования таких оправок 0,02...0,04 мм. Закрепле-
ние заготовки 2 происходит вследствие деформации лепестков
оправки 1 при затяжке внутреннего конуса 3.
Оправка с упругой втулкой 7 (рис. 3.9, б), разжимаемой внутри
гидропластмассой 6, обеспечивает точность центрирования 0,005...
0,010 мм. Заготовку 2 закрепляют, затягивая винт 8, который пере-
дает давление на гидро пластмассу, имеющую достаточную теку-
честь для равномерной передачи давления и вязкость, исключаю-
щую ее протечки в местах сопряжения, и практически несжимаемую.
Под воздействием давления гидропластмассы тонкостенная упру-
гая втулка 7 деформируется (выпучивается), выбирая зазор между
ней и заготовкой, и закрепляет последнюю. Ввиду того что дефор-
мация гильзы невелика, базовая поверхность заготовки должна
быть обработана с точностью Н7...Н8. Обычно такие оправки при-
меняют на финишных операциях шлифования, где силы и момен-
ты резания невелики.
Наибольшую точность центрирования 0,002...0,003 мм обеспе-
чивают оправки с тонкостенными гофрированными втулками 10
(рис. 3.9, в). Допустимая разпостенность таких втулок 0,05 мм, бие-
154
Рис. 3.9. Виды разжимных оправок консольного типа:
б
а — цанговая; б — с гидропластмассои; в — с гофрированными втулками; г — клино-
плунжерная; 7 — оправка; 2 — заготовка; 3 — конус-клин; 4 — плунжер-сухарь;
5 — пружина; 6 — гидропластмасса; 7 — тонкостенная упругая втулка; 8 — винт;
9 — шток; 10 — гофрированная втулка
ние базовых торцев — 0,005 мм, точность базовой поверхности за-
готовки — не ниже Н7...Н6.
Поскольку типы оправок (см. рис. 3.9, б, в) обеспечивают рав-
номерно распределенную нагрузку на базовую поверхность заго-
товки, их рационально применять при окончательной обработке
наружных поверхностей тонкостенных втулок, колец и других за-
готовок, базируясь по точно обработанному отверстию.
Упругие втулки изготовляют из сталей марок 38ХГСА, У10А и
65Г с термической обработкой до твердости 45...50 HRC.
Заготовки с необработанными или грубо обработанными базо-
выми поверхностями устанавливают на клино-плунжерную оправ-
ку (рис. 3.9, г) для локализации контакта. Три рифленых плунжера-
сухаря 4, расположенные под утлом 120° друг к другу в паз<1х
оправки 1, имеют возможность выдвигаться при перемещении ко-
нуса 3. При этом выбирается зазор между заготовкой и сухарями,
и она закрепляется внедрением рифлений сухарей в ее базовую
поверхность. Плунжеры-сухари передвигаются штоком силового
привода, а при его обратном ходе они сходятся к центру под дей-
155
ствием кольцевой пружины 5, которая также удерживает плунже-
ры от выпадания из корпуса в свободном состоянии. Точность
центрирования таких оправок составляет 0,05...0,10 мм.
Установку заготовок на два параллельных отверстия и перпен-
дикулярную им плоскость применяют при обработке корпусных
деталей (корпусов, плит и рам).
При реализации данной схемы установки заготовок на чисто
обработанные базовые поверхности используют опорные пласти-
ны и два неподвижных или выдвижных пальца (рис. 3.10. а). Вы-
движные пальцы применяют при установке крупных и тяжелых
заготовокв приспособление, а также для фиксации приспособлений-
спутников (палет) на автоматических линиях. Отверстия обраба-
тывают по 7-му квалитету точности с выдержкой точности меж-
центрового расстояния по ±1Т5...1Т7. Если в конструкции детали
такие отверстия отсутствуют, их выполняют специально (искус-
ственные технологические базы), чаще всего используя для этого
два крепежных отверстия в основании корпусной детали.
Точность размеров и расположения установочных элементов —
пальцев должна обеспечивать установку на них любой заготовки
в
Рис. 3.10. Установка заготовок по базовым отверстиям на пальцы и пер-
пендикулярную им плоскость:
а — схема установки: 7 — цилиндрический палец; 2 — ромбический палец; 3 — уста-
новочная пластина; 4 — заготовка; б — схема для определения погрешности при
использовании двух цилиндрических пальцев; в — схема для расчета положения
заготовки; г, д — конструкции соответственно постоянного и сменного пальцев;
L — расстояние между пальцами; Q — сила прижима; Д-j, Д2 — величины смещений;
d — диаметр пальца; h — высота посадочной поверхности пальца; а — наибольший
угол поворота заготовки
156
из партии с межцентровым расстоянием и диаметром отверстий в
пределах заданных допусков.
Обычно один палец выполняют цилиндрическим, а второй —
срезанным ромбическим (рис. 3.10, г, д). Так как заготовка имеет
допуск на межосевое расстояние L, базовые отверстия могут за-
нимать разные положения (рис. 3.10, б). Область пересечения двух
крайних окружностей А и Б является общей для всех заготовок
партии, а диаметр пальца тогда должен быть равен d - Т£, что при-
ведет к покачиванию заготовки в пределах зазора ±TL/2.
Срез пальца увеличивает зазор (рис. 3.10, в) в направлении об-
щей оси двух отверстий, позволяя устанавливать заготовки с бо-
лее широкими пределами допусков на межцентровое расстояние.
Допуск на межцентровое расстояние этих отверстий в 2—4 раза
меньше, чем допуск на межцентровое расстояние базовых отвер-
стий.
Смещение заготовки или ее поворот приводит к образованию
погрешности базирования. Возможное максимальное смещение
заготовки (рис. 3.10, в) определяется максимальным зазором меж-
ду базовым отверстием и цилиндрическим пальцем.
Наибольший угол поворота а заготовки определяется макси-
мальными зазорами между базовыми отверстиями и величиной
межцентрового расстояния L (см. рис. 3.10, в).
Большая ось ромбического пальца должна быть расположена
перпендикулярно линии центров базовых отверстий.
Неподвижные пальцы могут быть постоянными или сменными,
а выдвижные — самоустанавливающимися (подпружиненными).
Пальцы диаметром до 16 мм изготовляют из стали марки У7А,
а диаметром свыше 16 мм — из стали марки 20Х с цементацией на
глубину 0,8... 1,2 мм и закалкой до твердости 55...60 HRC. Рабочую
поверхность пальцев обрабатывают с точностью дб или f7 и шли-
фуют до шероховатости Ra 0,4...0,8.
В рассматриваемой схеме установки главной базой (см. рис.
3.10, а) является плоскость, лишающая заготовку трех степеней
свободы. Отверстие, контактирующее с цилиндрическим пальцем,
лишает ее двух степеней свободы, а отверстие, контактирующее с
ленточками ромбического пальца, — одной степени свободы. По-
скольку отверстия являются дополнительными базами, длина паль-
цев ограничена: h < d, где d — диаметр посадочной поверхности
пальца.
Установка заготовок на центровые отверстия. Установка валов
по специально выполненным центровым коническим отверстиям
(технологическим базам) позволяет совместить установочную и
157
Рис. 3.11. Установка на центровые отверстия:
а — на жесткий центр; б — на срезанный гладкий центр; в — на срезанный центр
с ленточками; г-на поводковый рифленый центр; д — на «плавающий» передний
центр; 1 — центр; 2 — корпус; 3 — пружина; О — сила закрепления
измерительную базы — линию центров — при обработке диаме-
тральных размеров и тем самым свести погрешность базирования
к нулю и обеспечить принцип постоянства баз при выполнении
всех токарных и шлифовальных операций.
Для реализации этой схемы установки заготовок используют
жесткие и вращающиеся центры.
Конструкции центров приведены на рис. 3.11.
Жесткие центры (рис. 3.11, а...г) устанавливают в шпиндель
станка и пиноль задней бабки.
При обработке тяжелых деталей в пиноль задней бабки уста-
навливают вращающийся центр, который не изнашивается и не
портит базовую коническую поверхность заготовки, так как вра-
щается вместе с ней, но имеет пониженную жесткость. Для заго-
товок типа гильз и труб используют срезанные (грибковые) цен-
тры (см. рис. 3.11, б, в). При наличии фасок на полых заготовках
применяют гладкие центры (см. рис. 3.11, б). При установке заго-
товок на черные необработанные кромки отверстий для локали-
зации контакта применяют центр с тремя ленточками, располо-
женными под утлом 120° (см. рис. 3.11, в). При выполнении чисто-
вых и отделочных операций, например шлифования, применяют
поводковые центры (см. рис. 3.11, г), обеспечивающие передачу
158
небольших крутящих моментов внедрением рифлений в поверх-
ность конической фаски.
В основном используют центры с утлом конуса при вершине
60°, а для обработки тяжелых деталей — центры с углом конуса,
равным 90°.
При установке заготовки на жесткие передние центры из-за
допуска 1 ,, на диаметр ее центрового отверстия, выполняемые с
точностью Н9, возникает погрешность базирования линейных
размеров заготовки. При закреплении задним центром заготовка
смещается на величину, равную = ТДЛ /f2tga/2), где a — угол
при вершине конуса центра.
Для обеспечения точного положения заготовки по д\ине (при
обработке на токарных многорезцовых и гидрокопировальных по-
луавтоматах и токарных станках с ЧПУ) в шпиндель станка уста-
навливают подпружиненный («плавающий») центр (рис. 3.11, д'..
При поджатии заготовки задним центром «плавающий» центр 1
утапливается в корпус 2, сжимая пружину 3, до упора торца заго-
товки в торец планшайбы. При этом заготовка занимает положе-
ние, при котором установочная и измерительная базы совпадают
и, следовательно, погрешность базирования .линейных размеров
будет равна нулю.
Центры обычно изготовляют из инструментальных сталей ма-
рок У8А и У10А с термообработкой до твердости 58...63 HRC, для
Рис. 3.12. Установка по звольвентным поверхностям зубчатых колес:
а — в патроне мембранного типа; б — в патроне клинового типа; 1 — обойма; 2 —
мембрана; 3 — шток; 4 — упор; d — диаметр ролика или шарика; L — расстояние от
оси колеса до оси ролика или шарика
159
повышения их износостойкости иногда на вершине конуса выпол-
няют наплавку из твердого сплава.
Установка заготовок по зубчатым поверхностям. Для обеспече-
ния соосности зубьев и базового отверстия зубчатых колес при
шлифовании базы после термической обработки заготовку уста-
навливают по зубчатым поверхностям. В качестве установочных
элементов для прямозубых колес используют ролики, а для косо-
зубых и конических колес — шарики.
Колеса устанавливают в самоцентрирующие патроны мембран-
ного или клинового типов, показанные на рис. 3.12. Ролики и ша-
рики, размещенные в трех равномерно расположенных впадинах
зубчатого венца, устанавливают в обойме 1. Для осевой ориента-
ции служат упоры 4. Деформация мембраны 2 и перемещение ку-
лачков по наклонным пазам происходят вследствие перемещения
штока 3. Практика показала, что клиновые патроны менее точные
и надежные в работе, чем мембранные.
Конструкции мембранных и клиновых патронов нормализова-
ны. При их конструировании определяют диаметр ролика или ша-
рика d и расстояние L между осями ролика и патрона, совпада-
ющего с осью зубчатого колеса.
Сочетания элементарных поверхностей: плоских, цилиндриче-
ских (наружных и внутренних), конических, сферических и дру-
гих, используемых в качестве технологических баз, могут быть
различными и число таких сочетаний велико, поэтому в каждом
конкретном случае необходим анализ соответствия принятой схе-
мы установки заготовки заданным требованиям точности обра-
ботки.
ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И СИЛОВОЙ ПРИВОД
Основное назначение зажимных устройств приспособлений —
обеспечение надежного контакта (неотрывности) заготовки с
установочными элементами и предупреждение ее смещения в
процессе обработки.
При механической обработке на заготовку действуют:
	силы и моменты резания, непостоянные по величине, направ-
лению и месту приложения;
	объемные силы, включающие в себя силу тяжести заготовки,
учитываемую при установке заготовки на вертикально или на-
клонно расположенные установочные элементы; центробежные
160
силы, возникающие в процессе обработки при смещении цен-
тра тяжести заготовки относительно ее оси вращения; инерци-
онные силы и моменты, возникающие, когда заготовка соверша-
ет возвратно-поступательное движение (например, на продольно-
строгальных станках) или вращается с большими угловыми
ускорениями (например, при торможении шпинделя);
второстепенные силы, например силы, возникающие при отво-
де режущего инструмента (сверла, метчика, развертки).
Основные требования, предъявляемые к зажимным устрой-
ствам (ЗУ):
	надежность в работе, простота конструкции, удобство и без-
опасность в обслуживании;
	отсутствие деформирования закрепляемых заготовок и по-
вреждения их поверхности;
	возможность закрепления и открепления заготовок с мини-
мальными затратами сил и времени;
	недопустимость смещения заготовки при закреплении, т. е. на-
рушения принятой схемы базирования;
	число и расположение зажимных элементов должны обеспечи-
вать восприятие сил резания установочными элементам. Место
приложения сил закрепления выбирают из условия обеспече-
ния наибольшей жесткости и устойчивости заготовки;
	для повышения точности обработки предпочтительны устрой-
ства, обеспечивающие постоянную силу закрепления; в много-
местных приспособлениях необходимо обеспечить равномер-
ное закрепление заготовок.
Расчет сил закрепления в первом приближении можно свести к
решению задачи обеспечения статического равновесия заготовки
под воздействием всех внешних сил, приложенных к ней, т. е. сум-
мы всех сил в направлении осей X, У, Z и моментов относительно
них должны быть равны нулю.
Однако при определении сил закрепления исходя из условий
статического равновесия заготовки не учитывается динамика про-
цесса обработки (изменение сил и моментов по величине, направ-
лению и месту их приложения). Чтобы учесть ее влияние, вводят
коэффициент запаса К, рассчитываемый дифференцированно.
Величина коэффициента изменяется в зависимости от затупления
режущего инструмента, постоянства сил закрепления, удобства
расположения рукоятки, угла ее поворота и других факторов. Ко-
эффициент К равен 2... 7.
Элементарные зажимные устройства. К элементарным зажим-
ным устройствам относятся простейшие механизмы, используемые
161
б	в
Рис. 3.13. Виды винтовых зажимов:
а — конструктивные параметры винтового зажима; б — с разрезной шайбой; в —
с откидной планкой; 1 — гайка; 2 — разрезная шайба; 3 — заготовка; 4 — откидная
планка; Ог — диаметр гайки; d0 — диаметр отверстия по крышке; d — диаметр винта;
D — диаметр отверстия заготовки
для закрепления заготовок или выполняющие роль промежуточ-
ных звеньев в сложных комбинированных зажимных системах.
По требуемой силе закрепления заготовки рассчитывают
основные размеры зажимных устройств и исходную силу или мо-
мент на их рукоятке или в силовом узле приспособления.
Элементарные зажимные устройства бывают винтовыми, экс-
центриковыми, клиновыми, рычажными и т. д.
Винтовые зажимы просты, надежны в работе и компактны.
Их применяют при ручном закреплении, а также в приспособле-
ниях механизированного типа и на автоматических линиях при
использовании приспособлений-спутников (палет).
Номинальный диаметр винта (рис. 3.13, а) рассчитывают исхо-
дя из величины силы закрепления и прочности его материала. Рас-
считанный диаметр округляют до ближайшего большего стандарт-
ного значения или из конструктивных соображений выбирают
большим. Диапазон размеров зажимных винтов М8...М42. Сила,
создаваемая винтовым зажимом, обусловлена моментом затяжки
винта, Н-м: М3= Q,2dQ, где d — диаметр винта, мм; Q — сила за-
крепления, Н. При откреплении заготовки приходится преодоле-
вать трение покоя, поэтому значение коэффициента трения / нуж-
но брать на 30...50% больше, чем при закреплении, т.е. момент
162
отвинчивания Мот= 0,25dQ. Винты рекомендуют выполнять из ста-
ли марки 45 с твердостью конца 33...38 HRC.
К недостаткам винтовых зажимов относятся значительное вре-
мя закрепления и открепления заготовки, большая затрата рабо-
чим мускульной силы, непостоянство зажимной силы. Для сокра-
щения времени закрепления и открепления заготовки применяют
конструкции быстродействующих винтовых зажимов. Наиболее
простые из них с разрезной шайбой (рис. 3.13, б) и откидной план-
кой (рис. 3.13, в). После ослабления гайки 1 шайба 2 (или планка 4)
сдвигается и заготовка 3 снимается через гайку, для чего диаметр
последней должен быть меньше диаметра D отверстия заготовки.
Винтовые зажимы применяют в сочетании с различными при-
хватами в виде поворотных и откидных планок, клиньев и рыча-
гов.
Эксцентриковые зажимы являются самыми быстродейству-
ющими из всех ручных зажимов и обладают свойством самотор-
можения. Эксцентрик представляет собой соединение в одной
детали двух элементов — круглого диска с радиусом г (рис. 3.14) и
плоского односкосного клина. При повороте эксцентрика вокруг
оси вращения диска О клин (на рис. 3.14 заштрихованный сег-
мент) входит в зазор между диском и заготовкой и развивает силу
зажима Q. Недостатки эксцентриковых зажимов: малый рабочий
ход, ограниченный размером эксцентриситета; быстрая утомляе-
мость рабочего; ненадежность при вибрациях и ударных нагруз-
ках.
При расчете параметров эксцентрика определяют эксцентри-
ситет е, диаметр цапфы d и ее ширину, радиус R исходя из усло-
вий самоторможения и смятия. Рассчитанные размеры эксцентри-
ка е, d, R согласовывают со стандартными значениями. Эксцен-
Рис. 3.14. Эксцентриковый зажим:
1 — заготовка; 2 — эксцентрик; 3 — цап-
фа; 4 — рукоятка; R — радиус эксцен-
трика; d — диаметр цапфы; е — эксцен-
триситет; / — длина рукоятки; N — сила
рабочего; Q — сила зажима; Н — высота
заготовки; а — угол поворота эксцентри-
ка; г — радиус условного круга
163
Рис. 3.15. Клиновые зажимы:
а — односкосный с трением скольжения; б — с трением качения [с использованием
роликов); D — диаметр роликов; d — диаметр осей; Q — сила зажима; N — сила при-
вода; а — угол клина
трики рекомендуют изготовлять из стали марки 20Х с цементацией
на глубину 0,8... 1,2 мм и последующей закалкой до твердости
55...60 HRC.
Эксцентриковые зажимы обеспечивают непосредственное за-
крепление заготовки в горизонтальном или вертикальном направ-
лении, а также осуществляют ее прижим с помощью прихватов.
Клиновые зажимы широко применяют в зажимных механиз-
мах в силу простоты и компактности их конструкции, а также на-
дежности в работе.
Клин может непосредственно воздействовать на заготовку, но
чаще всего его используют в качестве промежуточного звена в
сложных зажимных системах. Клиновые механизмы позволяют
увеличивать и изменять направление передаваемой силы, а при
определенных углах обладают свойствами самоторможения, т. е.
способны сохранять силу зажима Q после прекращения действия
силы N, создаваемой приводом. Если клиновой механизм приме-
няют для изменения направления силы зажима О, то угол клина а
обычно равен 45°, а если для увеличении силы Q или повышения
надежности закрепления, то угол клина а принимают равным
6... 15° (углы самоторможения) (рис. 3.15, а).
Существенным недостатком клиновых механизмов является
низкий КПД из-за больших потерь на трение (до 70 %), резко уве-
личивающихся с уменьшением угла а клина.
При использовании в конструкциях клиновых механизмов
стандартных роликов и осей с диаметрами D = 22...26 мм и d =
164
= 10... 12 мм (рис. 3.15, б) коэффициент трения качения составляет
около 0,05, т. е. потери на трение снижаются, а сила зажима воз-
растает на 30... 50 %.
Рычажные зажимы применяют в виде одно- и двуплечего ры-
чагов в сочетании с другими элементарными зажимными меха-
низмами и силовыми приводами для создания сложных зажимных
устройств. С помощью рычага можно изменять величину и на-
правление сил зажима.
Для наиболее распространенного зажимного механизма в виде
двуплечего рычага (рис. 3.16, а) отношение между силами N и Q
определяют как сумму моментов относительно оси вращения О.
Потери на трение в рычажном механизме составляют 1,5...6%.
Конструкцию, показанную на рис. 3.16, б, применяют, когда требу-
ется изменить направление силы. Эта конструкция более компакт-
ная, однако передаточное отношение сил в ней меньше единицы.
Цанговые зажимы представляют собой разрезные пружиня-
щие гильзы, в которые заготовки можно устанавливать по наруж-
ным и внутренним цилиндрическим и шлицевым поверхностям.
На рис. 3.17, а, б приведены примеры конструкций цанг для
центрирования заготовок по наружному диаметру. Конструкцию с
тянущей цангой применяют для закрепления штучных заготовок;
конструкцию с толкающей цангой применяют чаще всего для за-
крепления пруткового материала. Для фиксации прутка в осевом
направлении перед цангой установлен упор.
