Технология производства измерительных инструментов и приборов - Мовчин В.Н., Михайлов Г.М.

Автор: Мовчин В.Н. Михайлов Г.М.
Теги: приборостроение в целом применение приборов измерительная техника весы устройства для взвешивания машиностроение механика приборостроение измерительные приборы издательство машиностроение
Год: 1974
Похожие
Приборы автоматического контроля и регулирования (устройство и ремонт)
Измерительные приборы в машиностроении
Технология производства измерительных приборов. Часть 2
Справочник молодого слесаря по контрольно-измерительных приборам и автоматике
Текст
                    ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОИЗВОДСТВА
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ
И ПРИБОРОВ
I Chipnul^r.ru
тмв
chipmaker.ru
Заслуженные учителя РСФСР
В. Н. МОВЧИН, Г. М. МИХАЙЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОИЗВОДСТВА
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ
И ПРИБОРОВ
Допущено Министерством станкостроительной
и инструментальной промышленности в качестве
учебника для техникумов по специальности
«Производство контрольно-измерительных
инструментов и приборов».
Chipmaker.ru

Москва „Машиностроение11 1974
chipmaker.ru
М 74
УДК 681.2.002.2(075)
Мовчин В. Н., Михайлов Г. М. Технология производ-
ства измерительных инструментов и приборов.
Учебник для инструментальных техникумов. М., «Машино-
строение», 1974, 442 с.
В учебнике изложены основы технологии производства
измерительных инструментов и деталей приборов; рас-
смотрены общие и специфичные методы обработки; при-
ведены основные положения ориентации деталей при их
установке и закреплении в приспособлениях; описаны
специальные виды работ, являющиеся основными в про-
изводстве измерительных инструментов и точных деталей,
даны основные понятия по механизации и автоматизации
процессов, а также основы технологических расчетов и
положений при проектировании цехов.
Учебник может быть полезен студентам машинострои-
тельных и приборостроительных техникумов, а также
мастерам и технологам на производстве. Табл. 17. Ил. 213.
Список лит. 13 назв.
Рецензент ипж. Т. А- Хабурзания
31305—251
М 038 (01)—74
251—74
© Издательство «Машиностроение», 1974'
Chipmaker.ru
ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие техники вызывает необходимость повышения
требований к точности изготовления деталей и узлов ма-
шин, а следовательно, и повышения точности измерений
размеров.
Последнее требование может быть выполнено правиль-
ным выбором средств измерения, надежность работы ко-
торых зависит от точности их изготовления и сохранения
этой точности в процессе эксплуатации. Так как погреш-
ность средств измерения должна быть значительно меньше,
чем допустимая погрешность изготовляемых деталей ма-
шин, то точность изготовления измерительных инструмен-
тов и деталей измерительных приборов должна быть зна-
чительно выше измеряемых деталей. Это условие, а также
высокая производительность могут быть обеспечены путем
применения современной технологии, использующей
опыт промышленности и достижения науки и техники.
Надежность измерительных средств зависит от точности
их изготовления и сохранения этой точности в процессе
эксплуатации.
Авторы ставили перед собой задачу в объеме учебника
дать необходимые для техника сведения о принципах
построения технологических процессов, показать совре-
менные способы обработки и достижения науки и техники
в этой области.
Изложение материалов в учебнике построено так, чтобы
учащиеся могли последовательно изучить как общие во-
просы технологии машиностроительного производства, так
и методы обработки, характерные для производства измери-
тельных инструментов и приборов. Для этой цели широко
использован опыт отечественных инструментальных заво-
дов и в первую очередь Московского инструментального
завода «Калибр», являющегося одним из передовых заводов
Советского Союза, производящим средства измерения.
Производство средств измерений, имеет, ряд особенно-
стей, которые нашли отражение в учебнике.
chipmaker.ru
К особенностям производства средств измерения прежде
всего относятся:
1)	высокая точность изготовления деталей;
2)	большая универсальность, так как в инструменталь-
ном производстве применяются почти все существующие
виды обработки, включая специальные виды работ, на-
пример, доводку, шлифование профильных калибров,
нанесение штрихов и знаков и многие другие;
3)	широкий ассортимент применяемых материалов,
включая металлокерамику, твердые сплавы, алмазы, пласт-
массы, дерево и др.;
4)	изготовление заготовок резанием из проката все-
возможных сортаментов, а также путем сварки, в том
числе трением и в вакууме, литьем всех видов, холодной
и горячей штамповкой и т. д. (особое внимание уделяется
литью по выплавляемым моделям и прецизионной штам-
повке);
5)	применение почти всех видов химических, гальва-
нических и лакокрасочных покрытий, предназначенных
для защиты от коррозии и придания внешнего декоратив-
ного вида;
6)	применение разнообразных видов термической об-
работки, в том числе: закалки, старения, улучшения, об-
работки холодом и т.- д.;
7)	сравнительно небольшие размеры обрабатываемых
деталей, что выдвигает задачу снижения трудоемкости их
изготовления не за счет повышения режимов резания, а
главным образом путем уменьшения вспомогательного
времени. Последнее может быть достигнуто применением
приспособлений, а также механизацией и автоматизацией
процессов.
Главы I, III, IV, V, пп. 1—6, 8—12 главы II и прило-
жение написаны Мовчиным В. Н., предисловие, п. 7
главы II и глава VI написаны Михайловым Г. М.
Chipmaker.ru
Глава [
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
И ПРИБОРОВ
1. ПОНЯТИЕ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССАХ
Технология производства изучает процессы изготов-
ления деталей и сборки из них инструментов, приборов и
измерительных устройств.
Процесс изготовления любых изделий обычно состоит
из следующих основных этапов: 1) подготовки произ-
водства, т. е. разработки технической документации, из-
готовления всей необходимой для выполнения технологи-
ческих процессов оснастки, подготовки производственных
планов, получения и организации хранения исходных ма-
териалов и полуфабрикатов и т. д.; 2) изготовления за-
готовок; 3) механической обработки заготовок для полу-
чения готовых деталей и 4) сборки изделий. Все указанные
работы, включая транспортировку, хранение и контроль-
ные операции, в том числе контроль поступающих на пред-
приятие материалов, составляют производственный про-
цесс.
Таким образом, производственный процесс представ-
ляет собой совокупность всех действий, выполняемых над
материалами с момента их поступления на предприятие
и до сдачи изделий на склад готовой продукции.
Технологический процесс есть часть производственного
процесса, предусматривающего строго последовательный
порядок изменения формы, размеров или состояния ма-
териала до получения готовой детали или изделия в соот-
ветствии с заданными техническими требованиями.
В современном понимании производства, в состав тех-
нологических процессов включаются и операции, направ-
ленные на обеспечение высокого качества и выполнение
технических требований (контроль деталей и готовых
изделий, регулирование и испытание изделий, антикор-
розионная обработка и упаковка готовой продукции).
5
chipmaker.ru
Элементы производственного процесса, не связанные
с изменением формы или состояния материала или обеспе-
чения качества изделия, например, обслуживание рабочих
мест, перевозка и хранение материалов, заготовок и
полуфабрикатов, в состав технологического процесса не
входят.
Решение технологических задач может идти различ-
ными путями, но при любом решении качество выбранного
варианта технологического процесса определяется сле-
дующими показателями:
1)	качеством изделия, которое во многом зависит от
выбора метода обработки, правильного выбора баз, при-
пусков и т. д. Большое значение имеет соблюдение техно-
логического процесса, так как деталь при ее обработке
проходит ряд операций, причем в современном произ-
водстве исполнитель может и не знать о назначении обра-
батываемой им детали и о технических требованиях к ней.
Выполнение запроектированных операций является глав-
ным фактором, обеспечивающим качество изделия, но
при этом одновременно возрастают и требования к ка-
честву разработанного технологического процесса;
2)	производительностью, зависящей от способов обра-
ботки деталей, оборудования, инструмента, режимов ре-
зания и т. д.;
3)	экономичностью, которая, в свою очередь, опре-
деляется себестоимостью.
Себестоимость изготовления деталей всегда прямо или
косвенно зависит от технологического процесса и может
быть определена по формуле
с = м + 3 + и,
где М — стоимость материала заготовки или полуфаб-
риката;
3 — величина заработной платы;
Н — накладные расходы, исчисляемые в процентах
от заработной платы.
Стоимость материала или полуфабриката зависит в ос-
новном от способа получения заготовки и рационального
использования материала.
Рациональное использование материала заготовки оп-
ределяется коэффициентом его использования К, представ-
ляющим собой отношение массы готовой детали к массе
металла, расходуемого иа изготовление одной детали.
6
Коэффициент использования металла определяют по
формуле
it_________________________*
' ~ Qi ’
где Q — масса готовой детали в кг;
Qx — масса расходуемого металла на одну деталь,
равная сумме масс заготовки и отходов, свя-
занных- с ее получением.
Величину отходов на отрезку, угар, облой, некратность
и т. п. определяют в каждом отдельном случае. Некрат-
ностью называют отходы металла за счет некратного де-
ления длины прутка, поставляемого в соответствии
с ГОСТом, на длину заготовки. Например, при длине
заготовки L = 380 мм и длине прутка = 4000 мм ко-
4000
личество заготовок, полученных из прутка, равно 	- =
= 10, а остаток металла на каждые 10 заготовок состав-
ляет 200 мм, т. е. отход металла по некратности равен
20 мм на каждую заготовку.
Величина заработной платы определяется нормой
штучного времени и квалификацией работы. С учетом
небольших размеров деталей приборов, а следовательно,
и небольшого основного времени на их обработку, умень-
шение вспомогательного времени для повышения произ-
водительности является первостепенной задачей и зависит
от механизации производства. Степень механизации опре-
деляют по формуле
1 шт
где То — основное время;
Тшт — штучное время.
При высокой степени механизации время на вспомога-
тельные приемы (установ и закрепление детали, контроль
и т. п.) уменьшается, следовательно, уменьшается Тшт
и увеличивается М. Величина М в массовом производстве
обычно равна 0,6—0,7. Накладные расходы зависят от
степени сложности обслуживания технологического про-
цесса, стоимости оборудования (так как от его стоимости
исчисляются амортизационные отчисления), расхода топ-
лива, газа, энергии и т. д.;
4) длительностью цикла, который зависит от выбран-
ных методов обработки (например, цементация с по-
следующей закалкой вместо просто закалки, старение ес-
тественное или искусственное).
7
chipmaker.ru
2. СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Технологический процесс изготовления детали рас-
членяется на операции.
Операцией называют часть технологического процесса,
осуществляемую на одном рабочем месте и включающую
все действия рабочего и оборудования до перехода к из-
готовлению следующей детали.
Операция является основной единицей всех технологи-
ческих и плановых расчетов, т. е. определения потребных
для выполнения необходимой программы оборудования,
количества рабочих, норм времени, расценок и т. д.
Операция, в свою очередь, делится на установы и пе-
реходы. Установом называют закрепление детали в опре-
деленном положении. Новая установка детали с закрепле-
нием в другом положении или в том же самом является
новым установом.
Деталь, закрепленная в приспособлении, может ме-
нять свое положение относительно оборудования и режу-
щего инструмента. Каждое новое положение детали при
неизменном ее закреплении называют позицией. Напри-
мер, при обработке детали на многошпиндельном автомате
или полуавтомате при каждом повороте блока шпинделей
деталь занимает новую позицию.
Переходом называют часть операции, направленную на
обработку одной и той же или одновременно нескольких
одних и тех же поверхностей детали без изменения инстру-
мента и режимов резания. Изменение одного из указанных
элементов, т. е. обработка другой поверхности или обра-
ботка той же поверхности, но другим инструментом, или
при других режимах резания, становится новым пере-
ходом.
При механической обработке переход может быть вы-
полнен за один или несколько последовательно выпол-
няемых проходов. Проходом называют часть перехода,
предназначенную для снятия одного слоя металла при
неизменных инструменте, обрабатываемой поверхности и
режимах работы станка (частота вращения, подача).
Число проходов определяют по формуле i = где h
припуск на обработку; t — глубина резания.
Принятое подразделение операций на установы, пе-
реходы, проходы и позиции позволяет установить строгую
последовательность выполнения работ в пределах данной
8
операции, что необходимо также для установления норм
времени.
При разработке технологического процесса операциям
и переходам присваивают номера в порядке последова-
тельности их выполнения. Установы обозначают буквами,
причем нумерацию в каждой операции, начинают с первой
буквы алфавита.
Названия операций должны кратко обозначать содер-
жание операции, т. е. то, что должно делаться в данной
операции, например: центрование, подрезание торцов,
шлифование и т. д.
Характер технологических процессов и глубина их
разработки прежде всего зависят от вида продукции и
величины производственной программы, т. е. от вида про-
изводства. Различают три основных вида производства:
единичное (индивидуальное), серийное и массовое. Еди-
ничным называют такое производство, при котором раз-
личные по конструкции изделия изготовляют единицами
или небольшими партиями, причем повторяемость их
либо отсутствует, либо редка. Для такого производства
технологический процесс расчленяют только на укруп-
ненные операции по видам обработки (токарная, фрезерная
и т. д.), и он представляет собой маршрут, т. е. опреде-
ленную последовательность выполнения операции.
Серийным называют производство, при котором изго-
товление изделий производят периодически повторяю-
щимися партиями или сериями. В массовом производстве
большое количество изделий одного и того же типа изго-
товляют в течение большого периода времени.
Технологические процессы в серийном и массовом про-
изводстве разрабатывают развернутыми, т. е. разбивают
на отдельные операции с подробным перечислением по-
следовательности выполнения всех приемов работы в пре-
делах каждой операции.
3. ПОНЯТИЕ О БАЗАХ И ВЫБОР БАЗ
Правильное взаимодействие частей приборов или ма-
шин, составляющих кинематическую или размерную цепь,
может быть достигнуто при соблюдении размеров и формы
деталей, а также при правильном положении деталей
в собранной конструкции.
Одной из основных причин, вызывающих неточности
изготовления детали, является погрешность установки ее
9
chipmaker.ru
на столе станка или в приспособлении. Для уменьшения
погрешности установки необходимо вести обработку и
измерение детали от определенных исходных поверхно-
стей, называемых базами.
Особенно большое значение правильный выбор баз
имеет место в серийном и массовом производстве, так как
методы настройки станков меняются в зависимости от вида
производства. В единичном производстве размеры деталей
обеспечивают по методу пробных проходов, т. е. рабочий,
обрабатывая сначала небольшой участок поверхности де-
тали, производит измерение, и если есть необходимость,
то с помощью лимба или индикатора устанавливает окон-
чательно режущий инструмент на требуемый размер.
Такая настройка требует большой затраты времени и вы-
сокой квалификации рабочего.
В серийном и массовом производстве обработку дета-
лей производят на настроенных станках. Для этого обра-
батываемая деталь и режущий инструмент должны иметь
строго определенное положение относительно друг друга,
сохраняемое до конца обработки всей партии деталей или
до затупления режущего инструмента и соответствующей
подналадки.
Если постоянное положение режущего инструмента
относительно обрабатываемой поверхности детали зависит
в основном от точности настройки станка, а сохранение
этой настройки — от стабильности работы, и степени его
износа, то положение детали зависит от выбранных тех-
нологических баз. Ошибки при выборе баз могут быть при-
чиной разброса размеров в партии обрабатываемых дета-
лей, а в некоторых случаях могут привести к браку.
Существующая в технологии машиностроения класси-
фикация баз подразделяет их на конструкторские, тех-
нологические и сборочные.
Конструкторской базой называются любые поверхно-
сти, линии или точки, относительно которых определяются
положения других поверхностей детали.
Технологические базы подразделяют на установочные
и измерительные.
Установочными базами называют такие поверхности,
которыми деталь прилегает к элементам приспособления
или столу станка. Эти базы определяют положение детали
относительно режущего инструмента.
Установочные базы подразделяют на основные и вспо-
могательные.
10
Основной установочной базой называют такую поверх-
ность детали, которая является и установочной базой для
обработки и поверхностью сопряжения с другими дета-
лями машины.
Вспомогательной установочной базой называют поверх-
ность детали, принятую в качестве установочной при об-
работке, но эта поверхность в процессе работы машины
не сопрягается с поверхностями других деталей и не влияет
на точность работы машины.
На рис. 1 приведены примеры использования поверх-
ностей деталей в качестве баз. На рис. 1,а поверхность
Рис. 1. Примеры базирования деталей:
а— на основную поверхность Д; б, в и г — на вспомогательные поверх-
ности Б
отверстия А в зубчатом колесе, принятая в качестве уста-
новочной, является основной базой, так как поверхность
отверстия сопрягается с валом в собранной конструкции.
При таком базировании обрабатываемого зубчатого колеса
имитируется положение его в собранной машине.
На рис. 1, б показано то же зубчатое колесо, но для
установки его принята вспомогательная база—уступ Б,
а измерение производят от базы А. При таком базировании
точность обработки зависит от качества обработки уступа.
Поэтому последний приходится обрабатывать с точностью,
более высокой, чем требуется по чертежу.
На рис. 1, в и г показаны вал и калибр-пробка, центро-
вые отверстия которых являются вспомогательной базой
(Б), так как они необходимы только для технологических
целей и с поверхностями других деталей не соприкасаются.
Из сказанного можно сделать вывод, что для обеспе-
чения наибольшей точности изготовления детали необ-
ходимо вести обработку от основной поверхности, обычно
обрабатываемой с точностью, требуемой чертежом. Этому
противоречит изготовление точных деталей типа валов,
11
chipmaker.ru
для установки которых приняты вспомогательные базы —
центровые отверстия. В данном случае принятые базы
наиболее удобны для осуществления технологического
процесса, а высокая точность обеспечивается тем, что все
последующие операции по обработке деталей осуществ-
ляются от одних и тех же баз (центровых отверстий).
Следует отметить, что установочные базы и поверхности,
к которым прилагаются усилия зажима, в частном случае
могут совпадать, например установка и закрепление
детали в трехкулачковом самоцентрирующем патроне или
в цанге, но в любом другом случае назначением зажимного
устройства является только фиксирование правильного
положения детали, а не ее установка.
Измерительными базами называют поверхности или
линии, относительно которых производят измерение обра-
батываемой поверхности.
Сборочными базами называют поверхности основной
детали, относительно которых определяют положение
других деталей или узлов.
Наибольшая точность механической обработки деталей
достигается при совпадении конструкторских, установоч-
ных и измерительных баз. При нарушении этого условия
возникают погрешности базирования, избежать которые
можно либо путем работы по методу пробных замеров,
либо введением технологических допусков на поверхности,
точность которых не оговорена конструктором.
На рис. 2 показаны три схемы базирования при фрезе-
ровании уступа на одной и той же детали. При установке
детали на базовую плоскость А (рис. 2, а) погрешность
базирования равна нулю, так как фрезерование уступа
производится фрезой, установленной на размер а ~
= const, а конструкторская база совпадает с установоч-
ной. В данном случае погрешность исполнения размера а
зависит только от точности настройки и работы станка.
Если за конструкторскую базу принята плоскость Б
(рис. 2, б), от которой необходимо выполнить размер h
в пределах Допуска, то для исключения погрешности ба-
зирования необходимо принять в качестве установочной
базы ту же плоскость Б, тогда условия базирования ста-
новятся аналогичными предыдущему случаю. Исполь-
зование данной схемы практически исключено, так как
усилие зажима Р должно быть направлено снизу вверх,
что усложняет конструкцию приспособления, ухудшает
удобства установки детали, а также нарушает основной
12
принцип работы зажимных устройств, заключающийся
в том, что силы резания должны восприниматься жест-
кими опорами.
Более удобной и надежной установочной (технологи-
ческой) базой является плоскость А (рис. 2, в), но если
на чертеже допуском ограничен размер h, то при обработке
уступа фрезой, установленной на размер, а = const, точ-
ность размера h будет зависеть от отклонений размера Н.
Погрешность базирования, возникающая при этом за
счет несовпадения конструкторской и измерительной баз
с установочной, может быть определена следующим об-
разом.
Рис. 2. Схемы базирования детали по опорным
поверхностям
Предельные размеры высоты уступа h, выраженные
Через Н, раВНЫ. ЙНаиб Т7наиб	^наим ^иаим
ИЛИ Йиан5 —- Йнаим	77наир ^наим> ^наиб ^наим ~
= б/i (допуск на размер /г), а /7нанб — /7иаим = (до-
пуск на размер Н) или 6/г = 8Н, иными словами, для того
чтобы выдержать размер h при несовпадении установоч-
ной и конструкторской баз, необходимо допуск на габарит-
ный размер Н принимать равным или меньшим допуска
на размер h, т. е. должно быть выдержано < оотношение
6й 67/.
Из соотношения б/i 6/7 видно, что при несовпадении
конструкторской и установочной баз погрешность бази-
рования равна 6/7 — б/i = 6Х. Для избежания этой по-
грешности прежде всего необходимо вместе с конструкто-
ром выяснить возможность совмещения конструкторской
и технологической баз. Если этого сделать нельзя, то
приходится либо ужесточать допуск на размер Н, либо
работать по методу пробных стружек, в обоих случаях
время и соответственно стоимость обработки возрастают.
13
chipmaker.ru
Условия постоянства баз. Наибольшая точность до-
стигается при обработке всех поверхностей детали с одного
установа, в этом случае исключается появление ошибок
при смене установочных баз. Например, для изготовления
детали, показанной на рис. 3, можно предложить два
варианта: 1) обработку поверхностей диаметрами d и D
произвести без смены баз (рис. 3, а), приняв в качестве
исходной заготовки пруток. Даже при наличии биения
цанги или патрона оба обработанных диаметра детали кон-
центричны друг другу; 2) обработку произвести в две
Операции: в первой операции, приняв за базу поверхность
диаметром D, обточить поверхность диаметром d (рис. 3, б),
а во второй операции, приняв за базу поверхность диаме-
Рис. 3. Схемы базирования:
а — обработка детали с одного установа; бив — обработка детали
со сменой баз
тром d, обточить поверхность диаметром D (рис. 3, в).
При обработке по второму варианту, за счет смены баз
возможно возникновение неконцентричности диаметров,
так как погрешность самой установки й биение кулачков
патрона вызовут смещение осей диаметров.
Сложность формы деталей, как правило, не позволяет
производить полностью обработку детали с одного уста-
нова. В этом случае используют принцип постоянства
базы, заключающийся в том, что для обеспечения высокой
точности обработку детали производят на всех последую-
щих операциях от одной и той же базы.
При невозможности произвести обработку от одной
базы, т. е. при необходимости смены баз, надо выбирать
такие поверхности, которые связаны точными размерами
или техническими требованиями с поверхностью детали,
имеющей наибольшее влияние на точность работы узла
или машины.
Установочные базы, как основные, так и вспомогатель-
ные, могут быть черновыми или чистовыми. Черновыми
14
базами называют поверхности детали, не подвергавшиеся -
механической обработке, т. е. поверхности заготовок по-
лученных различными способами: отливкой, ковкой,
штамповкой, а также из проката всех сортаментов, за
исключением шлифованных прутков (серебрянка).
К чистовым базам относятся поверхности детали, обра-
ботанные любыми механическими способами, очевидно
такие поверхности являются более качественными и на-
дежными.
Рис. 4. Условие выбора
баз: а — совмещенный
чертеж заготовки и де-
тали; б — базирование
детали в процессе об-
работки
При проектировании технологических процессов обыч-
но первой операцией является обработка установочной
базы от черновой поверхности, которая в дальнейшем
из числа базирующих поверхностей исключается. На
рис. 4 показана схема обработки корпуса прибора и со-
вмещенный чертеж отливки и детали. Наиболее удобным
способом получения заготовки для данной детали является
литье в землю. Плоскость А (рис. 4, а) в соответствии
с особенностями технологии литейного производства при-
нимается нижней и, следовательно, получится наиболее
качественной. Поэтому в операции I механической обра-
ботки (рис. 4, б) за базу принимают плоскость А и произ-
водят обработку плоскости Б основания корпуса. В даль-
нейшем принятую первоначально за базу черновую пло-
скость А из числа базирующих поверхностей исключают,
за базу принимают обработанную плоскость Б и от нее
выполняют все дальнейшие операции: II — фрезерование
плоскости А; III — шлифование плоскости Л; IV — фре-
зерование выемки и т. д.
15
chipmaker.ru
Принятая в качестве установочной черновая поверх-
ность заготовки должна быть по возможности ровной,
не иметь остатков литников, штамповочных уклонов и
т. п. В деталях сложной криволинейной формы, не имею-
щих поверхностей, которые можно было бы принять за
надежные черновые базы, делают специальные приливы
(бобышки). После использования приливов в качестве
черновой, а иногда и чистовой базы, в последующих опе-
рациях их либо удаляют, либо, если это позволяет кон-
струкция детали, оставляют. При установке заготовок на
столе станка по разметке установочными базами являются
разметочные линии.
Обозначение технологических баз в технологической
документации. Как было сказано, правильный выбор
базовых поверхностей во многом определяет возможность
получения требуемой точности обрабатываемой детали.
При непосредственном изготовлении детали рабочий,
устанавливая заготовку на стол станка или в приспособ-
ление, должен знать, какие поверхности заготовки при-
няты за базовые, то же самое, очевидно, относится к мас-
стеру, контролирующему ход технологического процесса.
Основным техническим документом на производстве яв-
ляется технологическая операционная карта, в которой
и должны быть указаны базовые поверхности. Технологи-
ческая карта на изготовление детали с указанными базами
является также основным документом для проектирова-
ния приспособлений и другой оснастки. Конструктору,
проектирующему приспособления для установки и за-
крепления детали, предоставлено право самостоятель-
ного решения компоновки приспособления и его от-
дельных узлов и деталей, но он обязан обеспечить
базирование заготовки по поверхностям, указанным тех-
нологом.
Существует несколько способов обозначения техноло-
гических баз.
1. Обрабатываемую деталь изображают совместно
с элементами приспособления. Этот способ является наи-
лучшим, однако оформление эскизов наладок требует от
технолога больших затрат времени. Кроме затрат времени,
оформление эскизов наладок потребует введения спе-
циальной документации, так как в существующие техноло-
гические бланки, принятые на завода'х, такие эскизы не
вписываются. Указанные недостатки приводят к тому,
что в практической деятельности технологов такой способ
16
V0li й а ena -i-j
Рис. 5. Совмещенный чертеж заготовки и детали
chipmaker.ru
изображения баз не применяют, а используют только
в учебных технологических процессах.
На рис. 5 показан совмещенный чертеж заготовки и
детали, а на рис. 6, а и б — операционные эскизы па две
Операция^
Фрезерование
Вертиеа/1ьно-1ррезернь1й станок
модель ВИЦ
Рис. 6. Схемы оформления операционных эскизов
операции с изображением установочных и зажимных
элементов приспособлений. Как следует из операционных
эскизов, в качестве установочных баз во всех операциях
18
приняты одни и те же поверхности детали: плоскость А
и отверстие, т. е. выдержан принцип постоянства баз, обес-
печивающий наибольшую точность изготовления детали.
2. Более распространенным и вполне достаточным
в производственной практике является изображение только
базовых поверхностей деталей с отдельными простейшими
элементами приспособлений (кулачки патронов, центры,
губки тисок и т. д.), к которым прилегают эти поверхности,
Таблица 1
Знаки усладных обозначений опор и зажимных
усилий *
Наименование опор и зажимных усилий		Знаки условных обозначений		
		Вид сбоку	Вид б плане	
Основные опоры	! жесткие 1 	1	Одиночные		
		~\Г	О	
	L <=С ё	А		
Дополнительные опоры	” Л Ос Д II tl	-ф-	4-	
- Сй/юю/робанные подводимые и подвижные опары		Двойные		
				