Продольные прорези превращают каждый лепесток цанги в
консольно закрепленную балку, которая получает радиальные
упругие перемещения при продольном перемещении цанги или
корпуса. Так как радиальные перемещения лепестков цанги про-
Рис. 3.16. Рычажные механизмы:
а — двуплечий рычаг; б — одноплечий рычаг; 1 — рычаг; 2 — цапфа; 3 — упор; 4 —
заготовка; /ъ /2 — плечи рычага; г — радиус цапфы; Л/, Q — силы, действующие на
плечи рычага
165
исходят одновременно и с одинаковой скоростью, механизм обла-
дает свойством самоцентрирования. Число лепестков цанги (рис.
3.17, в) зависит от ее рабочего диаметра d и профиля базовой по-
верхности заготовки. При d < 30 мм цанга имеет три лепестка, при
30 мм < d < 80 мм — четыре, при d > 80 мм — шесть. Если базовая
поверхность — шлицевая, то число лепестков равно z/2, где z —
число шлицов, форма лепестка повторяет профиль впадины шлица.
Цанги изготовляют из сталей марок У8А, У10А или 65Г, а цанги
больших размеров — из 15ХА и 12ХНЗА. Рабочую часть цанги
термически обрабатывают до твердости 58... 62 HRC, хвостовую —
до 39...45 HRC.
Угол конуса цанги а выбирают в диапазоне 35...40°. При мень-
ших углах возможно заклинивание цанги, в этом случае применя-
ют специальный съемник. Угол конуса сжимающей втулки должен
быть больше или меньше на один градус, чем угол конуса цанги.
Силовой привод зажимных устройств в технологической
оснастке необходим для создания силы закрепления заготовки.
В технологической оснастке используют следующие приводы:
пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, элек-

Рис. 3.17. Цанговые зажимы:
а — для закрепления штучных заготовок; б — для закрепления пруткового материала;
в — число и форма лепестков цанги; 1 — заготовка; 2 — цанга; 3 — упор; а — угол
конуса цанги; О — сила закрепления заготовки; N — сила привода; D — диаметр вы-
точки цанги; S — толщина выточки; ат — угол лепестка; d — диаметр заготовки
166
тромеханические, электромагнитные, магнитные, вакуумные,
центробежно-инерционные и др.
Пневматические силовые узлы широко применяют в техноло-
гической оснастке вследствие их быстродействия (скорость сраба-
тывания — доли секунд), простоты конструкции, легкости и про-
стоты управления, надежности и стабильности в работе, центра-
лизованной подаче воздуха от заводской компрессорной станции.
Вместе с тем, применение пневматических узлов ограничено при
больших силах закрепления из-за больших габаритных размеров
пневмоцилиндров, обусловленных низким давлением воздуха
(0,5...0,6 МПа), шумом, неплавным перемещением штока. Как пра-
вило, пневматические узлы бывают двух типов: поршневые (пнев-
моцилиндры) и диафрагменные (пневмокамеры).
Пневмоцилиндры могут быть неподвижные (рис. 3.18, а), кача-
ющиеся и вращающиеся (рис. 3.18, д).
Вращающиеся пневмоцилиндры применяют для закрепления
деталей на токарных и круглошлифовальных станках, а также в
поворотных приспособлениях. Их укрепляют на шпинделе станка
с помощью переходной планшайбы. При этом пневмоцилиндр
вращается вместе со шпинделем станка, а муфта, обеспечивающая
подачу воздуха во вращающуюся систему, не вращается. На рис.
3.18, е показана конструкция неподвижной муфты. Втулку 11 уста-
навливают на валик 10, закрепленный во вращающемся цилиндре.
В валике 10 имеются два канала, по которым сжатый воздух на-
правляется от штуцеров 13 в полости пневмоцилиндра. Манжеты
12 изолируют эти каналы друг от друга.
Пневмоцилиндры выпускают одно- и двухстороннего действия.
Пневмоцилиндры одностороннего действия применяют, когда не
требуется большой ход штока или когда при обратном ходе не
нужна большая сила для отвода зажимных элементов в исходное
положение. Обратный ход поршня со штоком осуществляется пру-
жиной, а в цилиндрах двухстороннего действия — сжатым возду-
хом.
Конструкции пневмоцилиндров нормализованы, их нормаль-
ные диаметры составляют ряд: 50; 60; 75; 100; 125; 150; 200; 250 и
300 мм. При разработке оригинальных конструкций рекомендует-
ся использовать стандартные гильзы цилиндров, поршни, штоки
и т.д.
Уплотнения в пневмоцилиндрах являются ответственными кон-
структивными элементами. Они необходимы в местах, где воз-
можна утечка воздуха: в кольцевых зазорах между поршнем и ци-
линдром, штоком и крышкой, а также в неподвижных соединени-
167
Рис. 3.18. Пневмоцилиндры:
а — неподвижный пневмоцилиндр; б — угловая воротниковая манжета; в — кольцо;
г — манжета V-образного сечения; д — вращающийся пневмоцилиндр; е — неподвиж-
ная муфта; 1,6 — крышки; 2 — поршень; 3, 8, 12 — манжеты; 4 — гильза пневмоци-
линдра; 5 — шпилька; 7 — гайка; 9 — шток; 10 — валик; 11 — втулка; 13 — штуцеры;
О — диаметр поршня; d — диаметр штока
13	12 11 10
ях между крышкой и корпусом. В пневмоцилиндрах применяют
угловые (рис. 3.18, б) воротниковые манжеты, манжеты
V-образного сечения (рис. 3.18, г), а также кольца из маслостойкой
резины (рис. 3.18, в). Кольца обеспечивают уплотнение при дви-
жении поршня или штока в обе стороны, а манжеты — в одну сто-
рону. Уплотнения довольно быстро изнашиваются, обычно срок
их службы не превышает 10 тыс. циклов. Для установки колец зер-
кало цилиндра обрабатывают с шероховатостью Ra 0,4... 0,08, а для
установки манжет — с Ra 1,6... 0,4. Посадка соединения поршень—
цилиндр с уплотнительными кольцами H7/f7 (H8/f8), а с манжета-
ми — Hll/dll (H12/dl2). Для работы колец необходимо обильное
смазывание, для чего сжатый воздух насыщают предварительно
1Б8
парами масла в устройстве подготовки воздуха. Манжеты могут
работать без смазывания.
Допустимое отклонение от соосности зеркала цилиндра и от-
верстия под шток в первом случае 0,02 мм, а во втором — 0,06...
0,08 мм. Для уменьшения коррозии поверхность зеркала цилиндра
подвергают твердому хромированию и окончательно обрабатыва-
ют хонингованием для получения перекрещивающихся направле-
ний микронеровностей и создания карманов для смазки.
Пневмокамера представляет собой силовой узел односторонне-
го (рис. 3.19, а...в) или двухстороннего действия. Она состоит из
двух штампованных чашек — корпусов 3 и 6, между которыми за-
жата резинотканевая диафрагма 2, изготовленная из многослой-
ной ткани, пропитанной и покрытой с обеих сторон маслостойкой
резиной. Толщина диафрагмы 4... 10 мм. В камерах односторонне-
го действия воздух поступает в верхнюю полость, диафрагма да-
вит на шайбу штока 5 и перемещает его, преодолевая сопротивле-
ние пружины 4. В камерах двухстороннего действия воздух посту-
Рис. 3.19. Пневмокамеры:
а — с выпуклой диафрагмой; б — с плоской диафрагмой; в — с плоской защемлен-
ной диафрагмой; г — графики для расчета силы N на штоке в зависимости от хода
штока L для конструкций а, б, в; 1 — полость нагнетания воздуха; 2 — диафрагма; 3,
6 — штампованные части корпуса; 4 — пружина; 5 — шток; D — диаметр диафрагмы;
— диаметр пневмокамеры; h — высота диафрагмы; S — толщина диафрагмы;
а — угол скоса чашки 3
169
пает в обе полости, совершая рабочий и обратные циклы. Срок
службы пневмокамер составляет приблизительно 106 циклов. Силы
на штоке непостоянны по величине и в конце свободного хода
снижаются до нуля, так как при этом давление сжатого воздуха
уравновешивается упругим растяжением диафрагмы (сопротивле-
ние пружины в камерах одностороннего действия, как правило, не
учитывают). Зависимость силы на штоке N от пути его перемеще-
ния L показана на рис. 3.19, г. Максимального значения сила за-
крепления заготовки достигает в момент впуска сжатого воздуха в
верхнюю часть пневмокамеры.
Пневмокамеры, особенно двухстороннего действия, достаточно
компактны, их легко встраивать в корпус приспособления.
Гидравлические зажимные устройства представляют собой
гидроцилиндры одно- и двухстороннего действия, конструкция ко-
торых аналогична пневматическим. В качестве рабочей среды в
них используют масло с давлением р > 6 МПа.
По сравнению с пневмоприводом гидропривод имеет следу-
ющие преимущества:
	значительно меньшие габаритные размеры гидроцилиндров,
что повышает жесткость приспособления;
	возможность передачи больших сил зажима непосредственно
на заготовку без применения промежуточных звеньев — уси-
лителей, что повышает КПД зажимного устройства и упрощает
конструкцию приспособления;
	бесшумное и плавное движение поршня;
	выполнение рабочей жидкостью одновременно функции смаз-
ки и др.
Однако их существенным недостатком является потребность в
насосной станции (как правило, индивидуальной), состоящей из
масляной ванны, гидронасоса, контрольно-регулирующей аппара-
туры и трубопроводов, в которых возможны утечки и, следова-
тельно, загрязнения. Поэтому наиболее эффективно применение
гидравлических зажимных устройств в приспособлениях, предна-
значенных для гидрофицированных станков, при подключении их
к гидросистеме станка.
Если станок не гидрофицирован, создание специального гидро-
привода для приспособления экономически оправдано только в
условиях массового и крупносерийного производства. Это приве-
ло к созданию гидроприводов, обслуживающих несколько приспо-
соблений в условиях средне- и мелкосерийного производства, зна-
чительно сокращающих эксплуатационные расходы на каждое
приспособление.
170
На рис. 3.20 показана принципиальная схема гидропривода с
гидроцилиндром 1 двухстороннего действия. Шестеренный насос
2 подает масло через золотник 3 в левую полость (рабочий ход).
После закрепления заготовки масло сбрасывается через предохра-
нительный клапан 4, отрегулированный на требуемое давление.
Золотник 3 ручного или педального управления имеет два положе-
ния, соответствующих закреплению и раскреплению заготовки.
Конструкции гидроцилиндров нормализованы по внутреннему
диаметру 40; 50; 60; 75 и 100 мм. Как правило, к корпусу приспосо-
бления их крепят с помощью резьбовой шейки. Более удобным
является пневмогидравлический привод, сочетающий в себе до-
стоинства обоих приводов и не требующий насосной станции.
В вакуумных зажимных устройствах используют атмосфер-
ное давление. Их применяют для закрепления заготовок из раз-
личных материалов с плоской базовой поверхностью при выпол-
нении чистовых и отделочных операций. Рабочую зажимную по-
верхность приспособления обрабатывают с шероховатостью
Ra 0,4...0,8, а ее отклонение от прямолинейности не должно пре-
вышать 0,02 мм на длине 300 мм. При этом базовая поверхность
заготовки должна быть достаточно ровной, без выступов и впадин
и может быть как обработанной, так и черной.
На рис. 3.21, а, б показаны конструкции вакуумных зажимов.
Герметичность системы обеспечивают уплотнениями в виде шну-
ра 4 или полосы 5, изготовленных из вакуумной резины. При кон-
Рис. 3.20. Схема гидравлического зажимного устройства:
7 — гидроцилиндр; 2 — шестеренный насос; 3 — золотник; 4 — предохранительный
клапан
171
1
a
Рис. 3.21. Вакуумные зажимные устройства:
а, б — конструкции ЗУ: 1 — заготовка; 2 — корпус; 3 — вакуумная полость; 4 — шнур;
5 — резиновая полоса; в — схема вакуумного закрепления заготовки
такте заготовки с поверхностью плиты шнур 4 должен заполнять
канавку и деформироваться по высоте на 5... 10 %.
Вакуумные устройства эффективны при креплении тонких пла-
стин, так как исключают их коробление и вспучивание. Для обе-
спечения их равномерного прижима на вакуумной плите выпол-
няют большое число мелких близко расположенных отверстий,
через которые откачивается воздух (рис. 3.21, в). При этом отпада-
ет потребность в резиновых уплотнениях.
Электромагнитные и магнитные зажимные устройства
выполняют преимущественно в виде плит и планшайб для закре-
пления стальных и чугунных заготовок с плоской базой. Рабочие
поверхности плит и планшайб шлифуют до шероховатости
Ra 0,8...0,4, а их отклонение от плоскостности не должно превы-
шать 0,02 мм на длине 300 мм.
По типу источника магнитной энергии бывают приспособле-
ния электромагнитные, с постоянными магнитами и электропо-
стоянные (сочетание постоянных магнитов с электромагнитами).
Электромагнитные плиты выпускают прямоугольными и кру-
глыми. Стандартные прямоугольные плиты (ГОСТ 17519 — 91) при-
меняют на плоскошлифовальных, фрезерных и других станках,
а также как самостоятельные приспособления при выполнении
слесарных, разметочных, сборочных и других работ. Круглые пли-
ты используют на токарных, карусельных расточных и плоско-
шлифовальных станках с круглым столом.
Преимущество электромагнитных приспособлений состоит в
простоте и жесткости их конструкции; низкой себестоимости; воз-
можности дистанционного управления; легкости автоматизации
172
процесса обработки; практически неограниченных размерах
и возможности регулирования силы притяжения, т. е. силы закре-
пления заготовки.
На рис. 3.22, а показана плита, в корпусе 1 которой расположе-
ны магниты 6. Заготовку 5 устанавливают на крышку 2, в которую
вмонтированы полосы 3, окруженные изоляцией 4 из немагнитно-
го материала. Толщина изоляции обычно не превышает 5 мм.
Удерживающая сила возникает, когда заготовка, являясь провод-
ником магнитного потока, замыкает его между двумя полюсами
(магнитный поток на рисунке показан тонкими линиями). Удержи-
вающая сила (притяжения) заготовки зависит от материала, габа-
ритных размеров в плане, толщины (высоты) и шероховатости ее
опорной поверхности, а также от магнитных характеристик пли-
ты. Исходя из размеров и формы заготовки устанавливают число
полюсов плиты (планшайбы), которые должны быть равномерно
расположены под опорной поверхностью заготовки.
Технологические возможности электромагнитных плит расши-
ряются (особенно в условиях мелкосерийного производства) при
установке на них быстросменных наставок (рис. 3.22, б, в) в виде
параллелепипеда, призмы и т.п. Эти наставки дают возможность
закреплять заготовки, имеющие сложную базовую поверхность,
или размещать плоские заготовки под углом.
Приспособления с постоянными магнитами получили широкое
распространение в связи с разработкой новых магнитотвердых
материалов.
Высота и масса магнитных плит меньше, чем электромагнит-
ных. Магнитные зажимные устройства более безопасны в работе
и требуют меньших затрат при эксплуатации вследствие отсут-
ствия электропитания. При их использовании исключен сдвиг за-
Рис. 3.22. Электромагнитные и магнитные зажимные устройства:
а — электромагнитная плита; б, в — быстросменные наставки; 7 — корпус; 2 —
крышка; 3 — полоса; 4 — изоляция; 5 — заготовка; 6 — магниты; 7 — быстросменная
наставка
173
готовки силой резания, что возможно у электромагнитов в случае
отключения тока. Однако они менее удобны в управлении при ав-
томатическом цикле работы. К достоинствам постоянных магни-
тов можно также отнести их безопасность, отсутствие внутренних
источников теплоты.
Приспособления с постоянными магнитами применяют на то-
карных, фрезерных, шлифовальных, строгальных и других стан-
ках. Как правило, магнитные и электромагнитные плиты и патро-
ны применяют при отделочной (шлифование) и чистовой (фрезеро-
вание, точение) обработке заготовок, имеющих чисто обработанные
базовые поверхности. Однако при использовании упоров, воспри-
нимающих составляющую силы резания Pz, их можно применять
при черновой обработке.
Электропостоянные приспособления сочетают в себе постоян-
ные магниты и электромагниты, работающие параллельно. При
этом рабочий магнитный поток представляет собой сумму магнит-
ных потоков, которые могут замыкаться но различным контурам
или по одному и тому же контуру. Важно, чтобы их суммирование
произошло в полюсах силового блока. Эти устройства развивают
удельную силу притяжения до 70 кН/см2 и более.
Недостатком данных зажимных устройств является то, что об-
работанные детали приобретают остаточные магнитные свойства.
При работе собранных механизмов они могут притягивать про-
дукты износа стальных и чугунных деталей, вызывая их ускорен-
ное изнашивание. После размагничивания допустимая степень
намагниченности для большинства деталей не должна превышать
2... 3 Гц, а для деталей подшипников качения — 1 Гц.
Зажимные устройства с электромеханическим, приводом
используют в приспособлениях токарно-револьверных и агре-
гатных станков, а также автоматических линий. В них применя-
ют муфты с тарированным крутящим моментом. Схема такого
устройства приведена на рис. 3.23, а. От вала электродвигателя 1
вращение через редуктор 2 и муфту 3 передается на винт 4,
перемещающий связанную со штоком зажимного устройства
гайку 5. По достижении нужной силы закрепления муфта сраба-
тывает. Предварительной затяжкой пружины регулируют пере-
даваемый крутящий момент. Открепление заготовки осущест-
вляется реверсированием двигателя, подвод тока к которому
производится через контактные кольца. Обычно угол скоса зу-
бьев а берут равным 30...45°. Зная передаваемый муфтой мо-
мент М, можно определить силу предварительной затяжки пру-
жины.
174
Зажимные устройства, приводимые в действие механиз-
мом подачи, используются на сверлильных и фрезерных стан-
ках.
На рис. 3.23, б показан скальчатый кондуктор, используемый в
многошпиндельных сверлильных станках. При опускании шпин-
дельной головки 1 кондукторная плита 2 подходит к заготовке 3.
Дальнейшее опускание головки приводит к сжатию пружин 4,
вследствие чего сила закрепления непрерывно растет и к концу
сверления достигает максимума.
При использовании подобных устройств рабочий освобождает-
ся от необходимости закрепления заготовки, поскольку оно про-
исходит автоматически. Недостаток подобных устройств — допол-
нительная нагрузка на механизм подачи станка.
Зажимные устройства, приводимые в действие силами реза-
ния, применяют на станках сверлильной и токарной групп. К ним
относятся двух- или трехкулачковые поводковые патроны, в ко-
Рис. 3.23. Зажимные устройства:
а — с электромеханическим приводом: 7 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 —
муфта; 4 — винт; 5 — гайка; а — угол скоса муфты; б — зажимное устройство, при-
водимое в действие механизмом подачи шпинделя сверлильного станка сверла:
7 — шпиндельная головка; 2 — кондукторная плита; 3 — заготовка; 4 — пружина;
5 — скалка
175
торых благодаря эксцентрическому расположению кулачков от-
носительно оси заготовки при вращении последней происходит
ее закрепление.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ТОКАРНЫХ
СТАНКОВ
В зависимости от способа закрепления заготовок различают
следующие группы токарных приспособлений: патроны (кулачко-
вые, поводковые, цанговые, мембранные), центры, оправки, люне-
ты и планшайбы.
Кулачковые патроны бывают двух-, трех- и четырехкулачковые.
Наиболее распространенные трехкулачковые самоцентрирующие
патроны используют для обработки цилиндрических и шестигран-
ных заготовок. Четырехкулачковые патроны могут выполняться
как самоцентрирующими (рис. 3.24), так и с индивидуальной регу-
лировкой кулачков: в первых закрепляют трубки квадратного се-
чения, а во вторых — прямоугольной или несимметричной фор-
мы. Кулачковые патроны изготовляют с ручным и механизирован-
ным приводом. Применение последнего сокращает время
закрепления и открепления заготовки на 70...80 % по сравнению с
ручным приводом и облегчает труд рабочего.
Конструкции кулачковых патронов многообразны. Показанный
в качестве примера на рис. 3.24 четырехкулачковый патрон имеет
в корпусе 1 четыре паза, в каждом из которых смонтирован кула-
чок 4, который можно перемещать независимо по пазу винтом 3 в
радиальном направлении. От осевого смещения винт 3 удержива-
ется сухарем 2. На передней поверхности корпуса 1 нанесены кон-
центрические риски, которые позволяют выставить кулачки на
одинаковом расстоянии от центра. Кулачки 4 могут быть поверну-
ты на 180° для закрепления заготовок по внутренней или наруж-
ной поверхности.
Поводковые патроны используют при установке валов в цен-
трах для передачи им крутящего момента (рис. 3.25, а).
В патроне 1 палец-поводок 2 вращает хвостовик 3 хомутика,
который крепится на заготовку винтом (рис. 3.25, б). Более удо-
бен в работе самозатягивающийся хомутик (рис. 3.25, в), хвосто-
вик 3 которого неподвижно закреплен в корпусе 9 на оси 8. Ниж-
няя часть хвостовика 3, обращенная к заготовке, выполнена экс-
центрически по отношению к оси 8. Для установки хомутика на
заготовку хвостовик наклоняют в сторону пружины 7, создающей
176
Рис. 3.24. Четырехкулачковый самоцентрирующий патрон:
7 — корпус; 2 — сухарь; 3 — винт; 4 — кулачки; D — диаметр патрона
предварительную силу зажима. Окончательное закрепление за-
готовки обеспечивает палец-поводок 2 патрона в процессе обра-
ботки.