-Зажимные усилия		Одиночные	1		
		|	~1	
Сблокированные зажимные усилий Центры гладкие и рифленые		Двойные		
		п	*~Г~1	
		Условные обозначения баз и зажимных усилий		
				
Центр				
Наименование опор
и зажимных усилий
Неподвижный
люнет
Двух-трёх-и
четырехкулачковыв
и цанговые патроны
Усладные обозначения w
баз и зажимных усилий
Подвижный
люнет
Центр
обратный
Центр
Вращающийся
ПоВодокЦомнтик.)
или пиВадкоаый
патрон
1777777777777777777.
Нагнитные
плиты
Разметка
Примечание. Цифры около знаков условных обозначений (2,3показывают
количества дополнительных или основных опор.
3. Базы и зажимные усилия изображают с помощью
условных обозначений, разработанных институтом «Орг-
станкинпром» и объединенных в ОМТРМ 3072-002—67
Министерства станкостроительной и инструментальной
19
chipmaker.ru
Таблица 2
Примеры применения условных обозначений технологических баз
и Зажимных усилий
Эскиз установки
Охенп условного обозначения
В центрах с паводком,
с вращающимся центром
и с подвижным люнетам
На Консольной оправке са
шпонкой, с базированием
па Шарцу
Схема цслобного (
обозначения
Эскиз установки-
На разжимной консольной
оправке с базированием
па отверстию
		Я
9	II—ГТГ^*		
	
	
Si	W7ZP
	Юл
в центрах, с плавающим
центром, в поводковом
патроне с неподвижным
люнетом
			