На токарных станках с ЧПУ, а также на гидрокопировальных и
многорезцовых полуавтоматах применяют универсальные повод-
ковые патроны (рис. 3.26).
В отверстие корпуса 4 хвостовика установлен «плавающий»
(подпружиненный) центр 9. Корпус 11 патрона имеет выточку под
диск 10, на котором под углом 120° закреплены три неподвижных
пальца 6. На диске установлены также три пальца 7, на которых
закреплены сменные эксцентриковые кулачки 8 с зубчатыми по-
верхностями. Поворачиваясь, диск 10 увлекает за собой кулачки,
которые пазами охватывают неподвижные пальцы 6 и, перемеща-
ясь вместе с диском, поворачиваются относительно пальцев 7.
В результате кулачки 8 равномерно зажимают заготовку, переда-
вая ей крутящий момент. При повороте против часовой стрелки
кулачки 8 раскрываются и фиксируются подпружиненным фикса-
тором 13.
Цанговые патроны служат для зажима штучных заготовок и прут-
ков по предварительно обработанной поверхности (см. рис. 3.17, а, б).
По назначению их подразделяют на подающие и зажимные.
Мембранные патроны применяют на токарных станках, если
необходимо обработать партию заготовок с высокой точностью
центрирования.
177
В мембранном патроне (рис. 3.27) заготовку 3 устанавливают
между торцами винтов 2, которые через рожки 1 связаны с мем-
браной 4. При прогибе мембраны в сторону заготовки концы рож-
ков с винтами 2	и освобождают заготовку, а при сня-
тии нагрузки с мембраны — закрепляют ее. Настройка патрона на
размер заготовки и регулирование силы закрепления осуществля-
ется винтом 2.
Токарные центры применяют при обработке заготовок раз-
личных форм и размеров, имеющих центровые отверстия, в основ-
ном тела вращения.
Конструкции центров подробно рассмотрены в подразд. 3.1.
Как уже отмечалось, при обработке заготовок с большими скоро-
стями, силами и моментами резания применяют задние враща-
ющиеся центры.
Токарные оправки подробно рассматриваются в подразд. 3.1.
а
Рис. 3.25. Поводковый патрон:
а — схема обработки заготовки в центрах с приводом от поводкового патрона; б —
обычный хомутик; в — самозатягивающийся хомутик; 1 — патрон; 2 — палец-поводок;
3 — хвостовик хомутика; 4, 6 — центры; 5 — заготовка; 7 — пружина; 8 — ось; 9 —
корпус
178
Рис. 3.26. Универсальный поводковый патрон:
7,5 — резьбовые втулки; 2 — пружина; 3 — штанга; 4 — корпус хвостовика; 6 — не-
подвижный палец; 7 — палец для крепления кулачка; 8 — кулачок; 9 — «плавающий»
центр; 70 — диск; 7 7 — корпус патрона; 12 — поворотный кожух; 13 — фиксатор
Токарные люнеты применяют в качестве дополнительной опо-
ры при закреплении нежестких заготовок, длина которых более
10... 12 диаметров. По конструкции люнеты бывают неподвижны-
ми и подвижными.
Рис. 3.27. Мембранный патрон рожкового типа:
7 — рожки; 2 — винт; 3 — заготовка; 4 — мембрана
179
Рис. 3.28. Неподвижный (а) и подвижный (6) люнеты:
7 — откидная часть; 2 — винт; 3 — болт; 4 — кулачок; 5 — планка; 6 — гайка; 7 —
корпус
Рис. 3.29. Токарная планшайба:
7 — дополнительный диск; 2 — прихват
180
Неподвижный люнет (рис. 3.28, а) устанавливают на направля-
ющих станины станка и крепят планкой 5, болтом и гайкой 6.
Верхняя часть 1 люнета — откидная, что позволяет устанавливать
заготовки на три кулачка (ролика) 4, которые подводятся к заго-
товке винтами 2 и фиксируются болтами 3. 11а заготовке при чер-
новой обработке в месте контакта с роликами предварительно
протачивают шейку.
Подвижный люнет (рис. 3.28, б) крепится на каретке суппорта
станка и перемещается при обработке вдоль заготовки. На нем
расположены два кулачка, являющиеся дополнительными опора-
ми заготовки, которые воспринимают силу резания PY.
Токарные планшайбы отличаются конструкцией, габаритны-
ми размерами, числом пазов и расположением центрирующих
элементов.
Показанная на рис. 3.29 унифицированная переналаживаемая
планшайба предназначена для обработки мелких и средних заго-
товок. На корпус, навинчиваемый на шпиндель станка, крепится
болтами диск 1. В пазах диска 1 перемещаются три прихвата 2. За-
готовка при сменной наладке крепится вручную этими прихвата-
ми или прихватами с регулируемой опорой, устанавливаемыми в
один из рядов 33 отверстий. Для ряда наладок могут быть исполь-
зованы кольцевая выточка и центральный зажим заготовки.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКОВ
Приспособления для фрезерных станков в зависимости от на-
значения подразделяют на приспособления только для закрепле-
ния заготовок; приспособления, выполняющие делительные функ-
ции, т. е. изменение и точную индексацию различных положений
обрабатываемых поверхностей заготовки; устройства, расширя-
ющие технологические возможности фрезерного станка (наклад-
ные фрезерные, сверлильные и долбежные головки, приспособле-
ния для нарезания реек и т.п.).
На фрезерных станках широко применяют универсальные
приспособления — машинные тиски различных конструкций.
Механизированный привод тисков (пневматический или гидрав-
лический) обеспечивает их быстродействие, сокращая время за-
крепления и открепления заготовки. Тиски относятся к универ-
сально-наладочным приспособлениям, в которых с помощью
простых наладок (планки различной формы, многоместные ка-
181
мертоны и т.п.) можно обрабатывать заготовки широкой номен-
клатуры.
На рис. 3.30 приведена конструкция универсальных тисков с
гидроприводом. На корпусе 10 расположены неподвижная 3 и под-
вижная 9 губки. Сменные наладки 5 и 6 закрепляются на губках
двумя штырями: цилиндрическим 11 и ромбическим 12. Сила за-
крепления обеспечивается гидроцилиндром 2, шток которого сое-
динен с винтом 4, обеспечивающим перемещение губки 9. На по-
следней закреплена поворотная губка 8, шарнирно закрепленная
на оси 7, что позволяет ей самоустанавливаться при обработке за-
готовки с непараллельными плоскостями. Положение подвижной
губки 9 регулируют вращением рукоятки 1.
10	9
Рис. 3.30. Универсальные тиски с гидравлическим приводом:
7 — рукоятка; 2 — гидроцилиндр двухстороннего действия; 3 — неподвижная губка;
4 — винт; 5, 6 — сменные наладки; 7 — ось; 8 — поворотная губка; 9 — подвижная
губка; 10 — корпус; 7 7, 12 — соответственно цилиндрический и ромбический
штырь
182
a
Рис. 3.31. Автоматизированные приспособления из элементов УСП для
обработки корпусных деталей:
а — для обработки одной детали: 1 — базовая плита; 2, 7 — гидроцилиндры; 3,
6 — прихваты; 4 — упор; 5 — заготовка; б — для обработки двух деталей: 1 — уста-
новочные элементы; 2 — заготовка; 3 — прихваты; 4 — гидроцилиндры; 5 — базовая
плита; 6 — плита; в — фиксатор элементов УСП: 1 — эластичная втулка; 2 — штифт;
3, 5 — соединяемые элементы; 4 — разрезная коническая втулка
Для повышения производительности фрезерных и многоцеле-
вых станков используют многоместные приспособления, в кото-
рых часто применяют стандартизованные элементы УСП.
На рис. 3.31, а показано автоматизированное приспособление
из элементов УСП с двумя прихватами 3, 6 для закрепления заго-
товки 5, смонтированное на плите 1. Прихваты приводятся в дей-
ствие гидроцилиндрами 2 и 7. Для фиксации положения заготовки
183
Рис. 3.32. Поворотный стол для
периодического деления с ручным
приводом:
1,2 — рукоятки; 3 — основание; 4 — план-
шайба; 5 — ручка для поворота планшай-
бы; 3 — фиксатор; 7 — сменный делитель-
ный диск; 8 — стопорный механизм
служит упор 4. В двухместном приспособлении |рис. 3.31, б) заго-
товки базируют по плоскостям на установочных элементах 1 и за-
крепляют четырьмя прихватами 3, установленными на шпильках,
ввернутых в штоки гидроцилиндров 4. Последние как самостоя-
тельные элементы закреплены на плитах 6, которые установлены
на базовой плите 5.
В отличие от приспособления, показанного на рис. 3.31, а, в кото-
ром фиксацию элементов осуществляют с помощью шпонок в па-
зах, в приспособлении, приведенном на рис. 3.31, б, фиксацию вы-
полняют беззазорным способом. При соединении элементов штифт 2
(рис. 3.31, в) разжимает конические втулки 4, центрируя соединяе-
мые элементы 3 и 5 в требуемом положении. Для компенсации ли-
нейного перемещения соединяемых элементов предусмотрены эла-
стичные втулки 1. Жесткость таких приспособлений гораздо выше.
В качестве делительных приспособлений при фрезеровании
используют делительные столы и делительные головки.
Делительные столы подразделяют на неповоротные и поворот-
ные с ручным, пневматическим, гидравлическим или электриче-
ским приводом.
На рис. 3.32 приведена конструкция поворотного стола для пе-
риодического деления. Стол с рз’чным приводом состоит из осно-
184
вания 3, планшайбы 4, сменного делительного диска 7 и фиксато-
ра 6. Для поворота заготовки фиксатор 6 выводят рукояткой 2 из
впадины делительного диска 7 и поворачивают планшайбу 4 на
требуемое число впадин ручкой 5. После чего опускают рукоятку
2, и фиксатор 6 под действием пружины вновь входит во впадину
диска 7. Жесткое и надежное закрепление производят стопорным
механизмом 8 (западающим фиксатором), приводимым в действие
с помощью рукоятки 1.
Делительные головки бывают простые и универсальные.
Простые делительные головки используют для непосредствен-
ного деления.
ниверсальные делительные головки служат для установки за-
готовки под требуемым углом относительно стола станка, ее пово-
рота вокруг своей оси на определенный угол и ее непрерывного
вращения при фрезеровании винтовых канавок.
3.6.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ СВЕРЛИЛЬНЫХ
СТАНКОВ
На сверлильных станках применяют кондукторы, стационар-
ные зажимные приспособления и многошпиндельные сверлиль-
ные головки.
Кондукторы — приспособления, имеющие кондукторные втул-
ки для направления режущего инструмента: сверл, зенкеров, раз-
верток. По конструкции кондукторы бывают накладные, скальча-
тые, передвижные и поворотные.
Накладные кондукторы устанавливают непосредственно на за-
готовку и после обработки отверстий снимают с детали.
Скальчатые кондукторы бывают консольного или портального
типа. Они являются универсально-наладочными приспособления-
ми. Универсальной (постоянной) частью являются корпус, две или
три скалки, постоянная кондукторная плита и механизм верти-
кального перемещения скалок. Сменными узлами и деталями яв-
ляются сменные наладки для установки заготовок, сменные кон-
дукторные плиты и кондукторные втулки.
Кондукторные втулки (КВ) служат для направления режущих
инструментов (сверл, зенкеров, разверток) и для повышения их
жесткости, а следовательно, повышения точности обработки.
На рис. 3.33 представлены разновидности КВ: постоянные,
сменная и быстросменные. Постоянные КВ применяют в мелкосе-
185
в
Рис. 3.33. Типы кондукторных втулок:
а — постоянная гладкая; б — постоянная с буртиком; в, г — быстросменные; д — смен-
ная; 7 — кондукторная втулка: 2 — кондукторная плита; 3 — промежуточная втулка;
4 — винт; d — диаметр отверстия; D-i — диаметр промежуточной втулки; U — диаметр
кондукторной втулки; Н — высота кондукторной втулки
рийном и серийном производстве. Сменные — в крупносерийном
и массовом производстве, поскольку срок их службы составляет
10... 15 тыс. циклов обработки. Чтобы не повреждать кондуктор-
ную плиту при выпрессовке втулки, ее устанавливают по посадке
с зазором в промежуточную втулку, запрессованную в корпус.
В тех операциях, где отверстие обрабатывают разными инстру-
ментами, необходимо вместе с инструментом менять и КВ. Для со-
кращения вспомогательного времени на их смену используют бы-
стросменные конструкции патронов и КВ.
Поскольку КВ служит дополнительной опорой для инструмен-
та, торец втулки должен быть максимально приближен к торцу об-
рабатываемой заготовки. Расстояние между их торцами устанав-
ливают равным (0,5... 1,0)d для стальных заготовок и 0,3d — для
чугунных, где d — диаметр отверстия, благодаря чему стружка
удаляется беспрепятственно. Применение КВ уменьшает разбив-
ку отверстия в 1,5 — 2 раза.
На рис. 3.34 показаны установка и закрепление сменной кон-
дукторной плиты 4 и сменной наладки 8 в скальчатом кондукторе
консольного типа. Сменную наладку (подставку под заготовку) 8
располагают на плоскости корпуса на установочных пальцах 1. На
186
нижней плоскости постоянной кондукторной плиты 6 расположе-
на сменная кондукторная плита 4 с четырьмя КВ 5. К сменной кон-
дукторной плите 4 винтами прикреплены призмы 3, ориентирую-
щие и закрепляющие заготовку 2 при опускании плит 4 и 6.
К поворотным приспособлениям относятся столы и поворот-
ные стойки. Универсальные поворотные столы, оснащенные
встроенным пневмоприводом, применяют для последовательного
сверления отверстий, расположенных по окружности.
Многошпиндельные сверлильные головки применяют при од-
новременной обработке (сверлении, зенкеровании, развертыва-
нии) нескольких отверстий или при последовательной позицион-
ной обработке отверстий в нескольких заготовках. Многошпин-
дельные сверлильные головки подразделяют на специальные и
универсальные.
Специальные головки (рис. 3.35) применяют для обработки от-
верстий в заготовках одного типоразмера. Расстояние между ося-
ми шпинделя в таких головках постоянное. При этом головки мо-
гут иметь индивидуальный электропривод.
Универсальные головки применяют для обработки отверстий
в заготовках, различных по форме и размерам. Расстояние между
осями шпинделей в таких головках можно изменять благодаря
использованию шарнирно-телескопических приводных валиков
(головки колокольного типа) или поворотных кронштейнов. Пе-
реналаживаемые многошпиндельные головки используются в
Рис. 3.34. Скальчатый кондуктор консольного типа:
7 — установочный палец: 2 — заготовка; 3 — призма; 4 — сменная кондукторная
плита; 5 — кондукторная втулка; 6 — постоянная кондукторная плита; 7 — палец;
8 — сменная наладка (подставка под заготовку)
187
1
2
4
Рис. 3.35. Специальная сверлильная головка с шестеренным приводом:
7 — корпус; 2 — центральны/ вал; 3 — промежуточный валик; 4 — ведущая шестер-
ня; 5 — державка; 6 — рабочий шпиндель; 7 — ведомая шестерня
мелкосерийном и серийном производстве, а специальные —
в крупносерийном и массовом производстве. На рис. 3.35 показа-
на специальная головка с шестеренным приводом, состоящая из
корпуса 1, центрального вала 2 с ведущей шестерней 4, промежу-
точных валиков 3 с паразитными шестернями и рабочих шпинде-
лей 6 с ведомыми шестернями 7 и державками 5 для крепления
режущих инструментов. Такую головку центрируют по буртику
фланца гильзы шпинделя вертикально-сверлильного станка и за-
крепляют на фланце шпильками и гайками. Центральный вал 2
получает вращение от шпинделя станка.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Каковы основные элементы станочных приспособлений?
2.	Какие типы переналаживаемых приспособлений вам извест-
ны?
3.	Какие основные требования предъявляют к конструкциям при-
способлений?
188
4.	Каково назначение установочных элементов приспособлений
и какие требования к ним предъявляют?
5.	Что такое погрешность установки?
6.	Приведите примеры конструкций установочных элементов для
разных схем базирования по черным (необработанным] по-
верхностям.
7.	Когда применяют самоцентрирующие установочные элементы?
Приведите примеры.
8.	Какие элементарные зажимные устройства вам известны и
какова область их применения?
9.	Перечислите типы силовых приводов. Укажите область при-
менения и достоинства пневматических и гидравлических
силовых узлов.
10.	Какие требования предъявляют к зажимным элементам при-
способлений?
11.	Какие приспособления используют при работе на токарных
станках?
12.	В чем отличие между кулачковыми и поводковыми патронами?
Зачем в поводковых патронах применяют «плавающий» перед-
ний центр?
13.	Каково назначение неподвижных и подвижных люнетов?
14.	Как используют элементы УСП для создания приспособлений
для фрезерных и многоцелевых станков?
15.	Какие конструкции делительных столов и головок применяют
на фрезерных станках?
16.	Какие конструкции кондукторов вам известны?
17.	Каковы назначение кондукторных втулок, их виды и область
применения?
18.	Что представляют собой многошпиндельные сверлильные го-
ловки, каковы их назначение и конструктивные особенности?
Глава 4
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДЕТАЛЕЙ
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Технологические процессы разрабатывают для изготовления
деталей при выпуске нового изделия или при совершенствовании
существующих технологических процессов (ТП).
Согласно ЕСТД (ГОСТ 3.1109—82*) различают три вида техно-
логических процессов: единичный, типовой, групповой.
Единичный ТП разрабатывают для изготовления или ремонта
детали одного наименования, типоразмера и исполнения незави-
симо от типа производства.
Типовой ТП разрабатывают для изготовления деталей одного
типа (корпусов, зубчатых колес, ступенчатых валов, втулок, рыча-
гов и т.п.) с общими конструктивными и технологическими при-
знаками, характеризующимися общностью содержания и после-
довательностью выполнения технологического процесса. Типовые
технологические процессы ряда деталей подробно рассматрива-
ются в гл. 5.
Групповой ТП разрабатывают для изготовления группы деталей
с общими технологическими признаками, близких по конструк-
ции, но отличающихся типоразмерами. При этом создают ком-
плексную деталь, включающую в себя все конструктивные эле-
менты деталей этой группы (рис. 4.1), и разрабатывают ТП ее из-
готовления. При обработке конкретной детали из группового ТП
исключают технологические операции или переходы обработки
тех поверхностей, которые в ней отсутствуют. Групповые ТП раз-
рабатывают для всех типов производства только на уровне пред-
приятия. Каждый из рассмотренных ТП может быть перспектив-
ным или рабочим.
190
Рис. 4.1. Комплексная деталь (в рамке) и детали группы:
1... 18 — номера обрабатываемых поверхностей
Перспективным является ТП, который полностью или ча-
стично предстоит освоить на предприятии в соответствии с совре-
менными достижениями науки и техники.
Рабочим является ТП, выполняемый по технологической и
конструкторской документации на предприятии для изготовления
различных деталей.
4.2.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Цель проектирования ТП механической обработки — подроб-
ное описание процессов изготовления деталей с необходимыми
технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого
решения. В основе проектирования ТП лежат два принципа: тех-
нический и экономический.
191
В соответствии с техническим принципом разработанный ТП
должен обеспечить соблюдение всех технических условий на из-
готовление данной детали и наиболее полное использование тех-
нических возможностей оборудования, инструментов и средств
технологического оснащения.
В соответствии с экономическим принципом изготовление де-
тали должно выполняться с минимальными затратами труда и из-
держками производства при наименьших затратах времени и се-
бестоимости детали.
Исходными данными для проектирования ТП являются рабо-
чий чертеж, определяющий материал, конструктивные формы,
размеры детали; технические условия на изготовление детали, ха-
рактеризующие точность и качество обработки ее поверхностей, а
также особые требования: твердость и структура материала, вид
термической обработки, масса, подгонка по массе, допустимый
дисбаланс и т. п. Обязательно указывают размер программного за-
дания и срок (обычно в годах) его выполнения.
При проектировании ТП для действующих или реконструируе-
мых заводов необходимо располагать сведениями об имеющемся
оборудовании, производственных площадях и других условиях
производства, о степени загрузки оборудования, комплектовании
инструментом и оснасткой, об обеспеченности квалифицирован-
ной рабочей силой и т. п.
Технолог должен быть обеспечен руководящей информацией:
государственными и отраслевыми требованиями к ТП и методам
его управления, к оборудованию, инструментам и оснастке; доку-
ментацией на действующие единичные, типовые и групповые ТП;
документацией по технике безопасности и промышленной сани-
тарии; материалами по выбору технологических нормативов (ре-
жимов обработки, припусков, норм расхода материалов и др.).
При проектировании технолог также использует каталоги, па-
спорта оборудования, справочники, альбомы технологической
оснастки, планировок производственных участков и т. п.
Проектирование ТП отличается сложностью и трудоемкостью.