			
			
В центрах, с рифленым
и вращающимся центрами
В трех кулачковом самоцен-
StoiyeM патроне с Ва-
янием по наружному
диаметру, без упора
______ в торец
С	К
	1.	- L
L	ft	—Г
В трехкулачковон пат-
роне, в разжим, с бази-
рованием по торцу
Нежесткой центровой ко-
нусной илй цилиндрической оп-
равке, с натягом в центрах,
с базированием па отверстию
И я
«ай

				
				
				
				
На резьбовой консольной
оправке, с визированием
по резьбе
	п		г	j	
		д		!	
На оправке в разгкил/ с бази-
рован иеп по отверстию
На жесткой конусной кон-
сошнай опровке, с базиро-
ванием по отверстию
		
1		L
1		Г
		
		
	
	г _ЛУ1
	Г
	
		
		
1	7SSSM0,	
	ЬИ	
	 KSSSSSM	1
1	чтю», щ 'SSSSSSS//	
На жесткой консольной
Справке, с базированием
по торцу
	
	
Протягивание с базировани-
ем па торцу} с жесткой
опорой
Пратягивиние с б аз и роби-
нией по отверстию со сфе-
рической опорой
	
	
	
		
		
промышленности. Условные обозначения опор и зажимных
усилий приведены в табл. 1, а примеры применения услов-
ных обозначений технологических баз (опор) и зажимных
усилий — в табл. 2.
4. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Под точностью обработки понимают получение размеров
и формы детали в соответствии с чертежом и техническими
требованиями.
Конструктор, исходя из условий работы машины или
прибора, а также учитывая технологические возможности
производства, устанавливает нормы точности как на из-
готовление отдельных деталей, так и на их взаимное рас-
положение относительно друг друта в собранной конструк-
ции. Нормы точности изготовления деталей оговариваются
допусками на размеры и допустимыми отклонениями формы
детали от теоретической.
Технологические возможности современного произ-
водства огромны, но все же при осуществлении технологи-
ческих процессов возникают погрешности, т. е. отклоне-
ния фактически полученных при обработке размеров де-
талей от заданных чертежом.
Все погрешности размеров и формы деталей можно раз-
делить на три группы.
I.	Отклонения действительных размеров от номиналь-
ных, ограничиваемые полем допуска на изготовление.
2.	Отклонения от правильной геометрической формы,
которые также ограничиваются полем допуска, а для особо
высокоточных деталей измерительных приборов и инстру-
ментов — техническими требованиями. К погрешностям
геометрической формы деталей относятся отклонения от
цилиндричности, круглости, перпендикулярности, пря-
молинейности и т. д.
3.	Отклонения от точного взаимного положения от-
дельных деталей и узлов в собранной конструкции, обычно
оговариваемые допускаемыми отклонениями от параллель-
ности, перпендикулярности, соосности и т. п.
В реальных производственных условиях отклонения
размеров и формы деталей зависят от многих причин, при-
водящих к невозможности получения одинаковых по раз-
мерам и форме деталей, даже в пределах партии из несколь-
ких штук. Установление величины отклонений, возникаю-
щих в процессе выполнения технологического процесса,
21
chipmaker.ru
является основой для оценки точности различных методов
обработки.
Виды погрешностей и причины их возникновения.
Все погрешности обработки на металлорежущих станках
делят на следующие основные виды:
1.	Теоретические погрешности, т. е.
заранее допущенные отклонения гео-
метрической формы деталей от тео-
ретической. Например, при обточке деталей дис-
ковыми фасонными резцами или нарезании резьбы дис-
ковыми резьбовыми резцами, изготовленными без коррек-
тирования профиля, возникают искажения профиля обта-
чиваемой детали и ее размеров или искажения профиля
нарезаемой резьбы, при фрезеровании цилиндрических
зубчатых колес с различными числами зубьев, наборами
дисковых модульных фрез возникает искажение эволь-
вентного профиля зубьев, так как профиль зуба каждой
фрезы теоретически соответствует только одному числу
зубьев данного модуля.
Величины возникающих погрешностей можно рассчи-
тать заранее, но обычно для неответственных деталей
этими погрешностями пренебрегают из-за их малой ве-
личины.
2.	Погрешности, возникающие от не-
точности работ ы станко в, т. е. погрешности,
вызванные наличием зазоров в подшипниках, непараллель-
ностью или неперпендикулярностью направляющих станка
к оси шпинделя и т. д.
Погрешности, зависящие от работы станков, можно
рассматривать в ненагруженном их состоянии и под на-
грузкой. Погрешности, возникающие в ненагруженном
состоянии, зависят в основном от неточностей, допущенных
при изготовлении отдельных деталей станка и при его
сборке. Погрешности самого станка в ненагруженном со-
стоянии поддаются контролю и ие должны превышать
норм точностей в соответствии с требованиями стан-
дартов.
Погрешности, возникающие в процессе работы станков
под нагрузкой, зависят от многих причин, не связанных
между собой какой-либо зависимостью, и поддаются ис-
следованию только путем математической статистики,
т. е. наблюдением за точностью выполнения технологи-
ческих процессов и математической обработкой получен-
ных данных.
22
Неточности, возникающие в ненагруженном состояния
станков, увеличиваются по мере износа их частей и ока-
зывают существенное влияние как на точность получения
размеров, так и главным образом на возникновение по-
грешностей геометрической формы; причем отдельные
погрешности станков оказывают различное влияние на по-
грешность геометрической формы обрабатываемых деталей.
Например, при несоосности центров станка в плоско-
сти, параллельной направляющим станины, получается
Рис. 7. Погрешности геометрической формы детали при несоос-
ности центров станка
конусная форма детали (рис. 7, а), при несоосности цен-
тров станка в плоскости, перпендикулярной к направ-
ляющим станины, получается вогнутая форма детали
(гиперболоид вращения) (рис. 7, б).
Для того чтобы представить геометрическую форму
детали, получаемую в последнем случае, рассмотрим два
сечения (траектория движения резца условно расположена
между линиями центров станка). Если в сечении А—А
(рис, 7, в) резец только касается образующей цилиндра,
то в сечении Б—Б он находится ниже центра и не касается
образующей.
Если резец переместить в радиальном направлении
так, чтобы он касался заготовки в сечении Б—Б (рис. 7, г),
то при его перемещении вдоль оси детали в сечении А—А
будет обтачиваться поверхность диаметром, равным диа-
метру заготовки, уменьшенному на величину 2е. Оче-
видно, проведя еще несколько сечений, можно убедиться
в характере получаемой формы детали.
23
chipmaker.ru
Биение шпинделя станка также является одной из
причин образования овальной формы детали.
Плохая балансировка частей станка, приспособления
и обрабатываемой детали вызывает вибрацию станка,
быстрый износ подшипников и как следствие возникнове-
ние огранки на обрабатываемой детали.
Непараллельность или неперпендикулярность стола
по отношению к шпинделю, а следовательно, и к инстру-
менту чаще всего вызывает конусную форму детали или
непараллельность поверхностей.
3.	Погрешности, возникающие вслед-
ствие деформации упругой техноло-
гической системы станок — приспо-
собление — инструмент — деталь (СПИД).
При обработке деталей на металлорежущих станках тех-
нологическая система упруго деформируется под действием
сил резания, усилий зажима и ряда других факторов.
Возникновение деформации объясняется наличием зазоров
в стыковых соединениях частей станков, упругой дефор-
мацией отдельных деталей станков, деформацией при-
способления, инструмента и детали. Упругие деформации
системы СПИД вызывают рассеивание размеров деталей
в обрабатываемой партии, а также являются основной при-
чиной возникновения волнистости.
Характерным примером действия упругих деформаций
является обработка на шлифовальных станках. Чистовое
шлифование даже на совершенно новых станках, как
правило, выполняют с выхаживанием, т. е. производят
несколько проходов без подачи шлифовального круга
на деталь. В процессе выхаживания шлифовальный круг
продолжает срезать слой металла, уменьшающийся
с каждым проходом. Очевидно, продолжающееся неко-
торое время резание без подачи, объясняется тем, что
шпиндель шлифовального станка во время работы нахо-
дится под действием сил резания и за счет зазоров в под-
шипниках несколько отжат. В процессе выхаживания
шлифовальный круг срезает слои металла до тех пор, пока
шпиндель не займет нормальное положение.
Величина деформации зависит от способности узлов и
деталей оказывать сопротивление действующим силам и
определяется жесткостью.
Жесткостью упругой системы СПИД называют отноше-
ние действующих сил резания, направленных по нормали
к обрабатываемой поверхности, к величине смещения ре-
24
жущей кромки инструмента, отсчитанному в том же на-
правлении. Жес'гкость определяют по формуле
Рч ,		Ри9,81 и,
= кгс/мм или /с= Н/м,
где /с— жесткость системы в кгс/мм (Н/м);
Ру — радиальная составляющая силы резания
в кгс (Н);
у — величина смещения режущего инструмента
в мм.
Величину, обратную жесткости, называют податли-
востью упругой системы:
1 У !	</10~3 ,тт
—	мм/кгс ИЛИ С’> =М/Н.
/с	*у	* yVfVl
Величину деформации можно определить по формуле
Р„1000 п
У — -JL--= Р © МКМ.
а /с	U
Определение жесткости и величины деформации упру-
гих систем СПИД, представляющей собой сумму дефор-
маций отдельных деталей и узлов станка, приспособления,
инструмента и детали из-за непостоянства действующих
сил, является сложной. задачей и применяется только
в особых случаях.
Жесткость отдельных деталей станков, приспособле-
ний, инструментов и обрабатываемых деталей может быть
определена по соответствующим формулам из курса со-
противления материалов.
4.	Погрешности геометрической
формы, возникающие от действия сил
резания. Основной причиной возникновения погреш-
ностей геометрической формы под действием сил резания
является недостаточная жесткость обрабатываемых де-
талей.
При обработке валов, установленных в центры токар-
ного или круглошлифовального станков, под действием
радиальной составляющей силы резания Ру возникает
деформация вала, очевидно имеющая наибольшее значение
в его середине (рис. 8, а), таким образом, режущий инстру-
мент, установленный на определенный размер, снимает
различные слои‘металла — большие в сечениях, близких
к центрам, и меньшие в середине вала, т. е. в сечении,
обладающем наименьшей жесткостью. Вал в данном слу-
25
чае имеет бочкообразную форму с диаметром в наиболь-
шем сечении, увеличенном на удвоенную величину де-
формации оси вала f (стрела прогиба) (рис. 8, б).
Величину деформации вала можно приближенно вы-
числить (без учета ряда факторов, вызывающих дополни-
тельную деформацию: затупление инструмента, неравно-
мерное распределение припуска, вызванное ошибками при
центровании заготовки и погрешностью ее геометрической
Рис. 8. Схема деформации валов под дей-
ствием сил резания
формы), рассматривая вал как балку, лежащую на двух
опорах и нагруженную силой Ру.
Наибольший прогиб (стрелу прогиба) определяют по
формуле
t PyV
48EJ ММ’
где Ру — радиальная составляющая силы резания в кгс;
I — длина вала в мм;
Е — модуль упругости в кгс/мм2;
J — момент инерции в мм4, для валов J = мм4.
Допускаемая погрешность геометрической формы вала
не должна превышать величины допуска на диаметр, сле-
довательно, 2f б или f sg
26
При обработке валов с закреплением их в патроне или
цанге под действием силы резания Ру также может воз-
никнуть погрешность геометрической формы. На рис. 8, в
показано положение заготовки в начале обработки и на
рис. 8, г — возможная форма детали после обработки,
полученная вследствие отжатия заготовки силой Ру.
Искажение формы детали объясняется тем, что жесткость
детали увеличивается по мере приближения резца к пат-
рону, а следовательно, отжим детали от резца меняется
от максимального значения до минимального. Величину
прогиба можно определить, если принять деталь за кон-
сольную балку, тогда
f=-ih- мм>
где Ру — радиальная составляющая силы резания в кгс;
I — длина вала в мм;
Е — модуль упругости кгс/мм2;
J — момент инерции в мм4.
Для уменьшения влияния сил резания на погрешности
геометрической формы обрабатываемой детали необходимо:
а) производить расчленение операции на предвари-
тельную и окончательную, что позволит уменьшить при-
пуск на чистовую обработку и тем самым повысить точ-
ность и, кроме того, сохранить точное оборудование,
используя его только на окончательных операциях; б) под-
бирать геометрическую форму режущего инструмента,
обеспечивающую наиболее благоприятное распределение
сил резания. Например, приняв для токарных резцов
угол <р = 90°, можно изменить соотношение сил резания:
увеличить Рх и уменьшить силу Ру, вызывающую прогиб
детали, обеспечить высокое качество заточки инструмен-
тов и для увеличения жесткости детали ввести дополни-
тельные опоры. На практике установлено, что при токар-
ной обработке валов с отношением длины к диаметру более
10 возникают затруднения в обеспечении правильной гео-
метрической формы, поэтому при высоких требованиях
к форме валов необходимо применять дополнительные
опоры в виде подвижных и неподвижных люнетов.
5.	Погрешности установки и бази-
рования заготовок. Кроме указанных ранее
погрешностей базирования, возникающих при несовпаде-
нии установочной с конструкторской или измерительной
базами, могут возникнуть смещение и деформация заго-
товки под действием сил зажима. В этом случае большое
27
r.ru
значение имеет правильный выбор опорных поверхностей,
точек приложения сил зажима и жесткости приспособ-
ления.
6.	Температурные погрешности, т. е.
изменения размеров и формы деталей под действием тем-
пературы. Причинами возникновения температурных де-
формаций, являются: а) метеорологические условия (усло-
вия воздушной среды на производстве); б) нагрев обраба-
тываемой детали за счет выделения тепла при резании.
Увеличение размеров деталей за счет тепла зависит от
линейных размеров детали и коэффициента линейного
расширения металла и может быть определено по формуле
А/ = la (I — /0),
где А/ — температурная погрешность;
I — размер обрабатываемой детали;
а — коэффициент линейного расширения;
t — t0 — изменение температуры нагрева за время
обработки.
Для уменьшения деформаций, вызванных влиянием
температуры, можно рекомендовать:
а)	тщательный подбор режимов резания и обеспечение
качества заточки режущего инструмента;
б)	'применение смазочно-охлаждающих жидкостей,
очистку которых от металлических и других загрязнений
следует производить путем фильтрации или с помощью
магнитных устройств. При выполнении особо точных работ
необходимо охлаждать жидкость до j=»10q С.
7.	Погрешности, вы зван вы евнутрен-
н и м и напряжениями. Внутренние напряжения
возникают под действием различных факторов, например,
в литых и кованых заготовках в результате неравномер-
ного охлаждения; при механической обработке вследствие
перераспределения внутренних напряжений после уда-
ления поверхностного слоя металла. Для уменьшения
влияния внутренних напряжений на размеры и форму
деталей механическую обработку обычно расчленяют на
черновые и чистовые операции, а точные детали подвер-
гают искусственному или естественному старению.
8.	Погрешности вызванные усилия-
ми зажима. При закреплении заготовок на станке
или в приспособлении под действием сил зажима проис-
ходит деформация как самой детали, так и поверхностного
слоя металла. Величина сил зажима и точки их приложе-
28
ния особо большое значение имеют при закреплении де-
талей сложной формы, тонкостенных втулок, длинных ва-
лов с недостаточной жесткостью и т. д.
Уменьшение деформации закрепляемой детали обычно
достигается за счет правильного выбора установочных
баз, расположения точек зажима над опорными поверх-
ностями, введения дополнительных подводимых опор и т. д.
Расчет точности технологических процессов. Как
было указано ранее, точность обработки зависит от ряда
факторов. Каждый из них оказывает разное влияние на
точность, и погрешности, возникающие от их действия,
в каждом отдельном случае могут суммироваться или
взаимно погашаться. Например, при фрезеровании паза
дисковой трехсторонней фрезой, изготовленной по тол-
щине с наименьшим допустимым размером, по имеющей
после установки на оправке торцовое биение, размер паза
можно получить близким к наибольшему предельному
размеру.
Основным требованием, предъявляемым к технологи-
ческим процессам, является обеспечение заданной точ-
ности изготовления детали. При проектировании техно-
логического процесса, гарантирующего требуемую точ-
ность, необходимо знать, какую точность обеспечивают
те или иные методы обработки.
Существуют два метода расчета точности технологи-
ческих операций:
1) аналитический, основанный на расчете всех первич-
ных погрешностей обработки. Этот метод требует иссле-
дования всех первичных погрешностей, возникающих
при обработке. Сложность выявления величин первичных
погрешностей, их разнообразие и большое количество вы-
зывают затруднения при определении точности техноло-
гических процессов. Поэтому такой метод может быть при-
менен только в отдельных случаях для выявления точности
отдельных величин или элементов технологических про-
цессов;
2) статистический, основанный на теории вероятности
и математической статистике, позволяющих установить
закономерность погрешностей.
Все погрешности, возникающие при механической
обработке, делят на две группы: а) систематиче-
ские погрешности, т. е. погрешности, возни-
кающие от действия вполне определенных факторов и
имеющие закономерный характер, например погрешности
29
chipmaker.ru
станков в ненагруженном состоянии (ошибки шага винта,
зубчатых колес и т. д.), ошибки, допущенные при наладке
станков на размер детали и т. д.; б) случайные
погрешности, возникающие по многим причинам
и не имеющие определенной закономерности, например
при обработке партии деталей при одной и той же настрой-
ке станка без видимых изменений размеров и формы ин-
струмента все детали данной партии имеют различные
размеры, т. е. происходит рассеивание размеров. К слу-
чайным погрешностям относятся погрешности, возникаю-
щие вследствие различной твердости заготовок, колебания
припуска на длине обрабатываемой поверхности, неточ-
ности закрепления заготовки в приспособлении и т. п.
Случайные погрешности, несмотря на их разнообразие,
обладают общими особенностями, а именно:
1)	малые погрешности встречаются чаще, чем большие;
2)	для данного способа обработки случайные погреш-
ности не превосходят определенной величины;
3)	положительные погрешности встречаются так же
часто, как и отрицательные;
4)	с увеличением числа деталей в партии среднее ариф-
метическое из этих погрешностей стремится к нулю.
Пользуясь методом математической статистики, можно
установить закономерность как случайных, так и систе-
матических погрешностей, возникающих при обработке.
Для наглядного представления характера рассеивания
размеров и графического определения точности обработки
партии деталей производят измерение фактических раз-
меров и по полученным данным строят кривую распреде-
ления. При небольшом количестве деталей в партии по-
строение кривой ведут непосредственно по полученным
размерам деталей. Для упрощения построения кривой
при большом количестве деталей в партии полученное
поле рассеивания размеров, т. е. разность между наиболь-
шим и наименьшим фактическими размерами измеренных
деталей, разбивают на равные интервалы и определяют
количество деталей, размеры которых находятся в пре-
делах данного интервала, т. е. определяют абсолютную
частоту или, иначе, количество одинаковых по размерам
деталей или количество деталей с размерами, входящими
в данный интервал.
Построение кривой распределения проводят в следую-
щем порядке: по оси абсцисс откладывают в выбранном
масштабе поле рассеивания размеров или поле допуска,
30
разделенное на принятое количество интервалов, а по
оси ординат — абсолютную частоту. Поскольку в пре-
делах каждого интервала находятся детали с разными
размерами (отклонениями), то для построения точек кри-
вой определяют среднее арифметическое значение данного
интервала и из найденной таким образом точки восстав-
ляют перпендикуляр.
После соединения точек получают ломаную линию.
При увеличении количества деталей в партии ломаная ли-
ния приближается к плавной кривой, которая называется
кривой распределения.
Построение графика распределения размеров может
быть продемонстрировано следующим примером. На то-
карном полуавтомате модели 1712, настроенном на диа-
метр 20_0114, была обработана партия валиков. При из-
мерении фактических размеров, взятых на выборку 100
валиков, получены результаты, указанные в табл. 3.
Таблица 3
Распределение количества валов по размерам
Размер деталей от .. . до . ..	19,86 19,87	19,87 19,88	19,88 19,89	19,89 19,90	19,90 19,91	19,91 19,92	19,92 19,93
Количество дета- лей данного раз- мера	1	2	3	4	10	10	12
Размер деталей от .. . до . ..	19,93 19,94	19,94 19,95	19,95 19,96	19,96 19,97	19,97 19,98	19,98 19,99	19,99 20
Количество дета- лей данного раз- мера	17	15	8	6	6	4	2
Для упрощения построения кривой распределения
полученные величины рассеивания размеров разбивают
на пять интервалов и для каждого интервала определяют
среднюю арифметическую величину размеров деталей.
Все данные заносят в табл. 4.
По полученным результатам строят кривую распреде-
ления фактических размеров (рис. 9), для этой цели по
оси ординат откладывают абсолютную частоту, а по оси
абсцисс — среднее арифметическое значение размеров де-
31
chipmaker, ru
Таблица 4
Среднее арифметическое значение каждого интервала
Интервалы	размеров	Абсолютная частота	Среднее арифметическое значение размеров деталей данного интервала
От 19,86 до	19,88 вкл.	3	19,877
Св. 19,88 »	19,91 »	17	19,905
» 19,91 »	19,94 »	39	19,93
» 19,94 »	19,97 »	29	19,957
» 19,97 »	20,0	»	12	19,986
От 19,86 до	20,00 вкл.	100	«=49,939
талей каждого интервала. Соединяя точки пересечения,
получают ломаную линию I. Очевидно, при исследовании
большего количества деталей ломаная линия будет стре-
Рис. 9. Кривая распределения фак-
тических размеров в партии деталей
мится к теоретической
форме кривой нормаль-
ного распределения II.
При наличии только
случайных погрешно-
Рис. 10. Кривые распределения
размеров двух партий деталей
стей кривая распределения имеет симметричную форму
и простирается в обе стороны в бесконечность, асимпто-
тически приближаясь к оси абсцисс.
Систематические погрешности в пределах данной на-
стройки станка для изготовления партии деталей не ока-
зывают влияние на форму кривой распределения, вызывая
только смещение всей кривой вдоль оси абсцисс. На рис. 10
32
показаны кривые распределения размеров двух партий
деталей, изготовленных при одинаковых условиях, но
при разных настройках станка. Величина смещения /,
очевидно, показывает отличие установки инструмента на
требуемый размер при первой и второй настройках или
отличие в размерах применяемого инструмента в этих
двух случаях. Например, при первой настройке исполь-
зовали новую развертку, а при второй настройке —- изно-
шенную в допустимых размерах.
При нормальном ходе технологического процесса полу-
ченная кривая рассеивания случайных погрешностей
приближается к кривой нормального распределения Гаус-
са, уравнение которой имеет вид
хг
‘'“’’М'тЛК 2°'
где у — частота появления погрешностей;
о — среднее квадратическое отклонение аргумента,
равное квадратному корню из средней арифме-
тической суммы квадратов всех отклонений;
е — основание натуральных логарифмов, равное
2,718;
х — отклонение действительных размеров от средних,
равное разности между размером каждой детали и средним
арифметическим размером, т. е.
х Lcp,
здесь Lt — фактические размеры каждой детали в партии;
Lcp — средний арифметический размер деталей
в партии.
При дискретном (прерывном) значении полученных
размеров деталей в зоне рассеивания, средний арифмети-
ческий размер детали Lcp в партии рдвен среднему арифме-
тическому из размеров деталей всей партии:
V li
г _____ L1 + L2 + L3 + • • • + LN i=l
ср	N	~ N ’
где L^, L%, L3, . . ., Ln— размеры отдельных деталей;
N — количество деталей в партии.
зз
chipmaker.ru
Среднее квадратическое отклонение о определяют по
формуле
— /-ср)а 4~	— /-ср)а 4- • •• + (Ln — LCP)2
/-ср)2
Из уравнения кривой нормального распределения сле-
дует, что среднее квадратическое отклонение а является
единственным параметром,
определяющим форму кри*
вой нормального распре-
деления. На рис. II пока-
заны кривые нормального
распределения, ординаты
которых определены при
о = 1; 1,5 и 2.Форма кри-
вых позволяет сделать вы-
вод, что чем меньше ве-
личина о, тем меньше
кривая растянута и, сле-
довательно, меньше рас-
Таким образом вели-
Рис. 11. Кривые распределения при
различных значениях о
сеивание размеров и наоборот.
чина о определяет рассеивание размеров и характеризует
степень влияния случайных погрешностей.
На основании исследований установлено, что в интер-
вале х = ±0,36о находится 35% всех размеров обрабаты-
ваемых деталей, при х = ±0,76о — 50%, а при х =
= ±3сг — 99,7%. В последнем случае кривая нормаль-
ного распределения почти сливается с осью абсцисс, т. ё.
отклонения действительных размеров от среднего размера
почти всех обработанных деталей находятся в пределах
±3а или по абсолютной величине бег. Отсюда можно
сделать вывод, что если допуск на обработку деталей б
больше бет, то точность процесса соответствует тре-
бованиям. Если допуск на обработку меньше бег, то
часть деталей не соответствует требуемым размерам,
и, очевидно, принятый процесс обработки деталей не-
приемлем.
Исследования с помощью математической статистики
позволяют:
34
1)	определить точность технологических процессов (при
этом основным критерием точности является условие
6 is 60 или о ss: -±- б);
2)	определить вероятность получения количества де-
талей с размерами в интервалах поля допуска. Для этой
цели определяют относительную частоту (вероятность)
путем деления абсолютной частоты на количество деталей
в партии:
, у ,	у-100 п,
у =-*г или у	%,
где у' — относительная частота (вероятность);
N —- количество деталей в партии;
у — абсолютная частота случаев.
Например, вероятность получения валов в интервале
размеров от 19,86 до 19,88 (табл. 4) равна у' = 3j^— =
17
= 3%, валов с размерами от 19,88 до 19,91 у = X
X 100 = 17% и т. д.;
3)	определить количество возможного брака при вы-
бранном процессе.
..... Определение вероятности получения- годных и брако-
ванных деталей может быть осуществлено аналитическим
расчетом или графически. В последнем случае площадь,
ограниченная полем допуска 6 = 0,14 (рис. 9) и кри-
вой, представляет собой число годных деталей, соответ-
ствующих допуску;
4)	определить величину рассеивания размеров при
осуществлении технологического процесса;
5)	установить возможную точность работы оборудова-
ния.
Понятие о средней экономической точности. Выполне-
ние операций технологического процесса можно осуще-
ствлять различными методами и на станках различных
типов, например, обработку вала с точностью 3-го класса
можно производить на токарном или на круглошлифо-
вальном станке. Если в этом случае в отношении обеспе-
чения требуемой точности валы одинаковые, то затраты
времени и стоимость обработки различные. Объясняется
это тем, что на любом круглошлифовальном станке точ-
ность 3-го класса обеспечивается без применения каких-
либо специальных приемов и режимов, причем рабочим
средней квалификации. Изготовление вала с такой точ-
36
chipmaker.ru
ностью на токарном станке потребует создания ряда усло-
вий, а именно: обработку надо вести на высокоточном
станке с режимами резания, отличными от обычно при-
меняемых, а работу должны выполнять рабочие высокой
квалификации.
Технологический процесс, устойчиво обеспечивающий
требуемую точность обработки, очевидно, не может быть
выполнен, если изготовление деталей производить с точ-
ностью, превышающей точностные возможности метода
обработки и оборудования, поэтому обработку стремятся
вести не с достижимой, а с так называемой средней эко-
номической точностью.
Под достижимой точностью понимают такую точность,
которой можно достичь при обработке деталей в условиях,
отличных от обычно применяемых, рабочими высокой
квалификации и с повышенными затратами времени.
Например, применяя напильник и абразивное полотно,
можно достичь на токарном станке точности 3-го и даже
2-го класса.
Под средней экономической точностью понимают та-
кую точность, которая при минимальной себестоимости
обработки деталей достигается в нормальных производ-
ственных условиях.
Под нормальными производственными условиями сле-
дует понимать работу на исправном оборудовании с при-
менением необходимых приспособлений, инструментов,
выполняемую по расчетным режимам и нормам времени
рабочими соответствующей квалификации.
При проектировании технологических процессов точ-
ность различных методов обработки оценивают с помощью
таблиц средней экономической точности, составленных на
основании опытных данных. Таблицы характеризуют
такую точность обработки, которая экономически дости-
жима в обычных производственных условиях. Оче-
видно, как всякие опытные данные, таблицы средней
экономической точности следует рассматривать как ре-
комендуемые.
В споавочной литературе средние экономические точ-
ности, приведенные в таблицах, либо даны непосредственно
в величинах допусков, либо определяются классами точ-
ности. Средняя экономическая точность, определяемая
классами точности, является принципиально более пра-
вильной, так как допуски на готовые детали и операцион-
ные размеры должны приниматься в соответствии с клас-
36
сами точности. Кроме того, назначаемые для контроля
деталей предельные калибры и режущий инструмент,