Степень углубленности технологических разработок зависит от
типа производства. В условиях массового и крупносерийного про-
изводства ТП для всех оригинальных деталей разрабатывают весь-
ма подробно, а для нормализованных и стандартных деталей ис-
пользуют типовые ТП. В единичном производстве ограничивают-
ся сокращенной разработкой, так как детальная разработка
экономически не оправдывается. Исключение составляют слож-
ные и дорогие детали, особенно в специальном машиностроении.
192
Рис. 4.2. Этапы проектирования технологического процесса механиче-
ской обработки
Схема процесса проектирования ТП, состоящая из ряда взаи-
мосвязанных этапов, показана на рис. 4.2. Многовариантность ре-
шения поставленной задачи показана на рис. 4.2 штриховыми раз-
ветвляющимися линиями.
Для уменьшения числа возможных вариантов ТП следует ис-
пользовать типовые решения, рекомендации нормативных и руко-
водящих материалов, а также проводить анализ и сопоставлять
различные варианты по технико-экономическим показателям не
только по завершении разработки ТП, но и на его промежуточных
этапах.
Технологический контроль чертежа детали и технических усло-
вий на ее изготовление. При контроле рабочего чертежа детали
технолог проверяет достаточность проекций, правильность про-
193
становки размеров, изучает требования по точности и шерохова-
тости обработки поверхностей, а также другие технические тре-
бования. Для устранения несоответствий технолог предлагает кор-
рективы, и при совместном обсуждении спорных вопросов с
конструктором они находят правильное решение.
Определение типа производства и метода работы. Основные
характеристики типов производства (массового, серийного и еди-
ничного) и основной критерий, определяющий тип производ-
ства, — коэффициент закрепления операций К3 о рассмотрены в
подразд. 1.1. Однако на данном этапе разработки ТП у технолога
может быть недостаточно данных для расчета этого коэффициен-
та, поэтому предварительно тип производства можно установить,
учитывая номенклатуру, объем выпуска деталей, их массу, габа-
ритные размеры и т.п. Рекомендации по выбору типа производ-
ства приведены в табл. 4.1.
Метод работы (поточный или непоточный) определяют, сопо-
ставляя такт выпуска т (см. подразд. 1.1) с длительностью наиболее
характерных основных операций ТП обработки детали — Тш/.
Удобно также сравнивать т со средним штучным временем Тш ср
для п основных операций.
Если такт выпуска т меньше или равен Тш ср, производство явля-
ется поточным. При этом среднее штучное время определяется из
ТП изготовления аналогичных деталей или приближенно по
укрупненным нормативам.
При непоточном производстве, когда т > Тш ср, рассчитывают
размеры производственной партии. Размер партии мелких дета-
лей принимают равным месячной программе, средних — двухне-
дельной, а крупных — недельной. При этом ввиду достоинств и
преимуществ поточного производства целесообразно рассмотреть
возможность создания переменно-поточных или групповых по-
точных линий д.хя обработки деталей, близких по служебному на-
Таблица 4.1. Рекомендации по выбору типа производства
Число обрабатываемых деталей в год
Тип производства
Единичное
Серийное
Массовое
кру пных
(ш > 50 кг)
До 5
Свыше 5
до 1 000
Свыше 1 000
средних
(50 кг < m > 1 кг)
До Ю
Свыше 10
до 5 000
Свыше 5 000
мелких
(Л7 < 1 кг)
До 100
Свыше 100
до 50 000
Свыше 50 000
194
значению и имеющих сходные конструктивно-технологические
признаки.
Анализ технологичности конструкции детали. При анализе
технологичности конструкции технолог проверяет степень ее со-
ответствия требованиям, предъявляемым к ней механической об-
работкой: соответствие шероховатости поверхностей их точности;
обеспечение жесткости детали, допускающей применение много-
инструментальной обработки и высокопроизводительных режи-
мов резания; удобство подвода и отвода режущих инструментов;
унификацию формы и размеров пазов, канавок, галтелей, отвер-
стий и других элементов, сокращающую номенклатуру режущих
инструментов и вспомогательное время при последовательном вы-
полнении технологических переходов; обеспечение надежного и
удобного базирования заготовки, соблюдение принципа постоян-
ства баз и т.п. (см. гл. 1).
После согласования с конструктором технолог может вносить
изменения в конструкцию детали, что позволит снизить трудоем-
кость ее изготовления и повысить рентабельность процессов ме-
ханической обработки.
Выбор метода получения заготовки. Конструктор изделия уста-
навливает материал детали и его марку по имеющимся стандар-
там. Иногда, учитывая условия работы детали в изделии, он может
указать предпочтительный способ получения заготовки, например
штамповки вместо проката.
На основе этих данных технолог выбирает конкретный метод
получения заготовки исходя:
	из технологической характеристики материала, т. е. его жидко-
текучести, или литейных свойств (серый чугун, литьевые ста-
ли), или способности претерпевать пластические деформации
при обработке давлением (конструкционные стали);
	конструктивных форм и размеров заготовки;
	требуемой точности выполнения заготовки, шероховатости и
качества ее поверхности;
	программы выпуска и заданных сроках ее выполнения.
Выбор метода получения заготовки существенно зависит от
времени подготовки технологической оснастки (изготовления
штампов, моделей, пресс-форм и пр.), наличия соответствующего
технологического оборудования и желаемой степени автоматиза-
ции процесса.
С повышением точности заготовки и приближением ее формы
к конфигурации готовой детали объем механической обработки
заметно снижается. Однако при малой программе выпуска детали
195
затраты на дорогостоящую заготовительную оснастку могут ока-
заться нерентабельными, поскольку они распределяются на число
выпускаемых заготовок и значительно повышают их стоимость.
Выбор установочных баз. Выбор установочных баз производят,
чтобы наметить как сами базы, так и порядок их смены (если это
необходимо) при выполнении ТП механической обработки дета-
ли. (Основные положения по выбору баз и требования к базовым
поверхностям изложены в подразд. 3.2.)
Лучшие результаты по точности обработки обеспечиваются
при соблюдении принципа совмещения баз: установочной и изме-
рительной, в этом случае погрешность базирования равна нулю.
Соблюдение принципа постоянства баз способствует повыше-
нию точности взаимного расположения поверхностей детали. При
этом также обеспечивается однотипность схем установки в при-
способлениях, что особенно актуально при автоматизации ТП. Все
это приводит к созданию на деталях искусственных баз: бобышек,
платиков, центровых отверстий, установочных поясков и других,
а также к обработке за один установ заготовки на базе черных по-
верхностей (при обработке на прутковых автоматах, агрегатных
станках и при использовании приспособлений-спутников на авто-
матических линиях).
При выборе баз должны быть определены требования к их точ-
ности и шероховатости, а также предусмотрена необходимость их
повторной обработки для ликвидации возможной деформации под
воздействием остаточных напряжений в материале заготовки.
Выбор маршрута обработки отдельных поверхностей детали.
Выбор маршрута их обработки производят исходя из требований
рабочего чертежа и принятой заготовки. Сначала по заданным
квалитету точности и шероховатости поверхности детали с учетом
ее размера, массы и конфигурации выбирают один или несколько
возможных методов окончательной обработки, обеспечивающих
заданные технические требования. Для решения этой задачи ис-
пользуют технологические характеристики методов обработки
(см. табл. 2.2).
По виду заготовки определяют первый метод обработки. Если
точность заготовки невысока, то обработку данной поверхности
начинают с чернового (предварительного) метода. Для точной за-
готовки возможно сразу выполнять получистовую, а в некоторых
случаях и чистовую, и даже отделочную обработку.
На основе выбранных первого и последнего методов обработки
поверхности устанавливают промежуточные методы исходя из
того, что каждый последующий метод должен быть точнее преды-
196
дущего и повышать точность поверхности примерно на один-два
квалитета с соответствующей шероховатостью.
Число вариантов маршрута обработки данной поверхности мо-
жет быть довольно большим. Так, например, плоскую поверхность
небольшой площади можно получить цилиндрическим или торце-
вым фрезерованием, строганием, протягиванием, и качество та-
кой поверхности будет примерно одинаковым.
Выбор окончательного варианта метода обработки достаточно
сложен и трудоемок. К главным факторам, определяющим приня-
тие решения, относятся точность метода, его производительность и
рентабельность. Соста вление маршрута обработки детали представ-
ляет собой сложную задачу с большим числом вариантов решений.
При разработке маршрута ТП необходимо учитывать следу-
ющие рекомендации.
1.	Сначала обрабатывают поверхности, принятые за установоч-
ные базы.
2.	Все остальные поверхности обрабатывают в последователь-
ности, обратной требуемой степени их точности, т. е. наиболее
точные поверхности обрабатывают в самом конце маршрута.
3.	В конце маршрута выполняют обработку легкоповреждае-
мых поверхностей, например наружных резьб.
4.	При изготовлении точных ответственных деталей машин
маршрут обработки часто подразделяют на три стадии: черновую,
чистовую и отделочную, поскольку:
	на черновой стадии обработки, когда снимают основную массу
материала в виде припусков и напусков, возникают большие
силы резания, интенсивный нагрев заготовки, деформации
технологической системы, что создает большие погрешности
обработки и остаточные напряжения в материале заготовки.
Временной разрыв между черновой и чистовой обработками
позволяет наиболее полно выявиться деформациям и устранить
их при последующей обработке. Кроме того, для черновой об-
работки можно использовать более изношенные станки;
	вынесение отделочной обработки в конец маршрута уменьшает
риск случайного повреждения окончательно обработанных по-
верхностей в процессе обработки и транспортировки. При этом
отделочная обработка производится на новых современных
станках.
Однако данный принцип разделения маршрута обработки не
всегда является обязательным. При обработке жестких заготовок
на станках с ЧПУ, обладающих повышенной жесткостью, как
правило, черновая и чистовая обработка объединены в одной
197
операции. Такая же концентрация черновых и чистовых перехо-
дов осуществляется при изготовлении деталей из прутка на авто-
матах.
Если деталь подвергается термической обработке (закалке), то
ТП подразделяется на три этапа: обработка лезвийными инстру-
ментами, термическая обработка (ТО), обработка абразивными
инструментами.
Термическая обработка — это процесс тепловой обработки ме-
таллических изделий в целях изменения их структуры и свойств.
Закалка — это ТО, в результате которой повышаются твердость
и прочность металла, а у ряда стальных сплавов увеличиваются
удельное электрическое сопротивление и коррозионная стойкость.
Закалка бывает двух видов: объемная и поверхностная.
Объемную закалку ведут с нагревом в камерных электропечах
до требуемой температуры с последующим быстрым охлаждени-
ем. После закалки производят отпуск — нагрев, в результате ко-
торого в стали и ее сплавах происходят фазовые и структурные
превращения, изменяются твердость и характеристики пластич-
ности. Различают три вида отпуска: низкий (Г = 120...250 °C), сред-
ний (Т = 350...450 °C) и высокий (Г = 500...650 °C), т.е. улучшение.
Чем выше температура отпуска, тем ниже твердость отпущенной
стали.
Поверхностную закалку заготовок проводят, когда требуется
получить высокую твердость наружных слоев при сохранении
мягкой сердцевины. Обычно поверхностную закалку выполняют
токами высокой частоты (ТВЧ). Она характеризуется высокой ско-
ростью нагрева 100...800°С/с (продолжительность закалки одной
заготовки 40...60 с).
Поскольку стали и их сплавы с содержанием углерода менее
0,3% (стали марок 15, 20, 25, 15Х, 12ХНЗА, 20Х и др.) не подлежат
закалке, поэтому их предварительно подвергают химико-
термической обработке — цементации — насыщению углеродом
поверхностных слоев. После закалки цементируемых заготовок
их поверхностный слой (0,4... 1,5 мм) приобретает требуемые твер-
дость и износостойкость, а сердцевина, содержащая 0,12...0,25%
углерода, остается вязкой, хорошо работающей на изгиб.
На последнем — третьем этапе ТП выполняют повторную об-
работку отдельных поверхностей, устраняющую возникшие после
ТО коробления, снижение точности и ухудшение шероховатости.
Причем на этом этапе также начинают с обработки поверхностей,
принятых за базы (шлифуют плоскости, отверстия, перпендику-
лярные им торцы и т.п.).
198
Необходимо отметить, что маршрут ТП помимо закалки обычно
содержит и другие термические операции (отжиг, стабилизирую-
щий отпуск), необходимые для снятия внутренних напряжений,
особенно при обработке прецизионных деталей. Первую стабили-
зирующую ТО — отжиг заготовок из сталей и их сплавов — вы-
полняют после черновой обработки, когда снимают максимальные
припуски и напуски с заготовки.
Стабилизирующий отпуск — нагрев заготовки до температуры
150... 200 °C и выдержка ее в течение нескольких часов производят
в зависимости от марки стали, назначения и точности детали.
Обычно один или несколько таких отпусков выполняют при изго-
товлении прецизионных деталей (шпинделей, гильз, зубчатых ко-
лес) на третьем этапе маршрута ТП после чернового и чистового
шлифования перед отделочной обработкой. После каждого стаби-
лизирующего отпуска ТП начинают с обработки базовых поверх-
ностей.
Для точных и нежестких заготовок из серого чугуна (СЧ) для
стабилизации размеров, предотвращения коробления и снятия
внутренних напряжений в процессе механической обработки вы-
полняют ТО, называемую старением. Различают два вида старе-
ния: искусственное и естественное.
Искусственное старение выполняют после черновой обработ-
ки, когда с поверхностей заготовки снимают максимальные при-
пуски и напуски. Заготовки нагревают в печах до Т - 510...630 °C
(в зависимости от марки СЧ). Суммарная продолжительность ТО
составляет 20...65 ч, при этом внутренние напряжения уменьша-
ются на 70 %.
У прецизионных заготовок после получистовой обработки вы-
полняют еще одну ТО — естественное старение на открытом воз-
духе в течение 6... 12 мес. При этом внутренние напряжения удли-
няют до 90 %.
Очевидно, что отдельные виды ТО значительно усложняют и
удлиняют процесс механической обработки.
При разработке маршрута обработки детали необходимо учи-
тывать организационные формы существующего производства.
Например, если цеховое оборудование сгруппировано в участки
по типам станков (токарные, фрезерные, шлифовальные, зуборез-
ные и т.п.), то последовательность обработки детали устанавлива-
ют с учетом возможного сокращения путей транспортирования
деталей. В массовом производстве длительность операций должна
быть равна или кратна такту выпуска деталей. В условиях тяжело-
го машиностроения содержание операций определяют исходя из
199
сокращения числа перестановок деталей со станка на станок, так
как на это порой уходит больше времени, чем на выполнение тех-
нологических переходов.
В маршруте ТП изготовления детали должны быть предусмо-
трены операции технического контроля после тех этапов обработ-
ки, на которых вероятно появление брака, перед сложными и до-
рогостоящими операциями, а также в конце обработки. При вы-
полнении большинства операций функции технического контроля
выполняют «летучие» контролеры, а также станочники и наладчи-
ки. При проектировании операций технического контроля техно-
лог устанавливает объект, метод и средство контроля, выбирает
схему контрольного приспособления и выдает техническое зада-
ние на проектирование специальных контрольно-измерительных
инструментов и приспособлений.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИПУСКОВ НА ОБРАБОТКУ
Припуск — это слой материала заготовки, удаляемый в процес-
се ее механической обработки для достижения заданных точности
и качества обрабатываемой поверхности. Различают припуски
промежуточные и общие. Промежуточный припуск — слой мате-
риала, снимаемый при выполнении одного технологического пе-
рехода. Его определяют как разность размеров заготовки, полу-
ченных на предшествующем и выполняемом технологических пе-
реходах. Общий припуск — сумма всех промежуточных припусков
по всему технологическому маршруту механической обработки
поверхности заготовки. Общий припуск определяют как разность
размеров поверхности заготовки и готовой детали.
Выбор оптимальных припусков на обработку поверхностей за-
готовки является важнейшей технико-экономической задачей.
Увеличенные припуски вызывают перерасход материала; уве-
личение трудоемкости процессов обработки, расхода режущего
инструмента и энергии; повышение себестоимости изготовления
детали.
Уменьшенные припуски не обеспечивают удаление дефектных
поверхностных слоев и получение требуемых точности и шерохо-
ватости обработанных поверхностей, что приводит к браку и по-
вышает себестоимость выпускаемой продукции. Определение
оптимальных припусков на обработку тесно связано с определе-
нием промежуточных и исходных размеров заготовки, необходи-
мых для конструирования штампов, пресс-форм, моделей, стерж-
200
невых ящиков, станочных приспособлений, специальных режу-
щих и измерительных инструментов, а также для настройки
металлорежущих станков. На основе оптимальных припусков
можно обоснованно определить массу заготовки, режимы резания
и нормы времени на выполнение технологических операций ме-
ханической обработки.
В машиностроении широко применяют опытно-статистический
метод определения припусков на обработку, при котором общие и
промежуточные припуски берут по справочным таблицам, состав-
ленным на основе обобщения и систематизации производствен-
ных данных передовых заводов. Недостаток данного метода за-
ключается в том, что припуски назначают без учета конкретных
условий выполнения технологического процесса обработки заго-
товки. Часто это приводит к завышению припусков, так как при
составлении таблиц учитывают наихудшие условия обработки во
избежание получения брака.
Расчетно-аналитический метод определения припусков осно-
ван на учете конкретных условий выполнения технологического
процесса обработки заготовок. Согласно этому методу минималь-
ный промежуточный припуск должен быть таким, чтобы при вы-
полнении перехода устранялись погрешности обработки и дефек-
ты поверхностного слоя, полученные на предшествующих техно-
логических переходах, а также погрешности установки заготовки,
возникающие на переходе.
К погрешностям, полученным на предшествующих переходах,
относятся:
	шероховатость поверхности — высота микронеровностей Rz,
зависящая от метода, режимов и условий предшествующей об-
работки;
	состояние и глубина поверхностного слоя, отличного от основ-
ного металла. У заготовок из серого чугуна поверхностный
слой — это перлитная корка повышенной твердости, наружная
зона которой часто имеет следы формовочного песка (ее необ-
ходимо удалить на первом переходе), у заготовок из стали —
это обезуглероженная зона, которая должна быть полностью
удалена;
	пространственные отклонения расположения обрабатываемой
поверхности относительно базовых поверхностей заготовки:
несоосность цилиндрических поверхностей, искривление осей,
непараллельность и неперпендикулярность плоскостей.
Погрешность установки заготовки вызывает смещение обраба-
тываемой поверхности вследствие деформации ее при закрепле-
201
нии, неточности изготовления приспособлении и погрешности
выверки при индивидуальной установке заготовки.
Все перечисленные погрешности определяют величину мини-
мального промежуточного припуска Zmin выполняемого перехода.
Погрешности формы обрабатываемой поверхности не учитывают-
ся в минимальном припуске, поскольку при обработке наружных
поверхностей минимальные припуски отсчитывают от наимень-
шего предельного размера заготовки, а при обработке внутренних
поверхностей — от ее наибольшего предельного размера.
На основе расчета промежуточных припусков определяют про-
межуточные размеры заготовки по всем переходам. Так как из-за
упругих отжатий технологической системы под действием сил ре-
зания при обработке происходит копирование размеров заготов-
ки (т.е. из большей заготовки получают большую деталь, а из
меньшей — меныную), при обработке ее наружной поверхности с
наименьшим предельным размером D(z-_1)min получают деталь с наи-
меньшим размером Dzmin (рис. 4.3с
D —Г)	= 97	
'(z-l)min -Hmm вгеЩф/
(z - l)max
zmax
/max'
zmax
(z - l)min
7?(z-l)r
zmin
Dv
где P(z _ 1)mir, Dz_ 1)max — наименьший и наибольший предельные
размеры заготовки; Dfmin, Атах — наименьший и наибольший раз-
меры детали; Zzmin, Z„uax — наименьший и наибольший припуски на
сторону; TD(z _ n, TDz — допуски на размер _ ц и Dz.
Аналогично для внутренних поверхностей:
zmax
D(i - l)max
zmin г
zmin
(z - l)min
zmaxr
Apfz-l)
zmax
Рис. 4.3. Схема расчета минималь-
ного припуска Zmin
202
•^(/-1)min	l)max ^-£>(1 — 1)"
Допуски на выполнение технологических переходов, необходи-
мые для расчета промежуточных размеров заготовки, выбирают
по нормативам.
4.4.
ПОСТРОЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
юстроение технологических операций — один из ответствен-
ных этапов создания ТП. Для проектирования отдельной операции
необходимо знать маршрут обработки заготовки, схему ее базиро-
вания и закрепления, обрабатываемые поверхности, их точность и
шероховатость; поверхности, обработанные на предшествующих
операциях, их точность и шероховатость; припуски на обработку;
такт выпуска, если ТП проектируется для поточного производства.
При проектировании операции:
уточняют содержание операции, устанавливают последователь-
ность и возможность выполнения переходов во времени;
	выбирают оборудование (модель станка);
	выбирают режущие инструменты — их тип, конструкцию, раз-
меры и материал (или выдают задание на проектирование спе-
циального инструмента);
	выбирают технологическую оснастку или дают задание на про-
ектирование специальных приспособлений;
назначают режимы резания;
	определяют норму времени на выполнение операции, т. е. штуч-
ное время Тш;
	устанавливают настрочные размеры для режущих инструмен-
тов и составляют схему наладки;
	производят оценку возможных вариантов построения опера-
ции по производительности и себестоимости в соответствии с
технико-экономическим принципом проектирования.