в большинстве случаев принимаются по классам точности
в соответствии с ГОСТом.
Средняя экономическая точность основных, наиболее
распространенных видов обработки приведена в табл. 5.
Таблица 5
Средняя экономическая точность основных видов обработки
Вид обработки	Средн я я экономи- ческая точность (классы точности)	Возможные отклонения (классы точности)
Обтачивание, растачивание, стро- гание, зенкерование (черновое) Обтачивание, растачивание, стро- гание, зенкерование (чистовое) Фрезерование черновое	 Фрезерование чистовое 	 Фрезерование с повышенной точ- ностью на вертикально-фрезер- ных станках концевыми фрезами Сверление 	 Сверление в кондукторах .... Развертывание предварительное Развертывание окончательное Протягивание чистовое	 Протягивание отделочное .... Шлифование предварительное Шлифование окончательное . . . Хонингование	 Суперфиниш 	 Доводка 		5 4 5 4 3 5 4 3 2 2а 2 За 2 2 1 1	5—7 За—4 5—7 За—4 2а—3 4—7 За—4 2а—За 1—2а 2—3 1—2 3—4 1—2 2—2а 1—2 (0,0005—0,001 мм)
Средняя экономическая точность прочих методов меха-
нической обработки указана в соответствующих спра-
вочниках.
Использование таблиц средней экономической точности
позволяет правильно назначить метод обработки, обеспе-
чивающий требуемую точность изготовления детали, или,
что особенно важно для технологов, назначить операцион-
ные допуски по технологическому процессу.
37
ch i pma ker. ru
5. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
Качество поверхности характеризуется двумя основ-
ными факторами:
1) физико-механическими свойствами поверхностного
слоя металла;
2) формой поверхности.
Физико-механические свойства поверхностного слоя
зависят от механических свойств металла, т. е. от его твер-
дости и структуры, а также от способа термообработки.
Кроме того, при механической обработке поверхностный
слой металла под воздействием режущего инструмента
претерпевает значительные пластические деформации, вы-
зывающие уплотнение поверхностного слоя металла, та-
кое уплотнение обычно называют наклепом (нагартовкой).
Глубина наклепа зависит от выбранного метода обработки,
режимов резания и свойств обрабатываемого материала.
Например, при точении толщина наклепанного слоя уве-
личивается с увеличением глубины резания и подачи,
при шлифовании — за счет неправильного подбора харак-
теристики абразивных кругов и режимов возможно по-
вышение твердости поверхностного слоя и образование
прижогов.
Форма поверхности по геометрическим признакам
определяется: а) отклонениями от правильной геометри-
ческой формы (макрогеометрия); б) волнистостью, т. е.
периодически повторяющимися неровностями, возникаю-
щими вследствие вибрации с постоянной амплитудой ко-
лебаний частей станка, биения вращающегося режущего
инструмента и других причин; в) шероховатостью по-
верхности (микрогеометрия). Класс чистоты поверхности
определяется шероховатостью, т. е. наличием на по-
верхности детали неровностей в виде выступов (гре-
бешков) и впадин, представляющих собой следы воздей-
ствия режущего инструмента на обрабатываемую поверх-
ность.
Величина и характер неровностей зависят от способа
обработки, режимов резания, геометрии режущего ин-
струмента, структуры и механических свойств обрабаты-
ваемого металла.
При обработке режущими инструментами, имеющими
металлические лезвия: фрезами, резцами и т. д., поверх-
ность детали имеет шероховатость, различную в продоль-
ном (рис. 12, а) — по направлению движения режущего
38
инструмента и поперечном — по движению подачи
(рис. 12, б) направлениях.
Поперечная шероховатость при точении, торцовом
фрезеровании и строгании зависит от величины подачи,
радиуса при вершине резца, а также от углов <р и <pj.
Продольная шероховатость при обработке резанием
возникает вследствие образования нароста на режущей
части инструмента, вызывающего вырывы частиц металла,
а также за счет трения задней поверхности инструмента
по обрабатываемой поверхности и вибрации.
Рис. 12. Продольная и поперечная шероховатость:
а — при строгании; б — при точении
Критерием оценки класса чистоты обрабатываемой по-
верхности является высота неровностей, поэтому оценку
шероховатости поверхности производят в том направле-
нии, в котором высота гребешков наибольшая..
Для большинства видов механической обработки, на-
пример точения, поперечная шероховатость примерно
в 2—3 раза больше продольной и оценку шероховатости
в этом случае производят в поперечном направлении.
Для многих видов чистовых способов обработки шеро-
ховатость как в продольном, так и в поперечном направ-
лении может быть одинаковой. Например, при чистовом
шлифовании продольная и поперечная шероховатости
примерно равны. Измерение класса чистоты поверхности
в таких случаях производят в двух направлениях, по наи-
большему значению неровностей определяют класс чи-
стоты поверхности.
Для объективной оценки шероховатости поверхностей
деталей как после любого вида механической обработки,
так и в процессе их эксплуатации установлен государ-
ственный общесоюзный стандарт на шероховатость по-
верхности — ГОСТ 2789—59. Этим стандартом установ-
39
chipmaker.ru
лены термины, классификация и параметры, определяющие
шероховатость поверхностей.
Для оценки шероховатости поверхности ГОСТ 2789—59
установлены следующие два параметра: а) среднее ариф-
метическое отклонение профиля /?о и б) высота неров-
ностей Rz. Этим же ГОСТом установлено 14 классов чи-
стоты поверхности, причем классы с 6 по 14-й дополни-
тельно делятся на разряды.
Для оценки шероховатости поверхности с 6 по 12-й
класс чистоты основной является шкала Ra, а для классов
с 1 по 5-й, 13-го и 14-го — шкала Rz.
Для обозначения всех классов чистоты поверхности
установлен один знак — равносторонний треугольник V,
рядом с ним указывают номер класса или номер класса
и разряд, например \77; \77б.
Шероховатость поверхностей грубее 1-го класса чи-
стоты обозначают знаком V, над которым указывают
500
высоту неровностей Rz, например, V (Rz = 500 мкм).
Технологические методы, способствующие повышению
качества поверхности. Улучшение физико-механических
свойств поверхности достигается путем термообработки
или упрочнения. Упрочнение поверхностного слоя произ-
водят обдувкой металлической дробью, металлическим
«песком», обкаткой или раскаткой стальными роликами,
продавливанием (дернование) и т. п.
Обеспечение класса чистоты поверхности в соответ-
ствии с требованием чертежа является для технолога
трудной задачей, решение которой может быть выполнено
за счет ряда мероприятий, рассмотренных ниже.
1.	Правильный выбор способа об-
работки. Для установления способа обработки, обес-
печивающего заданную чистоту поверхности, можно вос-
пользоваться рекомендациями, приведенными в табл. 6.
При пользовании данной таблицей, необходимо помнить,
что наивысшие классы чистоты для различных способов
обработки указаны как достижимые без учета вида произ-
водства. Очевидно, вид производства надо учитывать при
выборе способа обработки, например, если в единичном
производстве сравнительно легко обтачивать детали, обес-
печивая шероховатость поверхности \?7, то в условиях
серийного и тем более массового производства устойчивое
получение такого класса чистоты поверхности является
довольно трудной задачей и экономически выгоднее вместо
точения применить шлифование.
40
Таблица 6
Классы чистоты поверхности
достигаемые основными видами механической обработки
Вид обработки						Классы		ЧИСТОТЫ					
	3	4	5		6	7	8	9	10	II	12	13	14
Точение: черновое .... чистовое .... Растачивание тонкое Сверление 	 Зенкерование: черновое .... чистовое .... Развертывание: предварительное чистовое .... Протягивание: чистовое .... тонкое 	 Строгание: I	черновое .... чистовое .... отделочное . • - Фрезерование цилин- дрическими фреза- ми: черновое .... чистовое .... Фрезерование торцо- выми и концевыми фрезами: черновое .... чистовое .... отделочное . . . Шлифование плоско- стей: сегментами чер- новое 	 торцом и перифе- рией круга: черновое чистовое отделочное Шлифование круглое: черновое .... чистовое .... отделочное . • . Хонингование: предварительное окончательное	+ + + + + +	+ + + + + +	+ + + + + + + +		+ + + + + + + + + +	+ + + + + + + + + + + +	+ + + + + +	+ + + + + + +	+ + + +	+ +	+		
41
chipmaker.ru
Продолжение табл. 6
Вид обработки
Суперфиниширова-
ние:
чистовое . . . .
тонкое..........
Доводка:
предварительная
окончательная
Полирование:
незакаленной
стали ..........
закаленной стали
Обработка зубчатых
колес:
фрезерованием
долблением - . .
строганием • . 
шевингованием
шлифованием
Классы частоты
2.	Подготовка материала заготовки
к* механической обработке. При обработке
мягкой (вязкой) стали происходит налипание металла на
режущие лезвия инструмента (нарост), вызывающее вы-
рыв отдельных частиц металла, в результате чего шеро-
ховатость поверхности увеличивается. Для уменьшения
вязкости металла и соответственно повышения класса
чистоты поверхности применяют термическую обработку
заготовок — улучшение или нормализацию. Улучшение
позволяет получить структуру зернистого перлита, не-
сколько повысить твердость и уменьшить вязкость. На-
пример, при нарезании резьб в резьбовых калибрах-
кольцах, изготовляемых из стали ШХ15; X; ХГ, хорошая
обрабатываемость стали достигается за счет улучшения.
Нормализация заготовок не дает такого результата, как
улучшение, но в условиях серийного и массового произ-
водства находит широкое применение. Известно, что в со-
стоянии поставки сталь одной и той же марки и Даже од-
ной плавки имеет различные механические свойства.
Поэтому при наличии заготовок, имеющих в пределах пар-
тии различную твердость, нельзя гарантировать устойчи-
42
вое получение заданного класса чистоты поверхности
всех деталей. Нормализация в данном случае позволяет
получить всю партию заготовок с одинаковыми механи-
ческими свойствами.
3.	Правильный подбор режущего
инструмента, а также его геометрии.
4.	Назначение оптимальных режи-
мов резания. При работе лезвийным инструментом
наибольшее влияние на шероховатость оказывает в первую
очередь величина подачи, затем глубина резания и в не-
которой степени скорость резания. При шлифовании до-
казано, что повышение скорости шлифовального круга
позволяет при прочих равных условиях получить более
высокий класс чистоты поверхности.
5.	Правильный подбор смазочно-
охлаждаю щ.е й жидкости (СОЖ). Применение
смазочно-охлаждающей жидкости позволяет уменьшить
трение стружки по передней поверхности режущего ин-
струмента, а также уменьшить налипание стружки
и образование нароста.
Выбор вида смазочио-охлаждающей жидкости произ-
водится на основании рекомендаций справочной литера-
туры или опытных данных заводов и зависит от обрабаты-
ваемого металла и способа обработки.
6.	Уменьшение вибрации. Величина про-
дольной шероховатости в большой степени зависит от
возникающих при обработке вибраций, устранение ко-
торых может быть достигнуто путем:
а)	установки станков на жесткие или виброгасящие
фундаменты;
б)	тщательной балансировки частей станка, приспо-
собления, инструмента и обрабатываемой детали;
в)	надежного закрепления детали;
г)	выбора геометрии и параметров режущего инстру-
мента, обеспечивающего плавную работу резания.
Различают два метода оценки шероховатости поверх-
ности.
1. Качественный метод оценки основан на сравнении
обработанной поверхности детали с эталонами или с. эта-
лонной деталью. Сравнение производят визуально (для
большей точности с помощью лупы или микроскопа).
2. Количественный метод оценки основан на опреде-
лении величины неровностей. Шероховатость определяют
ощупывающими с помощью иглы приборами, пневмати-
43
chipmaker.ru
ческими приборами, принцип работы которых основан
на изменении расхода воздуха при изменении величины
неровностей, а также оптическими приборами.
Рис. 13. Эскизы деталей
с припусками на обработку:
1 — заготовка; 2 — деталь 3 —
припуск
6.	ПРИПУСКИ И ОПЕРАЦИОННЫЕ ДОПУСКИ
Основные понятия и определения. Припуском назы-
вают слой металла, снимаемый с заготовки для получения
размеров и формы детали в соответствии с чертежом и
техническими требованиями.
Поверхности детали, не требующие механической
обработки, припуска не имеют и сохраняют размеры
заготовки.
Припуски могут быть симметричными и асимметрич-
ными, т. е. расположенными по отношению к оси заго-
товки симметрично и асимметрично. Симметричные при-
пуски, как для тел вращения,
так и для плоскостей, откла-
дывают по противоположным
сторонам обрабатываемой де-
тали (рис. 13).
Величина припуска на об-
работку должна быть минималь-
ной, но вместе с тем достаточной
для обеспечения требуемого ка-
чества изготовляемой детали.
При недостаточной величине
припуска на поверхности об-
рабатываемой детали могут
остаться дефекты в виде черноты, обезуглероженного слоя
и т. п., с другой стороны, излишняя величина припуска
может привести к ухудшению качества детали, а в не-
которых случаях и к браку. Кроме того, величина при-
пуска оказывает большое влияние на рациональное ис-
пользование материала, расход энергии и режущего
инструмента и затраты времени на обработку.
Величина припуска на обработку обуславливается
различными факторами, к числу основных из них отно-
сятся следующие:
1.	Технические требования к качеству поверхности и
точности обрабатываемой детали. С повышением требова-
ний к качеству поверхности (шероховатость поверхности,
отсутствие обезуглероженного слоя и т. п.) величина
припуска увеличивается. Высокая точность обрабатывае-
мой поверхности обычно обеспечивается за счет введения
44
дополнительных операций, что, в свою очередь; требует
дополнительных припусков для удаления дефектов пре-
дыдущих операций и компенсации погрешности при уста-
новке детали.
2.	Конфигурация и размеры детали. При изготовлении
деталей сложной конфигурации, а также больших размеров
требуются прийуски большой величины. Это объясняется
трудностями получения заготовок сложной формы и боль-
ших размеров, кроме того, усложняются условия базиро-
вания деталей и их закрепления и увеличивается коли-
чество операций.
3.	Вид производства. Величина припусков на обра-
ботку во многом зависит от вида производства, так как
получение заготовок в виде отливок, штамповок и т. п.
экономически целесообразно только в серийном и массо-
вом производствах.
В серийном и массовом производстве величины при-
пусков и операционных допусков имеют большое произ-
водственное и экономическое значение, в связи с чем
необходимость в тщательных расчетах оптимальной ве-
личины припусков является одним из основных фак-
торов, определяющих качество технологического процесса.
4.	Вид заготовки и способ ее получения. В современном
производстве имеется большое количество разнообразных
способов получения заготовок и каждый из них обладает
своими особенностями, так, например, существует много