Проектируя технологическую операцию, стремятся к уменьше-
нию времени ее выполнения. Это достигается различными спосо-
бами:
	применением высокопроизводительных режущих инструмен-
тов и высоких режимов резания, сокращением числа перехо-
дов и проходов при обработке поверхностей, сокращением вре-
мени холостых ходов станка, применением быстродейству-
ющих приспособлений и т.п.;
203
	совмещением отдельных элементов времени выполнения опе-
рации. Возможность такого совмещения определяется схемой
построения станочной операции, зависящей от числа одновре-
менно обрабатываемых заготовок на станке, числа применяе-
мых инструментов и порядка обработки поверхностей: последо-
вательной, параллельной или параллельно-последовательной.
При сочетании указанных способов получают ряд схем (рис. 4.4)
от наименее производительных — одноместных, одноинструмен-
тальных, последовательных до наиболее производительных —
многоинструментальных, многоместных параллельных операций.
Рациональное совмещение технологических переходов обуслов-
лено взаимным расположением обрабатываемых поверхностей,
возможным размещением инструмента и удалением стружки.
Недостаточная жесткость заготовки часто препятствует парал-
лельному выполнению переходов. Обработку поверхностей с вы-
сокой точностью и низкой шероховатостью обычно выделяют в
отдельную операцию, выполняемую по одноместной, одноинстру-
ментальной, последовательной схеме.
Выбор оборудования. Уточнение содержания операций позво-
ляет осуществить выбор станка из имеющегося на предприятии
парка или по каталогу.
Характер операции и принятый метод обработки определяют
тип станка (токарный, фрезерный, сверлильный и т.п.), а размеры
заготовки и обрабатываемых поверхностей — основные его раз-
меры (высота центров, расстояние между центрами у токарных и
кругло шлифовальных станков, размер стола у фрезерных станков
и т.п.). Установленное число и степень концентрации переходов
влияют на выбор модели станка. При высокой степени концентра-
ции переходов выбирают многосуппортные или многошпиндель-
ные станки. Требуемая точность выполняемых переходов предо-
пределяет класс точности станка. Так, чистовую обработку произ-
водят на станках повышенной точности, а отделочную обработку
на прецизионных. Производительность станка должна обеспечи-
вать требуемую производительность ТП обработки детали, равной
числу деталей, подлежащих изготовлению в заданный период вре-
мени.
Установленным требованиям обычно удовлетворяют несколько
моделей станков данного типоразмера. Выбранная модель должна
обеспечить заданную точность обработки, наибольшие жесткость
заготовки, производительность и экономичность. Предпочтитель-
нее модель с большим запасом мощности и большей степенью ав-
томатизации рабочего цикла.
204
ЯШ

Рис. 4.4. Одноместная (а...в) и многоместная (г, д) с установкой заготовок
станкопартией и с раздельной установкой заготовок (е, ж) схемы построе-
ния операций механической обработки:
а, г — последовательной; б, д — параллельной; в, е, ж — параллельно-последо-
вательной; 1 ...3 — последовательность работы инструментов; I... IV — позиции об-
работки; Пф, пст — частоты вращения фрезы и стола станка
205
Выбор режущего инструмента. Основным требованием при вы-
боре режущего инструмента является обеспечение требуемой точ-
ности и шероховатости обрабатываемой поверхности (поверхно-
стей), а также производительности и рентабельности. Выбор режу-
щего инструмента определяют следующие факторы: метод
обработки, тип и модель станка и технологической оснастки, фор-
ма и размеры заготовки, свойства обрабатываемого материала, тип
и уровень организации производства и др.
Размер режущего инструмента определяют либо по произве-
денному ранее расчету промежуточных размеров заготовки (для
зенкеров, разверток, протяжек и других мерных инструментов),
либо после установленных режимов резания расчетом на проч-
ность по силе резания (для резцов, расточных скалок). (Подроб-
ные рекомендации по выбору материала режущих инструментов
различных типов для конкретных методов обработки приведены в
гл. 2.)
Сведения о выбранном инструменте заносят в технологические
карты, где указывают его наименование, характеристику и номер
стандарта, а также материал режущей части. Например, сверло
спиральное, левое, dl0,5, ГОСТ 10902 — 77*, Р5М5. При использо-
вании нестандартного инструмента в технологической карте ука-
зывают номер его чертежа.
Выбор технологической оснастки — станочных, контрольных
приспособлений и вспомогательного инструмента во многом
определяется типом производства. В условиях единичного и мел-
косерийного производства используют преимущественно уни-
версальные стандартные приспособления (машинные тиски, само-
центрирующие патроны и т.п.), а также универсально-сборные
приспособления (УСП). В серийном производстве помимо УСП
применяют универсально-наладочные (УНП) и сборочно-раз-
борные (СРП) приспособления, которые быстро перестраивают-
ся на обработку партии других деталей. В крупносерийном и мас-
совом производстве экономически оправдано использование
специальных приспособлений, как правило автоматизированных,
обеспечивающих высокую точность и производительность обра-
ботки. (Подробные сведения о технологической оснастке приве-
дены в гл. 3.)
Сведения о выбранной оснастке заносят в технологические
карты, где указывают наименование приспособления, его характе-
ристики и помер стандарта или нормы предприятия. При исполь-
зовании специального приспособления приводят номер его сбо-
рочного чертежа.
206
4.5.
ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Режимы резания (глубина, подача и скорость резания) опреде-
ляют точность и качество обрабатываемой поверхности, произво-
дительность и себестоимость обработки.
Режимы резания назначают в следующей последовательности.
Сначала устанавливают глубину резания t. При обработке за
один проход глубину резания принимают равной максимальному
припуску на обработку данной поверхности. При очень большой
глубине вследствие напусков в заготовке (см. рис. 2.7) выполняют
несколько проходов i.
При обработке поверхности за несколько переходов (черновой,
получистовой, чистовой) глубину резания обычно постепенно
уменьшают для обеспечения заданных точности и шероховатости
поверхности.
Подачу S выбирают в зависимости от глубины резания, мате-
риалов обрабатываемой заготовки и инструмента, его типа и гео-
метрии режущей части. Подачу назначают максимально допусти-
мой. При черновой обработке величина подачи ограничивается
прочностью самого слабого звена данной технологической систе-
мы (инструмента, заготовки или отдельных элементов станка).
При чистовой обработке подача определяется в зависимости от
заданных точности и шероховатости обрабатываемой поверхно-
сти. Подачу выбирают по нормативам или рассчитывают по фор-
мулам теории резания, а затем согласовывают с паспортными дан-
ными станка, выбирая ближайшее к расчетному наименьшее зна-
чение.
Скорость резания v рассчитывают по формулам теории реза-
ния или выбирают по нормативам с учетом конкретных условий
обработки.
В обычных условиях ориентируются на экономическую стой-
кость режущего инструмента (нормативные значения скорости
даны для стойкости инструмента, равной 60 мин). В особых слу-
чаях принимают во внимание стойкость инструмента, обеспе-
чивающую наибольшую производительность. По скорости реза-
ния рассчитывают частоту вращения шпинделя или число двой-
ных ходов стола (ползуна) — п, мин-1, или п, дв. ход/мин, и
полученное значение п согласовывают с паспортными данными
станка, выбирая ближайшее наименьшее значение. (Рекомен-
дованные режимы для различных видов обработки приведены в
гл. 2.)
207
4.6.
РАСЧЕТ НОРМЫ ВРЕМЕНИ
НА ВЫПОЛНЕНИЕ ОПЕРАЦИИ
Норму времени Тш на выполнение операции определяют по ме-
тодике, изложенной в гл. 1.
Составляющие времени Тш рассчитывают, используя соответ-
ствующие машиностроительные нормативы. Основное технологи-
ческое время То нормируют по переходам. При расчетном методе
нормирования в общем случае основное время определяют по
формуле (1.2), которая для каждого вида обработки имеет свои ин-
дивидуальные особенности (Приложение 1).
При одноместных схемах построения операций (см. рис. 4.4) и
последовательном выполнении переходов основное время сумми-
руют по переходам:
То = f То1,
1
где п — число выполняемых переходов в операции.
При параллельном выполнении переходов основное время на
операцию определяют по наиболее длительному из них:
Т
± о
о.лим»
где ТОлим — время лимитирующего перехода.
При параллельно-последовательном выполнении переходов
основное время на операцию равно сумме лимитирующих пере-
ходов. То-Х-^оглим"
При многоместных схемах и установке деталей станкопартией
основное время для ее обработки определяется по тем же форму-
лам, но на одну деталь:
Toi=Lpi/(nSz),
где z — число деталей в станкопартии.
Сокращение времени ТО( обусловлено уменьшением расчетной
длины обработки £р, поскольку длины врезания 1вр и выхода 7ВЫХ
инструмента уменьшаются в (z — 1) раз.
При многоместных схемах и раздельной установке заготовок
(см. рис. 4.4, е) То определяется как время ТО£лим лимитирующей по-
зиции, а при непрерывной установке заготовок (см. рис. 4.4, ж) То
равно времени оборота стола.
Вспомогательное время Тв (см. формулу (1.3)) нормируется по
элементам, выбираемым по нормативам. При установке заготовок
208
станкопартией (с раздельной и непрерывной установкой загото-
вок на станок) происходит перекрытие части или всего вспомога-
тельного времени основным. Так, при раздельной установке заго-
товок на шести- или восьмишпиндельном токарном полуавтомате
(см. рис. 2.2, е) время на установку одной заготовки полностью
перекрывается оперативным временем Топ лимитирующей пози-
ции обработки и в расчетной формуле Тш (см. формулу (1.1)) не
учитывается. При непрерывной установке заготовок (см. рис.
4.4, ж) все вспомогательное время полностью перекрывается ос-
новным.
Так как на одну деталь может быть разработано несколько ТП,
для их оценки используют такие критерии, как трудоемкость ме-
ханической обработки, ее себестоимость, коэффициент использо-
вания материала, коэффициент загрузки оборудования и др.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Стандартами ЕСТД предусмотрены следующие виды техноло-
гической документации.
Маршрутная карта (МК) — технологический документ, содер-
жащий описание всех технологических операций и последова-
тельности их выполнения без указания переходов и режимов ре-
зания. В мелкосерийном и опытном производстве МК используют
в качестве основного самостоятельного документа.
Операционная карта (ОК) — документ, содержащий полное
описание операций с указанием переходов, технологических ре-
жимов, расчетов норм времени и трудовых нормативов. Их при-
меняют в серийном и массовом производстве, а при изготовлении
особо сложных деталей — в мелкосерийном и даже единичном.
Карта эскизов (КЭ) — документы, содержащие графическую
информацию о технологическом процессе в целом и об изготовле-
нии отдельных элементов. В КЭ механической обработки содер-
жатся эскизы наладок, к которым приводятся схемы установки за-
готовок с обозначением баз, указываются необходимые размеры,
их точность, а также шероховатость обрабатываемых поверхно-
стей.
Кроме перечисленных док^яиентов применяют расчетно-
технологические карты для обработки деталей на станках с ЧПУ и
материальные ведомости, технологические инструкции, ведомо-
сти оснастки, спецификации технологической документации
и др.
209
В серийном и мелкосерийном производстве, когда изготавли-
ваемое изделие включает в себя отдельные сложные и точные де-
тали, рекомендуется заполнять маршрутно-операционную карту,
в которой дается сокращенное описание технологических опера-
ций в последовательности их выполнения с полным описанием от-
дельных наиболее ответственных из них.
Точное выполнение всех указаний технологической документа-
ции имеет важное значение для обеспечения технологической
дисциплины на производстве и выпуска качественных изделий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Какие существуют виды технологических процессов?
2.	Какие принципы положены в основу проектирования техноло-
гических процессов?
3.	Какие исходные данные необходимы для разработки ТП из-
готовления детали?
4.	Какие факторы определяют способ получения заготовки?
5.	Какова последовательность выполнения переходов при обра-
ботке поверхностей детали?
6.	Каковы общие требования к разработке маршрута обработки
детали?
7.	Что понимают под припуском на механическую обработку и
почему выбор оптимальных по значению припусков является
важной технико-экономической задачей?
8.	Какие задачи решает технолог при разработке операционной
технологии?
9.	Какие критерии определяет выбор модели станка для выпол-
нения конкретной операции?
10.	Перечислите режимы резания и последовательность их рас-
чета.
11.	Что является критерием выбора режимов резания?
12.	Перечислите схемы построения технологических операций
механической обработки и укажите их преимущества.
13.	Каковы особенности расчета основного времени То для раз-
личных схем технологических операций?
14.	У каких операций элементы вспомогательного времени Тв
перекрываются основным То?
15.	Какие документы должны входить в технологическую докумен-
тацию в соответствии со стандартом ЕСТД?
Глава 5
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
МАШИН
РАЗРАБОТКА ТИПОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Типовой технологический процесс разрабатывают для изготов-
ления изделий с общими конструктивными и технологическими
признаками.
Одна из главных задач типизации заключается в устранении
многообразия технологических процессов посредством обосно-
ванного сведения их к ограниченному числу типов. В основу типи-
зации технологических процессов положены классификация дета-
лей машин и комплексное решение задач, возникающих при об-
работке деталей каждой классификационной группы.
В технологической классификации все многообразие деталей
подразделяется на шесть классов:
	класс круглых стержней — валы гладкие, ступенчатые, сплош-
ные и полые, ходовые винты, шпиндели, коленчатые и кулачко-
вые валы;
	класс корпусов — корпуса, рамы, плиты, кронштейны и т.п.;
	диски — зубчатые колеса, втулки, кольца, диски;
	стаканы — гильзы, цилиндры;
	некрутлые стержни — рычаги, шатуны, вилки;
	крепежные детали.
В свою очередь каждый класс подразделяется на подклассы,
группы и подгруппы.
Разбивка классов деталей заканчивается типом. Таким образом,
типовая деталь объединяет в себе признаки совокупности деталей,
имеющих одинаковый маршрут типовых операций, выполняемых
на однотипном оборудовании с использованием однотипных при-
способлений и инструментов.
211
Типовые технологические процессы оформляют в виде техно-
логических карт. Если детали достаточно полно унифицированы,
на них составляют одну технологическую карту с режимами об-
работки и нормами времени. Если детали отличаются друг от дру-
га только размерами, типовой технологический процесс оформля-
ют в виде технологических карт—«слепышей», в которых не ука-
зывают режимы обработки и нормы времени.
При меньшей степени унификации разрабатывают принци-
пиальный технологический процесс, на базе которого составля-
ют технологический процесс для конкретных деталей данного
класса.
5.2.
ОБРАБОТКА СТУПЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
В конструкциях машин и механизмов валы предназначены для
передачи крутящих моментов и монтажа на них различных дета-
лей и сборочных единиц. Конструктивно ступенчатые валы могут
быть с односторонним или симметричным расположением ступе-
ней или иметь фланец с торца. Для уменьшения массы валы не-
редко выполняют пустотелыми (с глухим или сквозным отверсти-
ем). В общем случае конструкции ступенчатых валов представля-
ют собой сочетание гладких цилиндрических (посадочных и
непосадочных), шлицевых шпоночных, резьбовых, конусных и
переходных поверхностей. Если отношение длины вала к средне-
му диаметру L/D <12, вал считают жестким, при L/D >12 вал яв-
ляется нежестким.
На рис. 5.1 приведен рабочий чертеж ступенчатого вала с тех-
ническими требованиями на его изготовление:
	диаметры посадочных шеек под подшипники выполняют по
б-му (для прецизионных валов — по 5-му) квалитету точности с
шероховатостью Ra 0,8 (Ra 0,4);
	диаметры посадочных шеек под зубчатые колеса, полумуфты
и т.п. — по 6-му и 7-му квалитетам с шероховатостью Ra
0,8... 1,6.
Характер посадки определяется служебным назначением вала
и условиями работы механизма. Так, для вала, показанного на
рис. 5.1:
	шейки под подшипники, устанавливаемые с натягом, выполне-
ны с точностью 045К6, 025К6 и шероховатостью Ra 0,8;
	диаметры других шеек выполняют по 10-му и 11-му квалитетам
точности с шероховатостью Ra 3,2... 10;
212
Ill	IV
M(5:l)	M (5:1)
1.	Поверхность шлицов ТВЧ h=1...2 мм; 48...52 HRC.
2.	Осевое смещение переднего торца конусного калибра втулки
относительно поверхности Д не более ±0,5.
3.	Площадь контакта конуса с калибром при проверке «на краску» не менее 75 %
4.	Материал сталь 45.
5.	Неуказанные отклонения размеров: валов hl4, отверстий Н14,
линейных ±JT14/2.
Рис. 5.1. Рабочий чертеж ступенчатого вала
	допуски на длину ступеней назначают в пределах 0,1 ...0,4 мм;
	опорные торцы (заплечики ступеней), воспринимающие осе-
вые нагрузки от колец подшипников, зубчатых колес и т.п., вы-
полняют с шероховатостью на класс грубее, чем шероховатость
поверхности посадочной шейки, т.е. с Ra 1,6...3,2;
213
	допуски формы — отклонения от круглости, цилиндричности,
прямолинейности обычно составляют (0,2...0,3)Тг — допуска на
выполненный размер. Для особо точных цилиндрических по-
верхностей (например, для шеек под прецизионные подшипни-
ки скольжения) допуск формы не должен превышать 0,12Тг —
допуска на диаметральный размер;
	допуски расположения — отклонения от соосности посадочных
поверхностей составляют 0,01...0,03 мм. Допустимые биения
посадочных шеек относительно базовых поверхностей не долж-
ны превышать 0,01 ...0,03 мм;
	отклонения от перпендикулярности (биения) опорных торцев
(заплечиков) не должны превышать 0,01...0,03 мм на крайних
точках;
	отклонения от параллельности боковых сторон шпонок или
шлицевых поверхностей относительно оси не должны превы-
шать 0,1 мкм на 1 мм длины;
	смещение шпоночных или шлицевых боковых поверхностей
относительно оси не должно превышать 0,02...0,03 мм;
	допустимая искривленность оси вала 0,03...0,05 мм/м.
При работе машин и механизмов валы испытывают значитель-
ные знакопеременные нагрузки, сложные деформации растяже-
ния, сжатия, изгиба и кручения. Поэтому материал, из которого
изготовляют валы, должен быть высокопрочным, малочувстви-
тельным к концентраторам напряжений и хорошо обрабатывае-
мым. Этим требованиям отвечают конструкционные стали марок
25, 35, 40, 45, легированные стали марок ЗОХ, 35Х, 40Х, 40Г,
20ХГНМ, 40ХНМ, 38Х2ЮА и др., подвергаемые для повышения
износостойкости и физико-механических свойств материала раз-
личным видам термической обработки.
Валы из низкоуглеродистых сталей (марок 25, 20ХГНМ и др.)
цементируют на глубину 0,8... 1,2 мм, обеспечивая твердость по-
верхностного слоя после закалки и отпуска в пределах 55... 58 HRC.
Валы из среднеуглеродистых сталей подвергают нормализации,
улучшению или поверхностной закалке ТВЧ. Валы из высоколеги-
рованных сталей марок 38Х2ЮА и 38Х2МЮА азотируют на глу-
бину 0,3...0,4 мм, обеспечивая твердость 1 000 HV.
Заготовки для ступенчатых валов при небольших перепадах
диаметров их ступеней (в пределах 10 мм) получают резкой из го-
рячекатаного или калиброванного холоднотянутого (для прецизи-
онных валов) проката.
При значительных перепадах диаметров ступеней заготовки
получают ковкой и штамповкой.
214
В серийном производстве наибольшее распространение полу-
чили горячая штамповка в открытых или закрытых штампах и вы-
садка на горизонтально-ковочных машинах. В крупносерийном и
массовом производстве, где коэффициент использования матери-
ала Ким=0,75 и выше, заготовки получают на ротационно-ковочных
машинах, электровысадкой и поперечно-клиновой прокаткой. По-
сле пластического деформирования заготовку подвергают терми-
ческой обработке (отжигу) для снятия остаточных напряжений и
обеспечения необходимой структуры металла.
Основными базами при обработке ступенчатых валов являются
искусственные технологические базы — центровые отверстия (см.
подразд. 3.2), расположенные на обоих торцах вала. Как уже от-
мечалось, их использование позволяет совместить установочную
и измерительную базы, обеспечивая при обработке шеек вала по-
грешность установки, равную нулю, и реализовать принцип по-
стоянства баз на токарных, шлифовальных и шлицефрезерных
операциях. Поверхности опорных или посадочных шеек использу-
ют в качестве базовых при обработке лысок, шпоночных пазов,
поперечных и продольных отверстий, в том числе и центровых
баз. При этом в качестве упорной базы выбирают один из торцев
ступени вала, откуда задан осевой размер С до обрабатываемой
поверхности (рис. 5.2, а).
При обработке длинных нежестких валов используют дополни-
тельную технологическую базу — цилиндрическую поверхность
шейки, установленную в подвижный или неподвижный люнет
(см. рис. 3.28).