способов получения исходных заготовок в виде отливок,
причем качество и точность при каждом способе различ-
ные, очевидно, различными будут и припуски на меха-
ническую обработку. В качестве исходной заготовки мо-
жет быть также принят прокатанный металл, причем
геометрическая форма, точность и шероховатость поверх-
ности для каждого сортамента металла будут различ-
ными. Очевидно, с точки зрения уменьшения припу-
сков необходимо выбирать заготовки, более точные и
качественные, но при этом надо помнить, что стоимость
таких заготовок всегда возрастает и экономическая эф-
фективность от снижения припусков может быть отри-
цательной.
5.	Качество поверхности исходных заготовок или за-
готовок, полученных после предыдущих операций меха-
нической обработки. Качество поверхностей заготовок
определяется: а) шероховатостью поверхности; б) состоя-
нием поверхностного слоя.
46
chipmaker.ru
Рис. 14. К расчету припусков:
с — высота микронеровностей; б —
дефектный слой; в — кривизна за-
готовок
Шероховатость поверхности, полученная на предыду-
щей операции, определяется высотой микронеровностей На
(рис. 14, а) *.
Состояние поверхностного слоя То (рис. 14, б) опре-
деляется величиной дефектов (обезуглероженный слой,
твердая корка и т. п.), появившихся на предыдущей опе-
рации, и в основном зависит от способа получения заго-
товок. Например, в прокатанном металле по стандарту
допускается обезуглерожен-
ный слой, по величине боль-
ший для горячекатаного ме-
талла и меньший для холод-
нотянутого. Штампованные
заготовки и поковки также
имеют обезуглероженный
слой, причем надо учесть,
что этот слой является раз-
личным для различных ма-
рок стали (для углеродистых
сталей примерно в 2 раза
больше, чем для легирован-
ных).
Для получения соответ-
ствующего качества детали
величина припуска должна
быть больше величины де-
фектного слоя и высоты не-
ровностей, т. е. больше суммы На + Та.
6.	Пространственные отклонения ро (рис. 14, в), т. е.
кривизна, неперпендикулярность и непараллельность по-
верхностей относительно друг друга, эксцентриситет,
смещение осей и т. п. Эти отклонения не связаны с допу-
ском на заготовку и имеют самостоятельное значение.
Погрешности формы заготовок и готовой детали (оваль-
ность, огранка, неплоскостность и т. д.) определяются полем
допуска и поэтому при расчете припусков не учитываются.
7.	Величина погрешности установки е6, состоящая из
погрешности базирования еб и погрешности закрепления
е3, возникающих в данной операции.
Из изложенного следует, что все погрешности можно
разбить на две группы: а) погрешности, возникающие при
* Индекс а обозначает погрешности, полученные на предыдущей
операции, индекс b — погрешности на данной операции.
46
выполнении предыдущих операций: На, То и р.;; б) по-
грешность, возникшая при выполнении данной опера-
ции ео. Для обеспечения размеров и технических тре-
бований на изготовляемые детали минимальная величина
припуска на обработку в каждой операции технологи-
ческого процесса должна быть равна или быть больше
суммы всех указанных погрешностей. Очевидно, могут
быть случаи, когда погрешности компенсируют друг друга,
но так как практически такое совпадение установить
трудно, то величина минимального припуска на обработку
принимается равной сумме этих погрешностей, т. е.
2Л1И = На + Та + р0 + е6,
где zmln — минимальная величина операционного при-
пуска, принимаемого на одну сторону.
Учитывая, что при обработке тел вращения погреш-
ность установки е6 и пространственные отклонения ро
направлены в ряде случаев под углом друг к другу, сум-
мирование этих погрешностей производят по правилу
квадратного корня, т. е. векторная сумма ра + е6 =
= У р! + и формулы для расчета минимального при-
пуска получат вид:
а)	минимальный припуск на сторону при обработке
плоскостей
гтш ~ (На + Та) + (ро + е6);
б)	минимальный припуск при обработке тел вращения
(на диаметр)
2zmln = 2[(На + Та) + КрГГ^].
8. Точность обработки заготовок на предыдущей опе-
рации. Величина допуска 6 предыдущей операции входит
в припуск на последующую операцию, так как величина
допуска может быть не использована исполнителем на пре-
дыдущей операции. Поясним это на примере. Требуется
обработать вал 0 40С3 с обеспечением 7-го класса чистоты
поверхности, Обработку вала осуществляем в две опера-
ции: 1) токарная обработка и 2) шлифование. Приняв по
справочнику минимальную величину припуска на шлифо-
вание 0,3 мм, получим размер вала после токарной обра-
ботки 40 + 0,3 = 40,3. Так как выдержать точно размер
40,3 при обточке невозможно, то необходимо установить
допуск на токарную обработку, соответственно увеличиз
47
chipmaker.ru
припуск на шлифование. Допустим, что допуск принят
равным 0,1, тогда размер вала после токарной обработки
будет равен 4O,4_o.i- Принимая различные величины опе-
рационного допуска (табл. 7), можно установить, что вели-
чина припуска на последующую операцию меняется (при
условии сохранения минимальной величины припуска,
необходимого для получения требуемого качества поверх-
ности в данной операции).
Таблица 7
Зависимость расчетного припуска
от допуска предыдущей операции
Допуск на предыдущую операцию	Минимальный припуск	Расчетный припуск	Размер вала после токарной обработки
о,1	0,3	0,4	4О.4_од
0,2	0,3	0,5	40,5_0 2
0,4	0,3	0,7	4О,7_о,4
0,05	0,3	0,35	40,35—0.05
Из приведенного примера следует, что с уменьшением
допуска на предыдущую операцию расчетной припуск
уменьшается. Но при установлении величины допуска
надо учитывать экономичность обработки. Например, уста-
новленный допуск 0,05 мм на токарнуК) операцию умень-
шает припуск на шлифование, но стоимость токарной об-
работки резко возрастает, так как этот допуск принят
по 3-му классу точности, что не соответствует средней
экономической точности токарных работ.
Оптимальные величины допусков на операции техно-
логического процесса необходимо устанавливать в соот-
ветствии с классами средней экономической точности обра-
ботки. При использовании калибров для контроля опера-
ционных размеров необходимо допуски назначать только
в соответствии с классами точности.
С учетом допуска на выполнение предыдущей операции
формула для расчета операционного припуска примет вид:
а)	в случае определения припуска на сторону при обра-
ботке плоскостей
z = 6 + Zraln = 6 + (На + Та) + (ра + £ь)>
48
б)	при определении припуска на обработку тел вра-
щения (на диаметр)
2г = 8 + 2гп1Ш = 6 + 2 [(На + То) + FpFW 1-
Методы расчета припусков. Существует два метода
определения величины припусков.
1. Расчетно-аналитический метод, основанный на опре-
делении величины припуска по его составляющим эле-
ментам, т. е. в зависимости от высоты микронеровно-
стей На, величины дефектного слоя Та, величины по-
грешностей пространственных отклонений ра и погреш-
ностей установки и закрепления еь. Расчет осуществляют
по приведенным выше формулам, исходные данные для
расчетов принимают по справочнику.1
2. Опытно-статистический метод, основанный на уста-
новлении величин припусков на различные виды механи-
ческой обработки по справочным данным, созданным на
основе производственного опыта промышленности. Вели-
чины припусков, рекомендуемые справочниками, обычно
приводятся без учета особенностей технологического про-
цесса и технической культуры производства, поэтому,
учитывая опыт передовых заводов, могут быть в ряде слу-
чаев скорректированы.
Первый метод из-за сложности расчетов, а также недо-
статочно накопленных материалов по составляющим при-
пуски элементам применяют в основном только в отдель-
ных случаях при проверке нормативов на припуск и при
расчете припусков на отдельные операции в массовом
производстве.
Второй метод определения операционных припусков
широко применяют в производственной практике при раз-
работке технологических процессов. В таблицах припу-
сков, приведенных в справочниках, указаны величины,
включающие в себя допуск на величину припуска (до-
пуск на операционный размер). Такие припуски назы-
вают расчетными или операционными. В соответствии
с ранее принятыми определениями расчетный припуск,
Обозначаемый буквой Л, состоит из минимального при-
йуска гт)п и допуска 6 на предыдущую операцию.
1 Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. В. М. Ко-
бана. Машгиз, 1958.
49
chipmaker.ru
Сумма расчетных припусков на все операции, пред-
назначенные для обработки какой-либо поверхности, на-
зывается общим припуском.
Размер заготовки, очевидно, равен сумме, состоящей
из размера готовой детали и общего припуска (для охва-
тываемых поверхностей), или их разности (для охваты-
вающих поверхностей).
Порядок расчета операционных припусков и допусков
следующий;
1)	устанавливают способ получения заготовки и опре-
деляют поверхности, требующие механической обработки;
2)	разрабатывают маршрутный технологический про-
цесс изготовления детали;
3)	определяют по справочникам припуски (для тел вра-
щения на диаметр, а для плоскостей на сторону) и допуски
на все операции (переходы) и рассчитывают операционные
исполнительные размеры детали после каждой операции;
4)	определяют общий припуск и размеры заготовки.
Так как допуски на заготовки могут иметь положительные
и отрицательные значения, то они должны быть учтены
при расчете припусков.
При определении операционных размеров исходным
является размер готовой детали, причем для увеличения
срока службы калибров всех видов и точных деталей при-
боров и машин расчет ведется; а) для наружных поверх-
ностей (охватываемых — валы) от наибольшего предель-
ного размера; б) для внутренних поверхностей (охватываю-
щих — отверстия) от наименьшего предельного размера.
Использование допуска на деталь в качестве припуска,
т. е. расчетов припусков от наименьшего предельного раз-
мера наружных поверхностей (валов) и от наибольшего
предельного размера внутренних (отверстий) поверх-
ностей, допустимо только при изготовлении деталей, раз-
мер или износ поверхностей которых не оказывает влия-
ния на эксплуатационные качества изделия.
Допуски на операционные размеры (операционные при-
пуски) принимают по системе отверстия, а на последнюю
операцию технологического процесса — допуск, устано-
вленный чертежом на готовую деталь.
При любом методе расчета припусков полученные ре-
зультаты расчета можно изобразить графически в виде
схемы, что дает возможность наглядно представить пра-
вильность расчетов, а также быстро и просто просчитать
минимальные значения припусков.
50
Схема расположения операционных припусков при об-
работке наружных поверхностей. Построение схем произ-
водят по результатам расчета припусков на обрабатывае-
мую поверхность. В общем виде построение схем может
быть выполнено после разработки маршрутного техно-
логического процесса. Например, для обработки наруж-
ного диаметра вала (рис. 15) принят следующий порядок
обработки: токарная обработка, черновое и чистовое шли-
фование. Прежде всего определяют поле допуска 6 на
Рис. 15. Схема расположения операционных
припусков при обработке валов
готовую деталь и наибольший предельный размер
вала (Он. п). От наибольшего предельного размера вала
откладывают минимальный припуск h^in на операцию
«чистовое шлифование». Так как допуск б' па операцию
«черновое шлифование» может быть не использован, то
величина его войдет составной частью в расчетный при-
пуск йрасч на чистовое шлифование. От наибольшего раз-
мера вала после чернового шлифования (DJ откладывают
минимальный припуск на черновое шлифование и
возможно неиспользованный допуск б' на токарную обра-
ботку. От наибольшего размера вала после токарной обра-
ботки (Dn) откладывают минимальный припуск на
токарную обработку и допуск б” на заготовку, получен-
ный размер (D(I1) является номинальным (расчетным)
размером заготовки. Если, допуск на заготовку имеет и
плюсовое значение, то его откладывают в плюс от номи-
нального размера заготовки.
51
chipmaker.ru
Пример. Рассчитать припуски, операционные размеры
и размер заготовки по обработке одной ступени вала
0 75С2а, V8, общая длина вала 500 мм.
В качестве исходной заготовки принят горячекатаный
прокат. Маршрутный процесс обработки ступени вала:
токарная обработка с установкой заготовки в центрах,
черновое шлифование, чистовое шлифование.
Решение: 1) определяем допуск на вал 0 75С2а, 6 =
= —0,03.
Наибольший размер вала равен 75 мм;
2)	определяем по справочнику припуск на чистовое
шлифование h = 0,12;
3)	вычисляем размер вала после чернового шлифова-
ния
75 4- 0,12 — 75,12;
допуск на черновое шлифование принимаем по 3-му классу
точности, исполнительный* размер вала после чернового
шлифования составит 75,12_010в;
4)	определяем припуск на черновое шлифование h =
= 0,3;
5)	вычисляем размер вала после токарной обработки
75,12 + 0,3 = 75,42	75,4;
допуск на токарную обработку принимаем по 4-му классу
точности, исполнительный размер вала после токарной
обработки составит 75,4_О12;
6)	определяем припуск на токарную обработку h =
~ 3 мм;
7)	вычисляем размер заготовки
75,42 + 3 = 78,42	78,4,
по ГОСТ 2590—71 на горячекатаный сортамент проката
принимаем диаметр заготовки 80+?,’з.
Фактический расчетный припуск на токарную обра-
ботку составит:
80—75,40 = 4,6.
Произведенные расчеты припусков схематически изо-
бражены на рис. 16.
Для проверки правильности расчетов определяют ве-
52
личину минимального гарантированного припуска по всем
операциям:
й'Нп = (75,12 — 0,06) — 75=0,06;
fknin = (75,4 — 0,2) — 75,12 = 0,08;
Cn = (80 — 1,3) — 75,4 = 3,3.
Схема расположения операционных припусков при об-
работке отверстий. Построение схем расположения при-
пусков аналогично по-
строению схем для обра-
ботки наружных поверх-
ностей, различие заклю-
чается только в том, что
припуски откладывают
в минус от наименьшего
предельного размера от-
верстия. Например, обра-
ботку внутренней по-
верхности детали осу-
ществляют в следующем
порядке: сверление, зен-
керование и развертывание
Рис. 16. Построение схемы опера-
ционных припусков
В общем виде схема распо-
ложения припусков для данного случая изображена на
рис. 17.
Рис. 17. Схема расположения операционных припусков при
обработке отверстий
Пример. Рассчитать припуски на операции по обра-
ботке отверстия 0 24/13 в заготовке из сплошного ме-
талла.
Маршрутный процесс обработки отверстия: сверление,
зенкерование и развертывание.
Решение: 1) определяем допуск на отверстие 24 Л 3;
б = +0,045.
Наименьший размер отверстия равен 24 мм;
53
chipmaker.ru
2)	определяем по справочникам припуск на разверты-
вание h = 0,2;
3)	вычисляем размер отверстия после зенкерования
24 — 0,2 = 23,8;
допуск на зенкерование принимаем по 4-му классу точ-
ности, а исполнительный размер отверстия после зенкеро-
вания имеет величину 23,8~°>14;
4)	определяем припуск на зенкерование h = 1,8,
Рис. 18. Построение схемы
операционных припусков