Рис. 5.2. Эскиз фрезерно-центровальной операции:
а — позиция фрезерования торцев; б — позиция сверления центровых отверстий;
7 — торец-база заготовки для ее точной установки по длине; 2 — торцевая фреза;
3 — шпиндель; 4 — центровочное сверло; С — настроечный размер фрезы; Ог —
главное движение; Ds — движение подачи
215
Конструкция вала, его размеры и жесткость, технические тре-
бования, программа выпуска являются основными факторами,
определяющими технологию его изготовления и применяемое
оборудование.
Маршрут обработки заготовок включает в себя следующие
основные операции:
	создание баз — центровых отверстий;
	черновая токарная обработка поверхностей шеек;
	чистовая токарная обработка поверхностей шеек;
	фрезерование шлицов, шпоночных пазов, сверление отвер-
стий, нарезание резьбы;
	термическая обработка;
	правка (шлифование) центровых отверстий;
	черновое шлифование поверхности шеек;
	шлифование шлицов;
	окончательное шлифование шеек;
	отделочная обработка шеек валов (суперфиниширование, при-
тирка и т.п.) при соответствующих требованиях к точности и
шероховатости поверхности;
	контроль точности размеров формы поверхностей и их про-
странственных положений.
Маршрут обработки нежестких валов усложняется введением
дополнительной операции — точения шейки под неподвижный
люнет, которую выполняют до токарной обработки на середине
заготовки. При этом неподвижный люнет устанавливают на ста-
нине станка.
В зависимости от технических требований между этапами обра-
ботки могут предусматриваться операции термической обработки,
например нормализация после черновой токарной обработки или
стабилизирующий отпуск после чернового шлифования шеек вала.
В табл. 5.1 приведен маршрут обработки ступенчатого вала, из-
готовленного из стали 45. Первую операцию — обработку базо-
вых поверхностей (центровых отверстий) — выполняют на двух-
позиционных фрезерно-центровальных станках (в крупносерий-
ном и массовом производстве на полуавтоматах и автоматах): на
первой позиции двумя торцевыми фрезами 2 (рис. 5.2, а) фрезеру-
ют торцы, а на второй позиции (рис. 5.2, б) двумя центровочными
сверлами 4 сверлят центровочные отверстия. Соосность осей
шпинделей 3 станка и самоцентрирующих призм обеспечивает
минимальную погрешность зацентровки.
В мелкосерийном производстве при отсутствии специального
оборудования базовые поверхности обрабатывают на токарном
21Б
Таблица 5.1. Типовом технологический маршрут обработки
ступенчатого вала
Помер операции	Наименование и содержание операции	Технологические базы	Оборудование
05	Фрезерно- центровальная. Фрезерование торцев и центрование отвер- стий	Поверхности опорных шеек и торец	Фрезерно- центровальный станок
010	Токарная. Черновая токарная обработка наружных поверхно- стей за два установа	Конические поверхности центровых от- верстий	Станок токар- ной группы
015	Термическая. Норма- лизация (в вертикаль- ном положении вала)		Электропечь
020	Токарная. Правка цен- тровых отверстий	Поверхность опорных шеек	Токарный станок
025	Токарная. Чистовая токарная обработка поверхностей шеек за два установа	Конические поверхности центровых от- верстий	Станок токар- ной группы
030	Вертикально- фрезерная. Фрезе- рование шпоночной канавки	То же	Вертикально- фрезерный станок
035	Шлицефрезерная. Фре- зерование шлицов	»	Шлицефрезер- ный станок
040	Вертикально- сверлильная. Сверле- ние, рассверливание отверстия, снятие фаски, нарезание резьбы	Поверхности опорных шеек и центров	Вертикально- сверлильный станок
045	Термическая. Закалка ТВЧ шлицов и под- шипников шеек	—	Установка ТВЧ
050	Центрошлифовальная. Правка центровых от- верстий	Поверхности опорных шеек и центрового отверстия	Центрошлифо- вальный станок
217
Окончание табл. 5.1
Номер операции	Наименование и содержание операции	Технологические базы	Оборудование
055	Круглошлифовальная. Предварительное I чер- новое) шлифование шеек за два установа	Конические поверхности центровых от- верстий	Круч лошлифо - вальный станок
060	Шлицешлифовальная. Шлифование боковых сторон шлицов	То же	Шлицешлифо- вальный станок
065	Круглошлифовальная. Окончательное (чи- стовое) шлифование шеек за два установа	»	Круглошлифо- вальный станок
070	Контрольная	- 		
станке за два установа. Заготовку устанавливают в патроне, под-
резают торец и центровым сверлом обрабатывают центровое от-
верстие. После переустановки заготовки переходы повторяют.
Для обеспечения точности центрового отверстия Н9 и шерохо-
ватости поверхности Ra 2,5...3,2 подачу центрового сверла прини-
мают равной 0,030...0,044 мм/об, а скорость 20 м/мин.
Токарную обработку в единичном и мелкосерийном производ-
стве производят на токарно-винторезных станках, а в серийном —
на токарных станках с ЧПУ (см. рис. 2.7, д), оснащенных шести- и
восьмипозиционными инструментальными головками с горизон-
тальной осью поворота. На этих станках можно обрабатывать за-
готовки со сложным криволинейным профилем, включая нареза-
ние резьб. Поскольку станки с ЧПУ обладают повышенной жест-
костью, на них можно производить последовательно черновую и
чистовую обработку шеек, если заготовка не подвергается термо-
обработке между этими операциями.
Время обработки на станках с ЧПУ по сравнению с обработкой
на обычных токарно-винторезных станках с ручным управлением
меньше в 1,5—2 раза за счет сокращения вспомогательного вре-
мени.
В крупносерийном и массовом производстве токарную обра-
ботку производят на токарных многорезцовых (см. рис. 2.2, б и
2.7, б) и гидрокопировальных 1см. рис. 2.2, в и 2.7, в) полуавтома-
тах. В общем случае достигается точность обработки IT9...IT11.
218
На токарных многорезцовых полуавтоматах не рекомендуется
обрабатывать нежесткие валы из-за воздействия больших сил ре-
зания от нескольких инструментов в наладке. При обработке на
этих станках и станках с ЧПУ благодаря использованию «плава-
ющего» переднего центра (см. рис. 3.11, д), обеспечивающего со-
впадение установочной и измерительной баз (левого торца заго-
товки), повышается точность выдерживаемых линейных разме-
ров.
Обработку шпоночных пазов производят на станках фрезерной
группы. Открытые пазы и пазы для сегментных шпонок обрабаты-
вают дисковыми трехсторонними фрезами (см. рис. 2.19, ж) на
вертикально- или горизонтально-фрезерных станках. Закрытые
шпоночные пазы можно обрабатывать на вертикально-фрезерных
станках сверлопазовыми фрезами (см. рис. 2.19, к) или на
шпоночно-фрезерных станках шпоночными фрезами (рис. 5.3, а).
Рис. 5.3. Эскизы обработки закрытого шпоночного паза:
а — шпоночной фрезой; б — сверлом; в — концевой фрезой; 1 — заготовка-вал;
2 — шпоночная фреза; 3 — сверло; 4 — концевая фреза; Dr — главное движение;
Ds — движение подачи; Ь, /, h — размеры шпоночного паза; d — диаметр сверла; t —
высота зуба шпоночной фрезы; DSnp — движение продольной подачи; ОСв — движение
вертикальной подачи
219
Обработку выполняют маятниковой подачей, снимая за один
проход слой, глубина которого обусловлена высотой зубьев фре-
зы t. В результате на боковых поверхностях паза образуются про-
дольные риски, которые затем калибруют (зачищают).
При отсутствии на предприятии необходимого оборудования
и инструмента (сверлопазовых сверл) обработку пазов произво-
дят следующим образом: сверлят отверстие диаметром, равным
ширине паза (рис. 5.3, б), на его полную глубину, а затем фрезе-
руют концевой фрезой (рис. 5.3, в). Заготовку устанавливают в
призмах по двум шейкам (предпочтительно в самоцентрирую-
щих) с упором в торец, от которого задано линейное расположе-
ние паза.
Обработку шлицевых поверхностей валов выполняют при уста-
новке заготовок в центрах методом деления фасонными дисковы-
ми фрезами (см. рис. 2.31, а) на горизонтально-фрезерных станках
с использованием делительной головки или методом обкатки чер-
вячными фрезами на шлицефрезерных станках (см. рис. 2.28, в).
Если шлицевая поверхность предусматривает центрирование при
сопряжении с деталью (зубчатым колесом, полумуфтой и т.п.) (см.
рис. 5.1), то червячная фреза должна иметь у основания зуба
фланк (утолщение) для обработки фасок на вершинах шлицов.
При центрировании вала по внутреннему диаметру шлицы об-
рабатывают фрезами с усиками (см. рис. 2.31, г) для одновремен-
ного прорезания канавок во впадинах и облегчения процесса шли-
фования. Канавки во впадинах иногда обрабатывают дисковыми
фрезами отдельно на горизонтально-фрезерных станках с приме-
нением делительной головки. Под последующее шлифование по-
сле термообработки оставляют припуск 0,1 мм на сторону (точ-
ность обработки см. в подразд. 2.7).
Исправление погрешностей (правку) центровых отверстий по-
сле термообработки выполняют за два установа на центрошлифо-
вальных станках коническим шлифовальным кругом, привод кото-
рого оснащен планетарным механизмом, заставляющим крут об-
катываться по конической поверхности центрового отверстия.
Точность диаметра Н7, шероховатость — Ra 0,8... 1,6. Заготовку
устанавливают по шейке в самоцентрирующей призме и противо-
положному центровому отверстию.
При отсутствии центрошлифовального станка правку центро-
вых отверстий выполняют на токарном станке коническим шли-
фовальным кругом, установленным в пиноль задней бабки.
Посадочные шейки валов шлифуют дважды: предварительно и
окончательно методом продольного или врезного шлифования
гго
(см. рис. 2.33, б...д) за два установа. Заготовку устанавливают в
центрах. Одновременно с шлифованием шеек подшлифовывают
опорные торцы, последовательно выполняя переходы либо совме-
щая их при использовании торцекруглошлифовального станка
(см. рис. 2.33, в). Для отделочной обработки шеек высокоточных
валов применяют тонкое (отделочное) шлифование или суперфи-
нишную обработку (получаемая точность обработки указана в
табл 2.2).
Шлифование шлицов выполняют на шлицешлифовальных стан-
ках фасонным кругом либо на плоскошлифовальных станках раз-
дельными плоскими кругами, используя делительную головку. За-
готовку устанавливают в центрах. Подробно эти методы рассмо-
трены в подразд. 2.7.
Технический контроль валов предусматривает проверку точно-
сти размеров, формы и положения всех ответственных поверхно-
стей. Методы и средства контроля рассмотрены в подразд. 2.9.
ОБРАБОТКА КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Корпуса являются базовыми деталями машин, обеспечива-
ющими точность взаимного расположения всех элементов (дета-
лей и сборочных единиц), устанавливаемых в них. Конструктив-
ная форма, размеры, точностные характеристики, применяемые
материалы определяются служебным назначением и условиями
работы корпусных деталей. По общности решения технологиче-
ских задач все многообразие корпусов можно разделить на две
группы: призматические и фланцевые. Для призматических ха-
рактерно наличие плоских поверхностей больших размеров и
основных отверстий, оси которых расположены параллельно или
перпендикулярно плоскости основания. Фланцевые являются те-
лами вращения либо имеют их элементы; их плоскости часто явля-
ются торцевыми поверхностями основных отверстий. Корпусные
детали часто выполняют разъемными, при этом оси основных от-
верстий располагают в плоскости разъема или перпендикулярно ей.
Корпуса имеют точнообработанные основные отверстия, коор-
динированные между собой и относительно базовых поверхно-
стей, точные по форме и расположению плоскости, а также кре-
пежные и другие отверстия.
При изготовлении корпусов уровень технических требований
жестко связан с точностью монтируемых в них механизмов, сбо-
рочных единиц и деталей.
221
Точность размеров основных отверстий под подшипники каче-
ния — Н7, скольжения — Н7, Н8 и Н( — под прецизионные под-
шипники, точность формы в поперечном и продольном направле-
ниях составляет (0,25...0,50)То> — допуска на диаметральный раз-
мер, для прецизионных корпусов — (0,12...0,20)Td.
Допустимое отклонение оси относительно общей оси поса-
дочных отверстий под шариковые подшипники соответствует
6-му квалитету точности, под радиальные роликовые подшипни-
ки — 5-му квалитету, а под конические роликовые подшипни-
ки — 4-му квалитету. Шероховатость поверхностей основных от-
верстий Ra 2,50... 1,25, а ответственных и прецизионных дета-
лей — до Ra 0,08.
Отклонения межосевых расстояний главных отверстий зависят
от точности размещенных в корпусе передач (цилиндрических
зубчатых, червячных и т.п.). Позиционный допуск для них прини-
мают равным ±(0,6...0,7)Та, где Т. — допуск межосевого расстоя-
ния передачи. Допуск параллельности осей главных отверстий со-
ставляет 0,02...0,05 мм на 100 мм длины отверстия, допустимое от-
клонение от перпендикулярности торцевых поверхностей осям
главных отверстий 0,01...0,10 на 100 мм радиуса, шероховатость
торцев Ra 1,25...6,30.
Допустимые отклонения от плоскостности и прямолинейности
прилегающих плоскостей 0,01 ...0,10 мм соответственно по площа-
ди и длине поверхности, шероховатость этих поверхностей Ra
0,63...6.30. Предельные отклонения от параллельности или пер-
пендикулярности плоскостей относительно друг друга 0,01... 0,10 мм
на всей длине, а для деталей повышенной точности 0,003...0,01 мм
на длине 200 мм.
Допускаемые отклонения расстояний между параллельными
плоскостями устанавливают по IT8...IT13.
Допуски расположения крепежных отверстий принимают рав-
ными (0,1 ...0,2)(do - d), где do — диаметр крепежного отверстия;
d — диаметр винта.
У разъемных корпусов допустимое несовпадение осей отвер-
стий с плоскостью разъема составляет 0,2 мм при диаметре отвер-
стия до 300 мм и 0,3 мм — при диаметре более 300 мм.
Корпусные детали имеют достаточно сложную форму со стен-
ками, ребрами жесткости, приливами и другими конструктивны-
ми элементами, поэтому наиболее приемлемым способом получе-
ния заготовок является литье. В качестве материала применяют
главным образом серый чугун. Например, такие ответственные
детали, как блоки цилиндров двигателей, изготовляют из чугунов
222
марок СЧ24 и СЧ26; корпуса строительных, дорожных и подъемно-
транспортных машин — из чугунов марок СЧ15, СЧ18 и СЧ21;
малонагруженные детали из чугуна марки СЧ12; корпусные дета-
ли с направляющими (каретки, суппорты и т.п.), к которым предъ-
являют повышенные требования по износостойкости — из моди-
фицированных чугунов марок СЧЗО и СЧ35.
В последнее время широко применяют более легкие цветные
сплавы: алюминиевые марок АЛЗ, АЛ4, АЛ9, АЛ24 и магниевые
марок МАЗ, МЛ5, МЛ15. Для корпусов, работающих с большими
нагрузками, используют ковкий чугун марки КЧ35-10 (например,
для картера главной передачи автомобилей ГАЗ). Применяют так-
же литейные стали марок 15Л (для корпусов электродвигателей) и
35Л (для корпусов паровых турбин) и т. п. Корпусные детали, ра-
ботающие в агрессивных средах (кислотах, щелочах, морской
воде), изготовляют из коррозионно-стойких сталей марок 20X1 ЗА,
12Х18Н9ТЛ и 15Х25ТЛ, а также из литейной латуни марки
ЛцЗОАЗ.
Основным способом получения отливок является литье в пес-
чано-глинистые формы, а также специальные методы литья: в ко-
киль (преимущественно для цветных сплавов), оболочковое литье
и под давлением, а для малых по размерам и массе деталей — ли-
тье по выплавляемым моделям.
Заготовки, полученные литьем, подвергают термической обра-
ботке для снятия внутренних напряжений, улучшения структуры,
обрабатываемости материала и повышения его физико-механи-
ческих свойств. Перед механической обработкой проводят песко-
струйную или дробеструйную обработку заготовок, а затем ги-
дравлические испытания их на плотность (проверяется отсутствие
пор в металле) и герметичность.
В условиях единичного и мелкосерийного производства приме-
няют сварные заготовки из .листовых низкоуглеродистых сталей
марок СтЗ, Ст4 и др. При этом для бобышек под основные отвер-
стия можно использовать хорошо свариваемые конструкционные
стали марок 20Х, 25, ЗОХ, ЗОХГСА и др. После сварки такие кон-
струкции подвергаются отжигу для снятия внутренних напряже-
ний в металле и сварных швах.
При механической обработке корпусные детали, как правило,
должны быть лишены шести степеней свободы. Для этого их бази-
руют по трем взаимно-перпендикулярным плоскостям (рис. 5.4, а)
или по двум параллельным отверстиям и перпендикулярной им
плоскости (рис. 5.4, б). Такое базирование обеспечивает на боль-
шинстве операций принцип постоянства баз и удобство обработ-
223
Рис. 5.4. Схемы базирования заготовок призматических корпусов:
а — по трем взаимно-перпендикулярным плоскостям 7, 2, 3; б — по плоскости 7 и
двум перпендикулярным ей отверстиям 2, 3; в — по четырем плоским направляю-
щим 7,2, 3, 4; г — по двум взаимно-перпендикулярным плоскостям 7,2 и отверстию
3; д — по плоскости 7, торцу 2 и двум полуотверстиям 3; 5 — цилиндрический палец;
6 — ромбический палец; 7— призма; 8 — штыри; 9 — пластина; 70— подпружинен-
ные ступенчатые опоры
ки основных поверхностей заготовки. (Подробно данные схемы
базирования и установочные элементы рассмотрены в подразд.
3.1.) Заготовки корпусных деталей станков часто базируют по пло-
ским направляющим поверхностям (рис. 5.4, в), лишая их также
шести степеней свободы. Возможно использование в качестве баз
и другие сочетания поверхностей: две взаимно-перпендикулярные
плоскости и отверстие (рис. 5.4, г|; нижняя плоскость, торец и два
полуотверстия (рис. 5.4, д).
Для базирования заготовок фланцевых корпусов чаще всего
используют цилиндрические поверхности (внутренние и наруж-
224
ные) и плоскость, перпендикулярную оси цилиндрической поверх-
ности (рис. 5.5).
Технологический маршрут обработки корпусных деталей нор-
мальной точности включает в себя следующие операции:
	обработка комплекта поверхностей, принятых за технологиче-
ские базы;
	черновая и чистовая обработка взаимосвязанных плоскостей;
	черновая и чистовая обработка основных отверстий;
	обработка крепежных и других мелких отверстий;
	отделочная обработка плоских поверхностей и основных от-
верстий (по мере необходимости);
	очистка, мойка, сушка детали;
гидравлические испытания герметичности стыков и плотности
стенок;
	технический контроль точности размеров, формы и располо-
жения поверхностей.
Маршрут обработки разъемных корпусов содержит дополни-
тельные операции: обработка плоскостей разъема; обработка кре-
пежных отверстий в плоскости разъема частей корпуса; промежу-
Рис. 5.5. Схемы базирования заготовок фланцевых корпусов:
а — по торцу 7, отверстию 2 и технологическому отверстию 3; б — по торцу 7, по
внутренней цилиндрической поверхности 2 и технологическому отверстию 3; в — по
наружной цилиндрической поверхности 7 и торцу 2; г — по наружной цилиндриче-
ской поверхности 7, отверстию 2 и торцу 3,4 — плита; 5 — трехкулачковый патрон;
6 — ромбический палец; 7 — призма; 8 — упор; 9 — прижим; 10 — оправка
225
точная сборка корпуса: обработка отверстий под штифты и их за-
прессовка; совместная обработка системы основных отверстий и
сопряженных с ними торцевых плоскостей.
При обработке нежестких корпусов и корпусов повышенной
точности после черновой обработки поверхностей и основных от-
верстий производится искусственное старение для снятия 70%
внутренних напряжений. После этого технологический процесс
начинают с чистовой обработки базовых поверхностей, а затем
выполняют чистовую обработку взаимосвязанных плоскостей и
основных отверстий. После обработки крепежных отверстий вы-
полняют отделочную обработку плоских поверхностей и основных
отверстий.
Для особо точных (прецизионных) корпусов помимо этого по-
сле получистовой и чистовой обработок выполняют естественное
старение заготовки, ликвидирующее почти 100% остаточных на-
пряжении, после которого выполняют отделочную обработку ба-
зовых поверхностей, плоскостей и основных отверстий. Искус-
ственное старение исключает на первых черновых операциях (до
старения) применение технологических баз, показанных на рис.
5.5, б, так как коробление снижает точность межосевого расстоя-
ния между базовыми отверстиями.
В качестве отделочной обработки используют шлифование ба-
зовой плоскости корпуса, тонкое растачивание основных отвер-
стии и подрезку торцев их фланцев. Причем, если черновую и по-
лучистовую обработки основных отверстий выполняют последо-
вательно в каждой стенке корпуса, поворачивая последний на 90
и 180°, то при чистовой и отделочной обработках соосные отвер-
стия в противоположных стенках обрабатывают одним инстру-
ментом (резцом па расточной борштанге или разверткой) (см.
рис. 2.16).
Типовой технологический маршрут обработки корпусной дета-
ли, имеющей плоскость разъема (рис. 5.6), приведен в табл. 5.2.
Обработка основных отверстий корпусных деталей подробно
изложена в подразд. 2.5, а схемы растачивания представлены на
рис. 2.16.
В табл. 5.2 представлен маршрут обработки корпуса, изготов-
ленного из чугуна марки СЧ21, в условиях мелкосерийного и еди-
ничного производства на универсальных станках. Более эффек-
тивно в мелкосерийном и серийном производстве использовать
многоцелевые станки с ЧПУ, так как обработку практически всех
поверхностей корпусов нормальной точности (без операций старе-
ния) можно выполнить на одном станке за несколько установов.
226
Поскольку многоцелевые станки и используемые на них специ-
альные приспособления, а также приспособления универсально-
сборные с беззазорным соединением деталей обладают повышен-
\Jr/ wo (
1 180
конический 13^60 сверлиib
и ра ввернуть совместно
с крышкой редуктора
1.	Отв. 017ОН7, 011011 обработать после сборки с крышкой редуктора.
2.	Отклонение от параллельности поверхности отв. 017ОН7, 0110Н7 плоскости А
не более 0,05 на всей длине.
3.	Несовпадение осей отв. 0170117 и 0110Н7 с плоскостью ра гьема не более 0,3 мм
4.	Неуказанные радиусы — R3.
5.	Литейные уклоны наружных поверхностей — 3...5’ внутренних — 5...7°.
6.	Неуказанные отклонения размеров: Н14, Ы4,± JT14/2.
Материал — СЧ21
Рис. 5.6. Рабочий чертеж корпуса редуктора с плоскостью разъема
227
аблица 5.2. Типовой технологический маршрут обработки
корпусной детали
Номер
операции
Наименование
и содержание операции
Технологические
базы
Оборудование
05
Универсально-
фрезерная.
Фрезерование
черновое и чистовое
базовой плоскости А
и обработки двух от-
верстий 0Н7 с одно-
временным сверле-
нием двух остальных
крепежных отвер-
стий 0Н12
Плоскость
разъема, торец
и поверхность
двух полуотвер-
стий (см. рис.
5.4, д)
Универсально-
фрезерный
станок
010
Универсально-
фрезерная.
Фрезерование
плоскости разъема
черновое, чисто-
вое и сверление 12
отверстий 011Н12,
фрезерование дру-
гих плоскостей
Плоскость осно-
вания и два пер-
пендикуляр ных
ей отверстия в
основании Н7
(см. рис. 5.4, б)
Универсально-
фрезерный
станок
015
Сборочная.
Подсборка корпуса
с крышкой: затяжка
12 болтов с гайками
с разбросом момен-
та затяжки ДМ,ЭТ =
□а 1
= ±20 %, обработка
двух отверстий 0Н7
во фланцах стыков
и запрессовка двух
штифтов
Верстак,
вертикально-
сверлильный
станок
020
Горизонтально-
расточная.
Черновая обработка
торцев фланцев и
растачивание основ-
ных отверстий
Плоскость осно-
вания корпуса
и два перпен-
дикулярных ей
отверстия (см.
рис. 5.4, б)
Горизонтально-
расточный
станок
228
Окончание табл. 5.2
Номер операции	Наименование и содержание операции	Технологические базы	Оборудование
025	Радиально- сверлильная. Сверление 24 кре- пежных отверстий во фланцах, снятие фасок, нарезание резьбы М8	Плоскость осно- вания корпуса и два перпен- дикулярных ей отверстия (см. рис. 5.4, б)	Радиально- сверлильный станок
030	Горизонтально- фрезерная. Чистовое фрезеро- вание плоскостей	Плоскость осно- вания корпуса и два перпен- дикулярных ей отверстия	Горизонтально- фрезерный станок
035	Горизонтально- расточная. Чистовое растачи- вание основных от- верстий и подрезка торцев фланцев	Плоскость осно- вания корпуса и два перпен- дикулярных ей отверстия	Горизонтально- расточный ста- нок повышен- ной точности
040	Контрольная	  	
ной жесткостью, то черновая и чистовая обработки поверхностей
могут быть объединены в одной операции.
В крупносерийном и массовом производстве плоские поверх-
ности корпусных деталей обрабатывают на карусельно- и
барабанно-фрезерных станках, а основные отверстия — на агре-
гатных станках (одношпиндельных и многошпиндельных). Так-
же на агрегатных станках выполняется многошпиндельная па-
раллельная обработка крепежных отверстий. На агрегатно-
сверлильных многосторонних или многопозиционных станках
число шпинделей достигает нескольких десятков, а на автомати-
ческих линиях — нескольких сотен, что позволяет уменьшить
станкоемкость и увеличить производительность по сравнению с
серийным производством.
При обработке корпусов на автоматических линиях часто ис-
пользуют искусственные технологические базы (платики, прили-
229
вы), на которых ведут всю механическую обработку в приспособ-
лениях-спутниках без переустановки заготовки.
Обработку фланцевых корпусов производят на станках токар-
ной группы: с ЧПУ, токарно-револьверных, токарно-карусельных,
а также на токарных многошпиндельных полуавтоматах.
При техническом контроле заготовок используют стандартные
измерительные инструменты и приборы (см. подразд. 2.9). В мел-
косерийном и серийном производстве широко применяют изме-
рительные приспособления с использованием стандартных изме-
рительных головок.
ОБРАБОТКА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ
КОЛЕС
Зубчатые колеса служат для передачи вращательного движения
между валами с заданным передаточным отношением в механиз-
мах и машинах. Зубчатые колеса бывают цилиндрические, кони-
ческие и червячные. Цилиндрические зубчатые колеса выполняют
Рис. 5.7. Конструктивные разновидности цилиндрических зубчатых колес
и формы зубьев:
а — одно- и двухвенцовые колеса в виде дисков: б — колеса в виде фланцев; в —
валы-шестерни с консольными и центральным расположением зубчатых колес;
г — прямое, косое и шевронное направление зубьев; д — формы закруглений зубьев;
е — бочкообразный зуб; ж — фланкированный зуб
гзо
одно- и многовенцовыми, а по форме они могут быть в виде дис-
ков, фланцев и валиков (валов шестерен).
Различные конструкции цилиндрических зубчатых колес пред-
ставлены на рис. 5.7. У зубчатых колес в виде дисков (рис. 5.7, а)
отверстия выполняют гладкими, со шпоночными пазами и шлица-
ми. Отношение длины к диаметру отверстия у этих колес больше
единицы. У зубчатых колес в виде фланцев (рис. 5.7, б) это отно-
шение значительно меньше единицы. Г ;ри посадке таких колес на
ступицу они центрируются по отверстию и крепятся к ступице по
торцевой поверхности. Зубчатые колеса в виде вала-шестерни по-
казаны на рис. 5.7, в. У цилиндрических зубчатых колес зубья мо-
гут быть прямыми, косыми и шевронными (рис. 5.7, г). Переклю-
чаемые зубчатые колеса в коробках скоростей и подач станков
имеют закругленные торцы зубьев (рис. 5.7, д), что обеспечивает
плавное зацепление с зубьями сопрягаемого колеса в процессе ра-
боты. У быстроходных колес для снижения шума зубья делают
бочкообразными подлине 1рис. 5.7, е) или фланкированными (рис.
5.7, ж). При перекосе осей зубчатых колес пятно контакта у боч-
кообразных зубьев располагается не с краю, а в середине. Бочко-
образность зубьев составляет 0,02...0,04 мм.
Допуски цилиндрических эвольвентных зубчатых колес с моду-
лем от 1 до 50 мм регламентированы ГОСТ 1643 — 81*. Из 12 степе-
ней точности в машиностроении в основном используют 5...9-ю
степень точности. Выбор степени точности зависит от условий ра-
боты зубчатых колес. Так, при окружной скорости колес более
25 м/с назначают 5-ю и 6-ю степень точности, а при скорости
2,5 м/с — 9-ю.
Стандарт устанавливает требования к кинематической точнос ти
зубчатых колес, плавности их работы и контакту зубьев. Степень
точности зубьев предопределяет точностные требования к другим
поверхностям зубчатого колеса. Так, у колес 5-й и 6-й степеней
точности базовые отверстия должны иметь точность Н6 и шерохо-
ватость Ra 0,8, а колеса 7-й и 8-й степеней точности соответственно
Н7 и Н8 и шероховатость Ra 1,25...2,5. Допустимая неперпендику
лярность торцев оси отверстия составляет 0,10...0,15 мкм/мм. ' Экс-
центриситет зубчатого венца (основной окружности зубьев| и ба-
зового отверстия должен быть не более 0,030...0,05 мм. Точность
других элементов зубчатого колеса выдерживается в пределах
9... 11 -го квалитетов.
Слабонагруженные зубчатые колеса изготовляют из углеро-
дистой стали, чугуна, цветных сплавов, текстолита и др При
больших знакопеременных нагрузках их изготавливают из угле
231
\/паб,3 (\ГI
/ 0,02 А
\Да1,6г \/КаЪ5
Модуль	т	2
Число зубьев	Z	60
Коэффициент смещения		0
Угол наклона зубьев	0	0
Нормальный исходный контур	—	ГОСТ 13755-81
Степень точности по ГОСТ 1643-81*	—	7х
Диаметр дели- тельной окружности	Д.	180
\/Ra3,2
1x45°
2 фаски
35
.\х/Ё^5
8Н9
R0,4max
// 0,016
=• 0,06
0 36H7
	0,03	
Зубчатое колесо — материал сталь 40Х ГОСТ 4543-88*
ТО: ТВЧ зубьев, 48...53 HRC.
Радиусы скруглений 1,6 мм — max.
Неуказанные предельные отклонения размеров:
отверстий Н14, валов hl4, линейных ± JT14/2
Рис. 5.8. Рабочий чертеж дискового зубчатого колеса
родистых и легированных сталей (марок 45, 40Х, ЗОХ, 18ХГТ,
35ХМ, 20ХН2М, 25ХГМ и др.) и подвергают термической и
химико-термической обработке — закалке ТВЧ, цементации, ци-
анированию (сплавы с содержанием углерода менее 0,3 %) и азо-
тированию.
Большинство зубчатых колес изготовляют из стальных кованых
заготовок без предварительного формирования зубьев, а также из
гзг
литых стальных, чугунных заготовок или из цветных сплавов.
В мелкосерийном производстве кованые заготовки получают в
подкладных штампах, в серийном и массовом — в многоручьевых
открытых и закрытых штампах на молотах. Заготовки зубчатых
колес с хвостовиком штампуют на горизонтально-ковочных маши-
нах методом высадки. Кованые и штампованные заготовки
целесообразно выполнять с прошитыми отверстиями, если их диа-
метр 30 мм и более, а длина не более двух диаметров. Ковкой и
штамповкой повышают механические свойства материала, раз-
мельчаются его зерна, что уменьшает шероховатость.
Заготовки колес простой формы диаметром до 50 мм получают
резкой из проката.
В качестве баз зубчатых колес принимают базовое отверстие и
перпендикулярный ему торец. Причем у дисковых зубчатых колес
Таблица 5.3. Типовой технологический маршрут обработки цилиндрического зубчатого колеса 7-й степени точности			
Номер операции	Наименование и содержание операции	Технологические базы	Оборудование
05	Токарная. Черновая обработка наружных поверх- ностей и чистовая обработка отвер- стия за два установа	Наружная по- верхность и торец	Станок токарной группы
010	Горизонтально- протяжная. Протягивание от- верстия, шпоночно- го паза или шлицов	Поверхность от- верстия и торец	Горизонтально- протяжной станок
015	Токарная. Чистовая обработка наружных поверх- ностей	То же	Станок токарной группы
020	Зубофрезерная	»	Зубофрезерпый станок
025	Шевинговальная	»	Шевинговаль- ный станок
030	Термическая. Закалка зубьев ТВЧ	»	Установка ТВЧ
гзз
Окончание табл. 5.3
Номер операции	Наименование и содержание операции	Технологические базы	О борудование
035	Внутришлифоваль- ная. Шлифование от- верстия и базового торца	Поверхность зубьев по дели- тельной окруж- ности и торец	Внутришлифо- вальный станок
040	Плоскошлифоваль- ная. Шлифование друго- го торца	Базовый торец	Плоскошлифо- вальный станок
045	Притирочная. Притирка зубьев	Поверхность от- верстия и торец	Притирочный станок
050	Контрольная	-		 		
основной базой является отверстие, а у фланцевых — торец. Та-
кая схема базирования лишает заготовку пяти степеней свободы и
обеспечивает совмещение конструкторских и технологических
баз. У валов-шестерен за базы берутся центровые отверстия на
торцах, обеспечивающие при обработке погрешность установки,
равной нулю.
Технологический процесс изготовления зубчатых колес можно
условно подразделить на два этапа: обработка всех поверхностей
до обработки зубьев и обработка зубчатого венца.
Маршрут обработки цилиндрических колес начинается с обра-
ботки базовых поверхностей: отверстия и перпендикулярного ему
торца. Конструктивные особенности зубчатых колес определяют
выбор их способов обработки. Например, зубчатое колесо (рис. 5.8),
маршрут обработки которого представлен в табл. 5.3, обрабатывают
сначала на станках токарной группы за два установа.
У рассматриваемой заготовки все поверхности обрабатывают
начерно, а отверстие — до 7-го, 8-го квалитета точности с шерохо-
ватостью Ra 1,25...2,50 мкм. При обработке отверстия заготовку
желательно базировать по наружной поверхности венца. После
протягивания отверстия, а также шпоночного паза или шлицов,
заготовку запрессовывают на оправку и выполняют чистовую об-
работку наружных поверхностей и торцев. При такой смене баз
обеспечивается концентричность обработанных цилиндрических
234
поверхностей. В мелкосерийном и серийном производстве приме-
няют токарные станки, том числе с ЧПУ, а в крупносерийном и
массовом производстве — шести- и восьмишпиндельные полуав-
томаты (рис. 5.9, а), а также токарные многорезцовые полуавтома-
ты (рис. 5.9, б). Иногда применяют так называемый сверлильно-
протяжной вариант: у заготовки с прошитым отверстием зенкеру-
ют базовое отверстие и зенкуют фаску на вертикально-сверлильном
станке. Затем протягивают отверстие, шлицы или шпоночный паз
и выполняют дальнейшую черновую и чистовую обработку по-
верхностей заготовки, как показано на рис. 5.9, б.
III, IV
51, п

У
Рис. 5.9. Схемы наладок обработки зубчатых колес:
а — на восьмишпиндельном токарном полуавтомате; б — на токарном многорезцо-
вом полуавтомате; I, II — загрузочные позиции; III...VIII — рабочие позиции токарного
полуавтомата; Dr — главное движение; Ds — движение подачи
235
Для зубчатых колес 7-й и 8-й степеней точности нормализацию
и отпуск в большинстве случаев можно проводить в начале техно-
логического процесса до черновой обработки. Для колес 5-й и 6-й
степеней точности предусматривают нормализацию и стабилизи-
рующий отпуск после черновой токарной обработки. Второй ста-
билизирующий отпуск выполняют после термической обработки
и предварительного шлифования. В ряде случаев выполняют и
третий стабилизирующий отпуск после чистового шлифования
перед отделочными операциями.
Способы обработки зубьев цилиндрических зубчатых колес
(см. рис. 2.24) и обеспечиваемая ими точность представлены в под-
разд. 2.7.
Для уменьшения коробления зубчатые колеса, как правило,
подвергаются термической обработке — ТВЧ зубьев. После тер-
мообработки для обеспечения концентричности зубьев и базового
отверстия при шлифовании последнего на внутришлифовальном
станке заготовку необходимо базировать по зубчатому венцу в
мембранном патроне (см. рис. 3.12, а). Если такой оснастки нет,
заготовку базируют по наружной поверхности зубчатого венца,
для чего его перед термообработкой обрабатывают с точностью
h9...h8 и шероховатостью Ra 2,5.
Окончательную обработку зубьев 7-й степени точности выпол-
няют в два этапа: перед термообработкой их шевенгуют (см. рис.
2.26), а после термообработки и шлифования баз — притирают.
Для колес 5-й и 6-й степеней точности зубья шлифуют (см. рис.
2.37), причем выполняют предварительное и чистовое шлифование
до шероховатости Ra 0,8. Базовый торец также шлифуют, обеспе-
чивая его перпендикулярность относительно базового отверстия.
При обработке зубчатых колес 5-й и 6-й степеней точности чи-
стовые и отделочные операции необходимо выполнять на станках
высокого или особо высокого классов точности. Режимы и точ-
ность обработки закаленных зубьев даны в подразд. 2.7. Схема
контроля параметров зубчатого колеса приведена на рис. 2.40, ж,
а точности изготовления зубьев на рис. 2.40, к. Подробно методы
контроля описаны в подразд. 2.9.
ОБРАБОТКА ВТУЛОК
Повышенные требования к точности изготовления втулок
предъявляются в тех случаях, когда они выполняют функции под-
шипников скольжения. Конструктивные разновидности подшип-
236
Рис. 5.10. Конструктивные разновидности подшипниковых втулок:
а — гладкая; б — с буртиком; в — с фланцем для крепления к тонкой стенке; г —
с коническим отверстием; д — разжимная; е — с заливкой антифрикционным спла-
вом; ж — свернутая из листа; D, d — наружный и внутренний диаметры; L — длина
втулки
пиковых втулок показаны на рис. 5.10. Технические условия на их
изготовление (рис. 5.11):
 наружные посадочные диаметры D выполняют по 7-му -квали-
тету по посадке с натягом, так как втулки запрессовывают в
корпусные детали;
точность отверстия d — по Н7 (для ответственных и прецизи-
онных соединений — по Н6). Соосные отверстия во втулках
окончательно обрабатывают после их запрессовки;
точность формы поверхностей d и D не должна превышать
(0,2...0,3)Т, т.е. допусков на размеры Td и Тр;
разностенность (несоосность) поверхностей d и D допускается
в пределах 0,03...0,10 мм;
неперпендикулярность торцев оси отверстия не более 0,2 мм на
радиусе 100 мм, а при осевой нагрузке на торцы — не более
0,02...0,03 мм на радиусе 100 мм;
шероховатость наружной поверхности D — Ra 1,6...2,5, вну-
тренней — Ra 1,6...0,8 (Ra 0,4); торцев — Ra 3,2...6,3. При осе-
вой нагрузке Ra 1,6...0,8.
237
Втулки изготовляют из стали, латуни, бронзы, антифрикци-
онного чугуна, металлокерамики и текстолита. В качестве заго-
товок для втулок с диаметром отверстия d до 20 мм используют
горячекатаные или калиброванные прутки, а также литые стерж-
ни. Для втулок с диаметром d > 20 мм используют цельнотяну-
тые трубы или полые отливки (литье в песчано-глинистые фор-
мы, в металлические формы — кокиль, центробежное и т.п.).
Для изготовления свернутых тонкостенных втулок применяют
латунные листы, а также биметаллическую ленту. Заготовки из
металлокерамики получают прессованием с последующим спе-
канием.
Технологическая задача обеспечения концентричности на-
ружной поверхности D втулки и поверхности отверстия d, а
также перпендикулярности торцевых поверхностей решается
при выборе баз и построении технологического процесса обра-
ботки.
В качестве баз выбирают либо отверстие d и перпендикуляр-
ный ей торец, либо наружную поверхность D и перпендикулярный
\Д?а6,3 (\ЛТ
1. *Размер 30Н7 окончательно обработать после
запрессовки втулки в корпус.
2. Неуказанные отклонения размеров: валов Ы4,
отверстий Hl4, линейных +JT14/2.
Материал—БрОФ7-0,2
Рис. 5.11. Рабочий чертеж подшипниковой втулки с буртиком
238
Рис. 5.12. Схема обработки втулки на токарно-револьверном станке:
7 — подрезной резец; 2 — упор; 3 — центровочное сверло; 4 — насадка со сверлом
и резцом; 5 — насадка с расточной оправкой и резцом; 6 — черновая развертка;
7 — чистовая развертка; 8 — отрезной резец; Ог — главное движение; Ds — движе-
ние подачи
ей торец. Базирование по обработаннохчу отверстию имеет ряд
преимуществ:
	при обработке на разжимной или запрессованной центровой
оправке погрешность установки отсутствует, что обеспечивает
более высокую концентричность поверхностей;
	оправка — наиболее простое, точное, дешевое центрирующее
устройство.
Обработку всех поверхностей заготовок из прутка и трубы вы-
полняют за один установ с отрезкой обработанной детали в конце
выполнения операции. Обработку штучных заготовок выполняют
за два установа с чередованием баз (или за две операции).
При обработке заготовок из прутка и трубы базами являются
наружная поверхность и подрезанный торец. Обработку произво-
дят на токарно-револьверном станке, в том числе и с ЧПУ, а также
на одношпиндельном или многошпиндельном полуавтомате. Заго-
товка устанавливается в цанговом патроне. Сначала резцом под-
резается торец 1 заготовки, а затем она подается на определенную
длину до упора 2, установленного на револьверной головке (рис.