Рис. 19. Схема расположения
операционных припусков при
обработке конических от-
верстий
5) вычисляем размер отверстия после сверления 23,8—•
—‘1,8 = 22, учитывая значительную величину припуска на
зенкерование, допуск на отверстие после сверления можем
принять по 7-му классу точности (практически отверстия
после сверления не контролируются), а размер отверстия
после сверления составит 22J-°-52.
Произведенные расчеты припусков схематично изобра-
жены на рис. 18. Минимальный — гарантированный при-
пуск на операции:
1) развертывание hmin = 24 — (23,8 + 0,14) = 0,06;
2) зенкерование hmin — 23,8— (22+ 0,52) = 1,28;
3) сверление Zimin = 22.
Пример построения схемы расположения припусков
при обработке конических отверстий в сплошном металле
показан на рис. 19. Принятый маршрутный процесс обра-
ботки: 1) сверление отверстия (Dc) в сплошном металле;
2) растачивание (Ор); 3) шлифование до размера готовой
детали (Пд).
54
7. ВИДЫ ЗАГОТОВОК, ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА И ПОДГОТОВКА
К МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
Первой и одной из основных задач при разработке тех-
нологического процесса изготовления детали является вы-
бор способа получения заготовки, так как форма и раз-
меры последней в большой степени определяют ход техно-
логического процесса, рациональное использование мате-
риала и производительность.
Выбор вида заготовки зависит от многих факторов,
а именно: от формы и размеров детали, материала, условий
работы детали й собранной конструкции, обычно оговари-
ваемых техническими требованиями, и вида производства.
Количество изготовляемых деталей и периодичность
их изготовления связаны со временем и затратами на под-
готовку производства. Поэтому при изготовлении мелких
серий деталей целесообразность применения способов по-
лучения заготовок, требующих больших затрат на ос-
настку (штампы, пресс-формы и т. д.), может быть решена
только после технико-экономических расчетов путем со-
поставления вариантов себестоимости готовой детали при
том или другом виде заготовки.
Учитывая вид производства, необходимо стремиться
к выбору способа получения заготовок, обеспечивающего
максимальное приближение ее по форме и размерам
к форме и размерам готовой детали.
Основными способами получения заготовок являются:
литье, ковка, горячая штамповка, холодная штамповка,
изготовление из проката различных сортаментов, сварка,
прессование из неметаллических материалов и из металло-
керамических порошков.
Литье. Этот способ получения заготовок является
одним из наиболее распространенных.
Литье в землю с ручной или машин-
ной формовкой. В условиях единичного или мелко-
серийного производства крупных корпусных деталей стан-
ков или приборов, заготовки отливают в песчаные формы,
полученные ручной формовкой по деревянным моделям.
В серийном и массовом производстве заготовки деталей
средней сложности и величины получают литьем в песча-
ные формы с машинной формовкой по металлическим мо-
делям. В последнем случае точность отливок несколько
выше, чем при ручной формовке.
55
chipmaker.ru
Образование раковин, пор, рыхлостей и других дефек-
тов больше всего наблюдается в верхней части отливки,
поэтому ответственные поверхности деталей необходимо
располагать внизу формы. В зависимости от расположе-
ния детали при формовке и заливке припуски распреде-
ляют неравномерно: с нижней поверхности как более ка-
чественной снимают меньшую величину припуска, чем
с верхней, имеющей раковины и другие дефекты. Вели-
чины припусков на механическую обработку для отливок
в песчаные формы (отливки в землю) регламентированы
для чугунных отливок ГОСТ 1855—55 и для стальных
ГОСТ 2009—55 (зависят от классов точности отливок и
их размеров).
Литье в металлические формы (ко-
киль) применяют в серийном и массовом производстве
деталей средних размеров (из черных и цветных ме-
таллов).
Литье в металлические формы имеет ряд преимуществ
по сравнению с литьем в землю. В этом случае: а) обеспе-
чивается более высокий класс чистоты поверхности и точ-
ности отливок; б) улучшается структура металла вслед-
ствие ускоренного процесса кристаллизации; в) повы-
шается производительность труда при изготовлении отли-
вок; г) небольшие величины уклонов позволяют в отдель-
ных случаях отказаться от механической обработки по-
верхностей.
Несмотря на указанные преимущества, применение
литья в металлические формы ограничивается высокой
стоимостью изготовления форм и сравнительно низкой
их стойкостью (при отливке мелких стальных заготовок
стойкость форм составляет 600—800 шт.).
Литье под давлением применяют для полу-
чения заготовок сложной конфигурации из цветных ме-
таллов и их сплавов. Способ обеспечивает высокое ка-
чество поверхности (\74 — V6), точность (4—5-й класс)
и производительность. Последующую механическую обра-
ботку применяют, как правило, только для ответственных
базовых (привалочных) поверхностей.
Из-за высокой стоимости изготовления стальных пресс-
форм литье под давлением в основном применяют только
в серийном и массовом производстве.
Литье в оболочковые (корковые)
формы применяют для получения заготовок сравни-
тельно небольших размеров (до 100 кг) из черных и цвет-
56
ных металлов. Заготовки, полученные заливкой металла
в оболочковые формы, имеют большую точность и более
чистую поверхность по сравнению с литьем в землю, что
позволяет отказаться от механической обработки поверх-
ностей неответственного назначения или уменьшить при-
пуски на обработку.
Положительным свойством литья в оболочковые формы
является более простая конструкция металлических мо-
дельных плит и соответственно более простая технология
их изготовления, что позволяет изготовлять сравнительно
небольшие партии деталей. В то же время при сборке двух
половин оболочек возможны их смещения относительно
друг друга, что затрудняет механическую обработку отли-
тых заготовок особенно типа тел вращения.
Литье по выплавляемым моделям
широко применяют для отливки небольших деталей (до
2 кг) сложной конфигурации из черных и цветных метал-
лов. Способ обеспечивает 4—5-й класс точности и 4—6-й
класс чистоты поверхности заготовок. Поверхности де-
тали, не являющиеся сопрягаемыми или посадочными, во
многих случаях не требуют механической обработки. Для
обработки точных поверхностей предусматривают при-
пуск небольшой величины, поэтому черновые (обдирочные)
операции по обработке заготовок, полученных по выплав-
ляемым моделям, не производят, а заменяют шлифованием,
зенкерованием и т. д.
Одной из основных операций в получении отливок яв-
ляется изготовление моделей из легкоплавких материа-
лов (парафин, стеарин). Для серийного изготовления де-
талей и соответственно моделей применяют стальные пресс-
формы. При изготовлении небольших партий деталей
пресс-формы делают из легкоплавких сплавов. При необ-
ходимости получения заготовок для изготовления одной
или нескольких деталей сложной конфигурации модель
может быть собрана из отдельных простейших элементов
(прямоугольники, квадраты и т. д.), изготовленных из
легкоплавких материалов (стеарин, парафин, церезин).
Простейшие элементы соединяют в сложные модели с по-
мощью ножа, нагретого на электроплитке. Схема сборки
такой модели показана на рис. 20. Модель для отливки
детали собирают из трех простейших элементов I, II
и III, а фаску на элементе II получают срезанием ножом
части материала. Для сопоставления на рис. 20 штрихо-
выми линиями показана заготовка, т. е. кусок полосы,
57
chipmaker.ru
которую обычно применяют при индивидуальном изготов-
лении такой детали.
Изготовление сборных выплавляемых моделей яв-
ляется трудоемкой операцией, но обеспечивает экономию
металла и главное снижает трудоемкость механической
обработки.
Подготовка литых заготовок к механической обработке.
Высокие требования к качеству поверхности и внешнему
виду деталей измерительных приборов и инструментов,
как правило, вызывают
необходимость производить
дополнительную обработку
литых заготовок перед их
механической обработкой.
Дополнительная обработ-
ка заключается в удалении
остатков литниковой систе-
мы, неровностей и выступов
путем обрубки пневматиче-
скими зубилами, шлифова-
нием с помощью переносных
точил и т. д.
Удаление окалины и при-
Рис. 20. Схема сборки модели
из отдельных элементов
гаров песка, оказывающих
резко отрицательное влияние
на стойкость режущего ин-
струмента, производят обдувкой отливок металлическим
«песком» или дробью, обработкой в гидропескоструйных
аппаратах пли травлением.
Крупные литые заготовки сложной конфигурации перед
их запуском на механическую обработку подвергают кон-
трольной разметке. Назначение контрольной разметки со-
стоит в выявлении соответствия заготовки чертежу от-
ливки. При наличии отклонений размеров заготовки от
чертежа отливки производят перераспределение припусков
таким образом, чтобы готовая деталь вписывалась бы
в заготовку. Контрольная разметка позволяет выявить
годность заготовки или возможность ее использования,
тем самым избежать брака и непроизводительных затрат
времени на дальнейшую механическую обработку.
Ковка. Поковки получают свободной ковкой на моло-
тах или гидравлических ковочных прессах с помощью
простого инструмента и приспособлений: гладилок, об-
жимок, подкладных штампов, пробойников, оправок для
58
раскатки отверстий и т. д. С помощью такой несложной
оснастки удается получить заготовку грубо приближенную
к форме готовой детали, например, заготовки резьбовых
и гладких калибров-пробок крупных размеров изготов-
ляют путем оттяжки хвостовой части калибра свободной
ковкой, а конфигурацию и требуемые размеры оформляют
в подкладном штампе. Поковки резьбовых колец крупных
размеров получают путем осадки исходной заготовки, об-
катки по поверхности наружного диаметра и прошивки
с последующей раскаткой отверстия на оправке.
При определении нормы расхода металла на заготовку
необходимо учитывать не только массу полученной по-
ковки, но и отходы металла на угар при нагреве. Вели-
чина угара составляет примерно 1,5—2% от массы нагре-
ваемого металла. Необходимо также учитывать отходы,
полученные при рубке или отрезке исходных заготовок,
отходы, на «клещевину», а также отходы металла при про-
бивке отверстий (выдра) и т. п.
Горячая штамповка применяется для получения заго-
товок в серийном и массовом производстве и выполняют на
штамповочных молотах или прессах.
Заготовки формуют в открытых и закрытых штампах.
Открытые штампы состоят из двух частей: верхней и ниж-
ней; по линии их разъема делают зазор для выхода из-
лишков металла, образующего облой (заусенец).
В закрытых штампах зазоры для выхода излишков
металла отсутствуют, т. е. осуществляется безоблойная
штамповка. Штамповку в закрытых штампах нельзя про-
изводить из прутка, поэтому исходную заготовку, имею-
щую объем, равный объему готовой детали, подготавли-
вают заранее. Штамповка обеспечивает 5—7-й класс точ-
ности деталей, но из-за сложности процесса ее применяют
только для получения деталей из цветных металлов.
Штамповку в открытых штампах применяют для из-
готовления деталей из стали и цветных металлов. Исход-
ными заготовками могут быть либо прутки из горячека-
таного проката, либо заранее подготовленные заготовки
определенной длины. Использование прутков для штам-
повки деталей позволяет уменьшить отходы металла на
«клещевину».
Для получения деталей сложного профиля и с боль-
шими перепадами по площадям поперечного сечения в раз-
ных местах по ее длине штамповку производят в много-
ручьевых штампах.
59
chipmaker.ru
Штамповка в открытых штампах обеспечивает 7—
9-й класс точности и 3-й класс чистоты.
На рис. 21 показана заготовка резьбового калибра-
кольца после штамповки. Обрезку облоя и пробивку
перемычки в отверстии производят в обрезных штампах
на эксцентриковых прессах. Исходной заготовкой для полу-
чения калибра-кольца является горячекатаный пруток,
от которого отрезают на
пилах или отрубают на
прессах куски определен-
ной длины.
Длину отрезанной за-
готовки L определяют из
равенства объемов штам-
пованной и отрезан-
ной V3 заготовок. Объем
последней с учетом отхо-
дов на облой, перемычки
а
и угара металла должен
Рис. 21 Штампованная заготовка быть несколько увеличен,
резьбовых калибров-колец Величину отходов х на
угар и облой обычно опре-
деляют в процентах от объема штампованной заготовки
и в зависимости от ее конфигурации принимают в пре-
делах от 4 до 8%. Таким образом, длину отрезаемой
заготовки можно определить из равенства Vs — Уш +
+ Уш-^-;так как для заготовок круглого профиля У3 =
nd2 ,
= L, то
4
1,27УШ
Для определения длины заготовки диаметром прутка d
обычно задаются, исходя из условий возможности рубки
или отрезки, способа штамповки и т. д. Правильность
выбора диаметра проверяют по соотношению диаметра
к длине. Для нормального хода процесса штамповки длина
заготовки L не должна быть более (2,54-3) d.
Заготовки очищают от окалины обдувкой дробью, ме-
таллическим «песком» или травлением. Отжиг заготовок
60
Рис. 22. Возможная форма
заготовки при смещении
верхней и нижней частей
штампа
производят в зависимости от марки стали и способов
дальнейшей механической обработки.
Штамповку заготовок, представляющих собой тела вра-
щения, с расположением оси перпендикулярно движению
ползуна пресса, производить
в открытых штампах нерацио-
нально, так как имеющиеся
смещения верхней и нижней
частей штампа на величину е
приводят к искажению формы
заготовки (рис. 22), а следова-
тельно, к увеличению припу-
сков и затруднениям при вы-
полнении токарной обработки
на удар).
Наиболее рациональным спо-
собом изготовления заготовок
типа тел вращения с большим соотношением длины к диа-
метру является горячее прессование по методу «исте-
чения» (штамповка выдавливанием). На рис. 23 показана
схема прессования заготовок цилиндрической формы. Про-
цесс происходит следующим образом: нагретую заго-
а — начало штамповки; б — окончание
товку I (рис. 23, а) предварительно обжимают для разру-
шения и удаления окалины, а затем закладывают в спе-
циальный штамп, матрица 1 (рис. 23, б) которого непре-
рывно охлаждается водой. При перемещении пуансона 2
металл плавно истекает и заполняет полость матрицы,
соответствующую форме заготовки II.
61
chipmaker.ru
Разновидностью штамповки выдавливанием является
прессование по методу «прошивки». При этом методе ме-
талл течет через зазор между пуансоном и матрицей и
заполняет полости матрицы. Очевидно, метод удобен для
изготовления пустотелых заготовок типа стаканов,
гильз и т. п.
Основными преимуществами штамповки выдавлива-
нием являются: достижение высокой точности (примерно
(7—9-й класс), обеспечение концентричности диаметров и
отсутствие облоя. Эти преимущества позволяют значи-
тельно сократить припуски и обеспечить плавную, без-