5.12). Далее при повороте головки на угол 60° производится зацен-
тровка сверлом 3, сверление отверстия и черновое обтачивание
наружной поверхности (поз. 4), чистовое обтачивание наружной
поверхности и внутренней со снятием фаски (поз. 5), предвари-
тельное (поз. 6) и окончательное (поз. 7) развертывание отверстия
и отрезание заготовки резцом 8. Затем снимают фаски с противо-
239
Таблица 5.4. Типовой технологический маршрут обработки
подшипниковой втулки из штучной заготовки
Номер операции	Наименование и содержание операции	Технологические базы	Оборудование
005	Вертикально- сверлильная. Зенкерование отвер- стия и снятие фаски	Наружная по- верхность D и торец	Вертикально- сверлильный станок
010	Горизонтально - протяжная. Протягивание отвер- стия	Отверстие и торец	Горизонтально- протяжной станок
015	Токарная. Черновое обтачивание наружных поверхно- стей и подрезка торцев	То же	Станок токар- ной группы
020	Токарная. Чистовое обтачивание посадочной наружной поверхности и подрез- ка торцев	»	То же
025	Вертикально- сверлильная. Сверление смазочного отверстия	Наружная по- верхность D и торец бур- тика	Вертикально- сверлильный станок
030	Специальная. Нарезание смазочных канавок	То же	Специальный станок
035	Контрольная	 	
положного торца на токарном станке, сверлят смазочное отвер-
стие на вертикально-сверлильном станке и нарезают в отверстии
смазочные канавки на специальном станке. Если заготовка — тру-
ба, то вместо сверления выполняют зенкерование или растачива-
ние отверстия.
Технологический процесс обработки втулок из штучных заго-
товок аналогичен технологическому процессу изготовления ци-
линдрических зубчатых колес до операции нарезания зубьев
(см. табл. 5.3). Иногда вместо протягивания производят проши-
вание отверстия на прессе. Предварительную и окончательную
240
обработку наружных поверхностей, посадочной поверхности D и
торцев выполняют либо на токарном многорезцовом полуавто-
мате, либо на токарном станке за два установа. При этом заго-
товку запрессовывают па центровую оправку Последующие
операции аналогичны последним операциям обработки втулок
из прутка.
Поскольку окончательную обработку отверстий в двух соосных
втулках выполняют совместно после их запрессовки в корпус, то
после протягивания отверстия обязательно оставляют припуск
0,1...0,2 мм на сторону под последующую обработку. Отверстия
обрабатывают на горизонтально-расточных станках повышенной
точности тонким растачиванием. Маршрут обработки подшипни-
ковой втулки (см. рис. 5.11) приведен в табл. 5.4.
При протягивании отверстия заготовку необработанным тор-
цем упирают в торец приспособления со сферической самоуста-
навливающейся шайбой.
Черновую обработку поверхностей втулки совместно с зенке-
рованием отверстия (операции 005 и 015) можно выполнять в на-
чале маршрута на токарном станке за два установа.
Контроль параметров втулки рассматривается в подразд. 2.9.
У разрезных конических втулок (см. рис. 5.10, gj предусматри-
вают фрезерование прорезей и надрезов на наружной поверхно-
сти, а также нарезание резьбы на концевых уступах. В отверстиях
втулок, заливаемых антифрикционным сплавом (см. рис. 5.10, е),
растачивают канавки для удержания сплава. Свернутые из листа
втулки (см. рис. 5.10, ж) с открытым швом после запрессовки под-
вергают дорнованию или тонкому растачиванию для получения
окончательного размера.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.	Что такое типовой технологический процесс?
2.	Какая деталь называется типовой?
3.	На какие классы подразделяется все многообразие деталей?
4.	Какие схемы базирования применяют при обработке ступенча-
тых валов?
5.	Какие способы используют для обработки закрытых шпоночных
пазов на валах?
6.	Для чего применяют термическую обработку валов?
7.	Как контролируют пространственные отклонения поверхностей
ступенчатых валов?
8.	Перечислите конструктивные разновидности корпусов.
241
9.	Какие схемы базирования при обработке корпусов обеспечи-
вают соблюдение принципа постоянства баз?
10.	Какие виды термической обработки применяют для корпусов
из серого чугуна?
11.	Как обеспечивают требуемое отклонение от соосности основ-
ных отверстий корпусов?
12.	Перечислите конструктивные разновидности цилиндрических
зубчатых колес.
13.	Какие схемы базирования применяют при обработке цилиндри-
ческих зубчатых колес?
14.	Как обеспечивают соосность основной окружности зубьев и
базового отверстия колеса при обработке?
15.	Какие виды термической обработки используют при изготов-
лении зубчатых колес?
16.	Назовите конструктивные разновидности втулок (подшипников
скольжения). Из каких материалов их изготовляют?
Приложения
Приложение 1
Таблица ГИЛ. Формулы для расчета основного времени То обработки деталей
Вид обработки
Основное время
То, мин
Расчетная длина Ln, мм
T„=(Lpi)/(nS0)
L„ = lt+l + l,
1. Обтачивание и растачивание цилиндрических поверхно-
стей: а — напроход; б — в упор (до уступа)
Наименование инструмента		Глубина резания t, мм				
		1	2	2	4	
		1		р мм		
Резцы про- ходные и рас- точные с углом в плане ср,...°	15	5	9	13	16	20
	30		5	7	8	10
	45	2	3	4	5	6
	60	1	2		3	4
	75		1	2	2	2
	90	3				
Вне зависимости от величины ср		12 (напроход), мм				
		1		2		
243
Продолжение табл. П1.1
244
Вид обработки
Основное время
То, мин
Расчетная дгина Ln, мм
2. Многорезцовая токарная обработка деталей типа: а — сту-
пенчатых валов; б — дисков и фланцев
cQ Го Гтах/(S^pll)'
l=(D-d)/2.
б
Характер обработки			Диамет		р инструмента, мм			
			3	5	10	15	20	25
			Врезание 1{ и перебег 12, мм					
Сверление	Одинар- ная заточка сверла		2	2,5	5	6	8	10
	Двойная заточка сверла		-	— 	6	8	10	15
	В упор		1,5	2	4	6	7	9
Рассверли- вание	Глубина резания t до, мм	5	—			2		
		10					7	-——
		15	—					
		20	—					
		30	—					
Зенкеро- вание		1				3		
		3	-			5		
		5	—				7	
		10	—				—	12
		В упор				2		
Развертыва- ние	Напро- ход			8	9	15	18	—
	В упор			2			3	
t = D/2 — для сверления;
t = CD - d)/2 — для рассверливания, зенке-
рования и развертывания
3. Сверление (а), рассверливание (5), зенкерование (в), раз-
вертывание (г) в упор и напроход
T0 = Lp/(nS)
Характер обработки	Диаметр инструмента, мм				
	3	5	10	15	20
		1	! И 12, ММ		
Сверление: одинарная заточка сверла двойная заточка сверла в упор	2 1,5	2,5 2	5 6 4	6 8 6	8 10 7
Зенкерова- ние: глубина резания t до, мм: 1				3	
3	   		,	—	5	—
Развертыва- ние:					
напроход		8	9	15	18
в упор		2	3		
					
245
Продолжение табл. П1.1
246
Вид обработки
Основное время
То, мин
Расчетная длина Lni мм
4Г
4. Фрезерование цилиндрическими, дисковыми и прорезны-
ми фрезами ______________ ,	,
То= (Lpi)/(Szzn),
где Sz — пода-
ча на один зуб
фрезы, мм/зуб;
So = Szz — подача
на один оборот
фрезы; z — число
зубьев фрезы.
где Ц и 12 см. в табл. П1.4.
5. Фрезерование торцевыми и концевыми фрезами
1р = 71+7 + /
где 7j и 12 см. в табл. П1.3.
6. Фрезерование шпоночных пазов
С маятниковой
подачей
То= (Lpz)/(nSo);
i = a/t\
глубинным спо-
собом
То = Lpi/(Stn) +
+Ьр2/ (^пр^) •
Lp = l-D;
Lpi — q + 1, Lp2 — 1 D.
7. Фрезерование дисковыми фрезами методом врезания
To = Lp/(Son);
So = Szz.
8. Фрезерование шлицов червячной фрезой
To=(Lpz)/(Son),
где z — число
шлицов.
ьр-Л + 1 + 12,
где Ц и 12 — см. в табл. П1.2.
247
Продолжение табл. П1.1
248
Вид обработки
9. Зубофрезерование цилиндрических зубчатых колес чер-
вячными фрезами
Основное время
То, мин
То = (Lpzz)/(Song),
где q — число
заходов фрезы;
z — число зубьев
колеса.
Расчетная длина £р, мм
Для прямозубых цилиндриче-
ских колес
71 = у1а(Фф - а) +1... 3 мм;
72 = 3 ... 5 мм;
для косозубых цилиндрических
колес
где р — угол наклона зуба,...°;
К — принимаемый коэффи-
циент:
р,...°.. 15	30	45
К.......1,25	1,5	2,1
10. Зубодолбление методом обкатки
Д = B + L, L = 4...6 мм;
XI
L. = nm.z -1,1.
Jr
Модуль m, мм	ДоЗ	4... 5	6... 7	8... 9	10... 12
Врезание 7t и пере- бег 12, мм	4	5	6	8	10
11. Наружное круглое шлифование методом продольной по-
дачи напроход (а), в упор (б) и методом врезания (в)
2Lotk
'Т' _ ___Р .
О	~ 1
SonoSt
t = a;So = кВк;
k = 0,4...0,6;
_ a- 1,4k
SfnA
•‘'р
Lp = 7-O,5BK;
L = a + Ц;
12. Шлифование отверстий методом продольной подачи: а —
сквозных; б — в упор
2Ык
SonA'
Lp = l (но менее 20 мм);
Lp = 1 - 0,5Вк (но не менее 20 мм).
249
Окончание табл. П1.1
250
Вид обработки
13. Плоское шлифование торцом круга на станках с прямо-
угольным столом
Основное время
То, мин
Т —	.
Расчетная длина £D, мм
z -1/Stx;
14. Плоское шлифование периферией круга на станках с
прямоугольным столом
С1 Г)	г
^о^кр-^Х
а
1 ~ '
^tx
Ц+12 = 40...50 мм;
BD = В + BKD +10 мм.
р	КР
Таблица П1.2. Величина врезания и перебега /2 для фрезерования
шлицов
Глубина шлицов а ।, мм	Диаметр фрезы, мм					
	50	60	70	80	100	120
	Врезание и перебег, мм					
1,5	12	12	13	14	15	16
2,0	13	14	15	16	17	18
3,0	15	16	17	18	20	22
4,0	17	18	19	20	23	25
5,0	18	20	21	22	25	27
6,0	19	21	23	24	27	29
7,0	20	22	24	26	29	31
8,0	21	23	25	27	30	33
t = а
Таблица П1.3. Величина врезания и перебега /2при работе
концевыми фрезами
Диаметр фрезы D, мм	Глубина резания t, мм									
	0,5	1	2	3	4		6	7	8	10
	Врезание Ц и перебег 12, мм									
10	4	5	6	7	11	 —	1 1			> 	
16	5	6	7	8	9	10	11	—		 
20			8	9	10	11	12		—-		
30	6	7	9	12	14	15	16	17	18				
35			10	13	15	16	18	18	19	20
40	7	8	И .	14	16	17	18	19	20	21
45	8	9	13	15	17	18	19	20	21	22
50	8	И	14	16	18	19	20	21	22	24
251
Таблица П1.4. Величина врезания 1Л и перебега /2 при работе с ци-
линдрическими, дисковыми, прорезными и фасонными фрезами
Глубина резания, мм	Диаметр фрезы, мм									
	32	40	50	63	80	100	125	160	200	250
	Врезание Ц и перебег 12, мм									
1	7	8	9	10	11	13	15	16	18	25
2	9	11	12	14	15	17	19	21	24	28
	11	13	14	16	18	20	22	25	27	31
4	12	14	16	18	20	23	26	29	32	35
5	13	15	17	20	22	25	28	31		38
6	14	16	18	21	24	27	30	34	38	42
7	15	17	19	22	25	29	32	36	41	45
8	15	18	20	24	27	30	34	38	43	48
9	16	19	21	25	28	32	35	40	46	51
10	16	19	22	26	29	33	38	42	48	53
12		20	23	27	31	35	40	46	52	58
14					24	29	33	38	43	49	55	62
16	—		25	30	35	40	45	52	58	65
18	—			31	36	42	47	54	61	69
20		—			32	38	43	50	57	64	72
22	—			33	39	44	51	59	67	75
25	—				40	46	54	62	70	78
28	—				41	48	56	65	74	83
30							49	57	66	76	85
Примечание. При чистовой обработке величину врезания и перебега
для дисковых фрез следует брать вдвое больше значений, приведенных в таб-
лице.
Приложение 2
Таблица П2.1. Механические свойства и коэффициенты обрабатываемости сталей и сплавов			
Марки материалов	Предел прочности ор, МПа	Твердость НВ	Коэффициент обрабатывае- мости А,
Конструкционные стали: 10, 15, 20, 25, 30, 45, 50, 20Л	590... 690 690... 750	169... 200 200... 223	1,10 1,00
Стали повышенной и вы- сокой обрабатываемости резанием: А12, А15, А15Г, А20, АЗО	492... 590 590... 690	138... 169 169...200	1,68 1,30
Конструкционные каче- ственные и инструменталь- ные стали с содержанием углерода более 0,6 %: 65, 70, У7,У8, У10, У ЮГ, У12	590... 690 690... 750	169... 200 200... 223	0,80 0,67
Легированные стали: 15Х, 20Х, 40Х, ШХ15 и др. 20ХГС, ЗОХГСА, 45ХГСЛ, 18ХГТ, 20ХГидр. 38ХМА, 38ХМЮА, 38Х2МЮА, 40ХН2МА, 18Х2Н4МА, 25ХНВА и др.	590... 690 690... 787 590... 690 690... 784 590... 690 690... 784	174...203 203... 230 174...203 203... 230 174...203 203... 230	0,85 0,67 0,70 0,58 0,80 0,61
Высоколегированные стали: 30Х2ГСН2ВМ, 38ХЗСНМВФА и др.	Не менее 600	Более 450	0,44...0,22
Жаропрочные литейные сплавы на никелевой осно- ве: ВЖЛ-1, ВЖЛ-2, ВЖЛ-8, ЖСЗ-ДК, ЖС6, ЖС-К и др.	666... 784 882... 930	212...229 262... 269	0,12 0,10
Сплавы на титановой основе: ВТ1, ВТ2, ВТ4, ВТ5 и жаропрочные: ВТЗ-1, ВТ8, ВТ9, ВТ 18	588... 1 029 950... 1 200	167...302 269...341	0,80 0,40
Список литературы
1.	Адаскин А. М. Современный режущий инструмент: учеб, пособие для
сред. проф. образования / А. М. Адаскин, Н. В. Колесов. — 3-е изд., испр. —
М. : Изд. центр «Академия», 2013. — 224 с.
2.	Обработка металлов резанием : справочник технолога / под ред.
А. А. Панова. — М.: Машиностроение, 1988. — 736 с.
3.	Основы технологии машиностроения: учебник для вузов / [В. М. Кован,
В. С. Корсаков, А. Г. Косилова и др.]; под ред. В. С. Корсакова. — М. : Маши-
ностроение, 1977. — 416 с.
4.	Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. / [А. М. Дальский,
А.Г.Косилова, Р.К.Мещеряков и др.]. — М. : Машиностроение, 2001. —
Т. 1 —656 с., Т. 2 —496 с.
5.	Технология машиностроения: учебник для высш. проф. образования:
в 2 т. — Т. 1 / под ред. А. И. Кондакова; Т. 2 / под ред. Г. Н. Мельникова. — М.:
Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. — Т. 1 — 564 с., Т. 2 — 640 с.
6.	Технология машиностроения : учебник для студ. высш. учеб, заве-
дений / [Л.В.Лебедев, В.У.Мнацаканян, А.А.Погонин и др.]. — 2-е изд.,
стер. — М.: Изд. центр «Академия», 2008. — 528 с.
7.	Холодкова А. Г. Общая технология машиностроения: учеб. пособие для
нач. проф. образования / А. Г.Холодкова. — 2-е изд., стер. — М.: Изд. центр
«Академия», 2009. — 224 с.
8.	Холодкова А. Г. Технологическая оснастка : учебник для студ. высш,
учеб, заведений / А. Г. Холодкова. — М. : Изд. центр «Академия», 2008. —
368 с.
9.	Черпаков Б. И. Технологическая оснастка : учебник для студ. учрежде-
ний сред. проф. образования / Б. И. Черпаков. — 6-е изд., стер. — М.: Изд.
центр «Академия», 2012. — 288 с.
10.	Черпаков Б. И. Технологическое оборудование машиностроительного
производства : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования /
Б. И. Черпаков, Л. И. Вереина. — 5-е изд., стер. — М.: Йзд. центр «Академия»,
2013.— 448 с.
Оглавление
11редисловие...................................................4
Введение.......................................................5
Глава 1. Основы технологии машиностроения......................7
1.1.	Производственный и технологический процессы (термины
и определения)...............................................7
1.2.	Точность изготовления изделий в машиностроении...........12
1.3.	Качество поверхностей деталей машин......................22
1.4.	Технологичность конструкции изделия и его элементов......33
Глава 2. Обработка заготовок на металлорежущих станках........37
2.1.	Основные виды обработки резанием, применяемое
технологическое оборудование и режущий инструмент............37
2.2.	Токарная обработка наружных поверхностей тел вращения.....50
2.3.	Обработка внутренних цилиндрических поверхностей резанием.63
2.4.	Обработка плоскостей резанием............................84
2.5.	Обработка зубчатых и шлицевых поверхностей...............94
2.6.	Обработка резьбовых поверхностей.........................105
2.7.	Шлифование поверхностей тел вращения, плоских, зубчатых,
шлицевых и резьбовых........................................111
2.8.	Методы отделочной обработки.............................124
2.9.	Методы и средства контроля качества изготовления деталей.131
Глава 3. Технологическая оснастка............................138
3.1.	Назначение и классификация технологической оснастки
механосборочного производства................................138
3.2.	Установка заготовок на станке, понятие о базах. Установочные
элементы приспособлений....................................143
3.3.	Зажимные устройства приспособлений и силовой привод......160
3.4.	Приспособления для токарных станков.....................176
3.5.	Приспособления для фрезерных станков....................181
3.6.	Приспособления для сверлильных станков..................185
Глава 4. Проектирование технологических процессов
механической обработки деталей..............................190
4.1.	Классификация технологических процессов.................190
4.2.	Последовательность разработки технологических процессов.191
4.3.	Определение припусков на обработку......................200
4.4.	Построение операций механической обработки..............203
255
4.5.	Выбор режимов резания.................................207
4.6.	Расчет нормы времени на выполнение операции...........208
4.7.	Технологическая документация..........................209
Глава 5. Изготовление типовых деталей машин................211
5.1.	Разработка типовых технологических процессов..........211
5.2.	Обработка ступенчатых валов...........................212
5.3.	Обработка корпусных деталей...........................221
5.4.	Обработка цилиндрических зубчатых колес...............230
5.5.	Обработка втулок......................................236
Приложения.................................................243
Список литературы..........................................254
Учебное издание
Холодкова Альбертина Григорьевна
Общие основы технологии металлообработки и работ
на металлорежущих станках
Учебник
Редактор О. В. Попова
Технический редактор Е. Ф. Коржуева
Компьютерная верстка: Е. Ю. Назарова
Корректоры Л. В. Гаврилина, С.Ю. Свиридова
Изд. № 101116138. Подписано в печать 20.11.2013. Формат 60x90/16.
Гарнитура «Балтика». Бумага офс. № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 16,0.
Тираж 1200 экз. Заказ № 3772.
ООО «Издательский центр «Академия», www.ac.ademia-moscow.ru
129085, Москва, пр-т Мира, 101В, стр. 1.
Телефакс: (495) 648-0507, 616-00-29.
Санитарно-эпидемиологическое заключение № РОСС RU. АЕ51. И 16474 от 05.04.2013.
Отпечатано с электронных носителей издательства.
ОАО «Тверской полиграфический комбинат», 170024, г. Тверь, пр-т Ленина, 5.
Телефон: (4822) 44-52-03, 44-50-34. Телефон/факс: (4822) 44-42-15.
Home раде — www.tverpk.ru. Электронная почта (E-mail) — sales@tverpk.ru



Для подготовки квалифицированных кадров
по профессиям, связанным с металлообработкой,
рекомендуются следующие учебники и учебные пособия:
Л. И. Вереина, М. М. Краснов
Устройство металлорежущих станков
С. А. Зайцев, А. Д. Куранов, А. Н. Толстов
Допуски и технические измерения
В. Н. Заплатил, Ю. И. Сапожников, А. В. Дубов и др.
Основы материаловедения (металлообработка)
А. М. Бродский. Э. М. Фазлулин. В. А. Халдинов
Техническая графика (металлообработка)
ОБЩИЕ ОСНОВЫ
ТЕХНОЛОГИИ
МЕТАЛЛООБРАБОТКИ
И РАБОТ
НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ
СТАНКАХ
Издательский центр «Академия»
www. academia-moscow. ru