ударную обработку деталей на токарных станках.
Штамповку на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ)
применяют для изготовления деталей высадкой в штампах
с разъемными матрицами. Многоручьевые матрицы по-
зволяют получать детали сложного профиля (валы с утол-
щениями в середине и на концах, фланцы с буртами,
втулки с глухими и сквозными отверстиями, причем без
штамповочных уклонов по наружным поверхностям).
Одним из современных способов получения заготовок
ступенчатых валов является ротационная ковка. Способ
обеспечивает высокую точность и правильную геометри-
ческую форму заготовки, но из-за необходимости приме-
нения специальных машин для ротационной ковки широ-
кого распространения в инструментальной промышлен-
ности пока не получил.
Чеканка, т. е. калибровка штампованных или механи-
чески обработанных заготовок применяется для повыше-
ния точности размеров, уменьшения шероховатости по-
верхности и в частном случае для образования рельефных
рисунков, окантовок и т. п.
Чеканочные работы делят на три вида: а) плоскостная
чеканка, т. е. обжим параллельных плоскостей заготовки;
точность, достигаемая при плоскостной чеканке, состав-
ляет 0,1—0,4 мм; б) объемная чеканка, т. е. обжим заго-
товки по всем поверхностям заготовки; объемную чеканку
стальных заготовок производят в открытых штампах, за-
готовок из цветных металлов — как в открытых, так и
в закрытых штампах; в) комбинированная чеканка, т. е.
чеканка по объему с последующим обжатием по плоскостям.
В основе всех видов чеканочных работ лежит обжатие
заготовки в холодном состоянии, но при этом, даже при
сравнительно небольших припусках и соответственно де-
формациях (0,1—0,6 мм), требуется применение больших
62
усилий и прессов большой мощности. Величину усилия,
необходимого для выполнения чеканочных работ, опре-
деляют по формуле
Р = Fq,
где /' — площадь проекции заготовки на плоскость
штампа в м2;
q — удельное давление в Н/м2.
Величина удельного давления зависит от пластических
свойств металла и ориентировочно принимается: для пло-
скостной чеканки стали от 1300 до 2000 МН/м2 и объем-
ной от 2000 до 4000 МН/м2.
Для уменьшения усилий чеканку заготовок в некото-
рых случаях выполняют в нагретом состоянии. Стальные
заготовки нагревают до 500—550° С, т. е. до момента на-
чала интенсивного образования окалины.
Для обеспечения требуемого класса чистоты поверх-
ности заготовки перед чеканкой должны быть тщательно
очищены от окалины путем обдувки металлической дробью,
галтовкой или травлением.
Холодная штамповка является одним из самых высоко-
производительных методов получения заготовок для дета-
лей измерительных инструментов и приборов.
Наиболее распространенными способами холодной
штамповки являются вырубка и пробивка, которые при-
меняются также в качестве окончательной обработки де-
талей, не требующих механической обработки, например
шайб, фурнитуры к футлярам и т. д. Дальнейшая обра-
ботка таких деталей заключается в удалении заусенцев
и зачистке поверхностей путем галтовки или подводного
шлифования.
Вырубные штампы независимо от их конструкции со-
стоят из двух основных частей: матрицы 1 и пуансона 2
(рис. 24, а). Для уменьшения износа пуансона и исклю-
чения возможности его заклинивания в процессе штам-
повки между матрицей и пуансоном всегда должен быть
зазор. Величина зазора зависит от толщины и механиче-
ских свойств металла. Чем больше толщина и твердость
металла, тем больше должен быть зазор, и, наоборот, чем
тоньше и мягче металл, тем меньше должен быть зазор.
Из-за зазоров при штамповке возникают сложные де-
формации и вырубаемые детали (рис. 24, б) имеют ряд
дефектов (искривление плоскостей, сколы на боковых по-
верхностях и утяги).
63
chipmaker.ru
Искривление вырубленных заготовок небольших раз-
меров может быть устранено правкой их в холодном со-
стоянии на фрикционных прессах между гладкими пра-
вочными бойками.
Правка тонких заготовок больших размеров между пло-
скими бойками не обеспечивает плоскостности, так как
даже при применении больших усилий металл заготовки
за счет пружинных свойств стремится сохранить свое со-
стояние и стрела прогиба f остается почти без изменения
(рис. 25, а). Для правки тон-
ких деталей больших разме-
Рис. 24. Схема холодной штампов-
ки-вырубки
Рис. 25. Правка плоскостей:
а — плоскими бойками; б —*
рифлеными
ров применяют рифленые бойки (рис. 25, б), обеспечи-
вающие за счет перераспределения деформаций значи-
тельно более высокую плоскостность, чем плоские бойки.
Остающиеся на поверхностях заготовки вмятины от риф-
лей, имеющие глубину примерно 0,05—0,1 мм, вполне
компенсируются величиной припуска и удаляются при
последующем шлифовании.
При механической обработке (в основном шлифованием)
плоскостей штампованных заготовок необходимо учиты-
вать, что утяги всегда находятся на стороне заготовки,
обращенной к матрице. Поэтому припуск на сторону,
имеющую утяг, должен быть больше припуска на сторону,
не имеющей утяга.
На стойкость вырубных штампов, кроме указанных за-
зоров, большое влияние оказывает конфигурация выру-
баемой заготовки, т. е. ее размеры и наличие плавных
сопряжений поверхностей.
64
На рис. 26, а показана деталь, которую желательно
получить вырубкой из полосы. Практически указанную
форму детали получить невозможно вследствие быстрого
износа острых кромок пуансона. Поэтому наличие радиу-
сов, скругляющих острые кромки, является обязатель-
ным, и форма заготовки, которую можно практически по-
лучить штамповкой, примет вид, показанный на рис, 26, в.
На рис. 26, б показана форма детали—штанги штанген-
циркуля 125 мм, которую желательно получить штампов-
кой. Очевидно, в точках А и Б износ пуансона произойдет
очень быстро и дорогостоящий вырубной штамп придет
Рис. 26. Холодная штамповка:
а и б — Детали: виг — заготовки, получаемые штамповкой
в негодность. Использование высокопроизводительного ме-
тода штамповки для получения указанной заготовки воз-
можно только при изменении ее формы, обеспечивающей
экономически выгодную стойкость штампов. Например,
форму заготовки можно изменить путем введения допол-
нительного припуска (рис. 26, г), что позволяет ввести
необходимые закругления.
Изготовление заготовок из проката. Несмотря на боль-
шое количество разнообразных способов получения заго-
товок, наибольшее применение при изготовлении деталей
приборов и инструментов находят заготовки из прокатан-
ного металла.
Горячекатаный прокат поставляется по
стандарту в прутках длиной 4—8 м обычной и повышенной
точности. Поверхность горячекатаного проката грубая и
по стандарту может иметь обезуглероженный слой, ве-
личина которого устанавливается в зависимости от диа-
метра или размеров проката.
Горячекатаный прокат является основным исходным
материалов для изготовления поковок и штамповок,
а также находит широкое применение при изготовлении
деталей иа металлорежущих станках. Наиболее рацио-
65
chipmaker.ru
нально использование горячекатаного проката для изготов-
ления деталей, форма которых приближается к принятому
профилю проката. Обработку такого проката обычно осу-
ществляют на металлорежущих станках, имеющих уни-
версальные зажимные устройства (патроны, тиски и т. п.).
Использование горячекатаного проката для изготовления
деталей на токарных автоматах всех типов недопустимо,
так как грубые допуски не позволяют правильно устанав-
ливать цанги на требуемый размер, что может привести
к поломке механизма подач станка или к поломке инстру-
мента и расстройке станка.
Калиброванный (холоднотянутый)
прокат выпускается круглого, квадратного и шести-
гранного профиля в прутках длиной 4—8 м.
По ГОСТ 7417—57 круглую калиброванную сталь из-
готовляют с точностью 2а класса (диаметрами 3—30 мм),
3 и За классов (диаметрами 3—65 мм) и 4 и 5-го классов
(диаметрами 3—100 мм). Поверхность калиброванной
стали чистая, обезуглероженный слой допускается зна-
чительно меньший, чем для горячекатаной стали.
Калиброванную сталь 4 и 5-го классов точности исполь-
зуют для изготовления деталей на автоматах и револьвер-
ных станках, а также для изготовления деталей с разме-
рами, близкими к размерам калиброванной стали. Ка-
либрованную сталь классов точности 2а—За применяют
для изготовления деталей без обработки или только с по-
следующим шлифованием.
Круглая сталь повышенной отделки поверх-
ности и повышенной точности поставляется в прутках
длиной до 3 до. Поверхность таких прутков после бесцен-
трового шлифования или дополнительного полирования
имеет блестящий серебристый блеск и поэтому называется
серебрянкой. Серебрянка по стандарту изготовпяется
3 и 4-го классов точности, а по качеству отделки поверх-
ности делится на три группы: В — грубошлифоваиная
4-го класса точности; Б — тонкошлифованная — 3 и
4-го классов точности и А — полированная 3-го класса
точности.
Торговые сорта серебрянки изготовляют металлурги-
ческие заводы из стали У7—У13А. Серебрянку из других
сталей изготовляют только по отдельным заказам.
Серебрянку используют в основном для изготовления
деталей без обработки по диаметру или с применением
только шлифования после термической обработки.
66
Для осуществления устойчивого технологического про-
цесса горячекатаный и калиброванный прокат перед его
разрезкой или непосредственно механической обработкой
необходимо править. Серебрянка в правке не нуждается,
так как кривизна ее в состоянии поставки незначительна,
а упаковка исключает искривление прутков при транс-
портировке.
Правку осуществляют на правильных станках, прин-
цип работы которых заключается в следующем: пруток
проталкивают между несколькими роликами, при этом
г)
ролики устанавливают так, чтобы вызвать остаточную де-
формацию за счет перегиба оси заготовки в направлении
кривизны.
Правка проволоки, поступающей на завод в мотках
(бунтах), может быть выполнена на станке с вращающимся
барабаном, в котором установлены ролики для правки
по указанному ранее принципу. Правку осуществляют
следующим образом: во время вращения барабана
(рис. 27, а) направление изгиба проволоки беспрерывно
меняется, й при осевом перемещении проволоки происходит
ее правка. При отсутствии специального стайка проволоку
в мелкосерийном производстве правят, протягивая ее
через изогнутую трубку (рис. 27, б), вращение которой
передается от шпинделя токарного станка.
Правку пруткового материала производят на правиль-
ных станках. На рис. 27, в показана схема правки, осу-
ществляемой между роликами, при этом прутку сообщают
поступательное движение. Правящие ролики устанавли-
вают в двух перпендикулярных друг к другу плоскостях.
На рис. 27, г показана схема правки роликами, имею-
67
chipmaker.ru
щими форму гиперболоида вращения. Ролики устанавли-
вают в раме, при вращении которой они выпрямляют
пруток и одновременно перемещают его в осевом направ-
лении. Данный способ не нашел широкого распростране-
ния из-за сложности наладки и недостаточной жесткости
станка для правки прутков крупных диаметров.
Сварка. Из существующих способов сварки наиболее
распространенными при изготовлении деталей приборов
Рис. 28. Схемы сварки:
а и б — стыковая свар-
ка; в — сварка трением
и инструментов являются следую-
щие.
Газовая и электрод у-
говая сварка применяемся
при изготовлении корпусных дета-
лей, станин приборов, стоек, крон-
штейнов и т. п. Получение сварных
заготовок в мелкосерийном и инди-
видуальном производстве имеет зна-
чительное преимущество по сравне-
нию с литыми заготовками, так как
в стоимость последних входит стои-
мость изготовления моделей. Кроме
того, сроки на подготовку произ-
водства при изготовлении сварных
деталей значительно меньше, чем
- литых.
Точечная сварка — высокопроизводительный
способ, применяемый в основном для сварки различных
кожухов, крышек и других деталей из листового мате-
риала толщиной примерно до 6 мм. К недостатку способа
следует отнести небольшие провары на поверхности де-
тали, что требует последующей механической обработки
или для внешних поверхностей — шпаклевания неров-
ностей.
Стыковая сварка применяется в основном
для соединения заготовок типа валиков или труб из оди-
наковых и различных сталей. Для сварки (рис. 28, а)
соединяемые части заготовки закрепляют в контактных
губках сварочной машины и после нагрева осаживают
в осевом направлении с помощью механизма подач. При
осадке часть металла под давлением выжимается и обра-
зует по окружности облой (грат). При сварке заготовок
разного сечения вследствие разного сопротивления разо-
грев свариваемых заготовок происходит неодинаково, по-
этому на заготовке большого сечения обтачивают шейку
68
на длину 5—20 мм диаметром, равным диаметру второй
заготовки (рис. 28, б).
Сварка трением. Сущность сварки трением за-
ключается в нагреве за счет трения поверхностей соединяе-
мых частей заготовки и осадки их после нагрева, при этом
происходит диффузия металла и образуется прочное со-
единение.
Тепло, необходимое для нагрева свариваемых поверх-
ностей, образуется за счет трения при быстром вращении
одной части заготовки относительно другой. Осадку про-
изводят после нагрева и останова вращения шпинделя
с деталью. Усилие осадки составляет ?«200 МН/м2. Сварку
трением применяют для соединения как стальных, так
и цветных металлов и осуществляют на специальных ма-
шинах, а в отдельных случаях — на обычных токарных
станках.
На рис. 28, в показана заготовка круглого калибра-
пробки, сваренной из двух частей: измерительной части /
из стали X; ШХ15, полученной отрезкой абразивными
кругами из прутка, и хвостовой части 2 из стали
40—50, полученной рубкой прутка на прессе при помощи
штампа.
Вакуумная сварка обеспечивает безокисли-
тельный нагрев и применяется для соединения ответствен-
ных деталей приборов и измерительных инструментов,
например для соединения твердосплавных пластин со
сталью при изготовлении концевых мер длины, армиро-
ванных твердым сплавом.
8. ПОНЯТИЕ О ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Трудоемкость изделия, так же как и величина затрат
на материалы, используемые для его изготовления, опре-
деляется технологическим процессом. Технологический
процесс, в свою очередь, в большой степени зависит от
технологичности изделия, т. е. соответствия его кон-
струкции и отдельных деталей требованиям и возмож-
ностям производства.
Под технологичностью изделия следует понимать кон-
струкцию, состоящую из простых сборочных единиц, удоб-
ных для выполнения работ по их сборке, и деталей, форма
которых является наиболее простой и позволяющей при
изготовлении использовать высокопроизводительные спо-
собы получения заготовок и механической обработки.
69
chipmaker.ru
Ниже перечислены основные требования к технологич-
ности литых заготовок.
1.	Для удобства выполнения механической обработки
отливки должны иметь поверхности, используемые в ка-
честве установочных. При отсутствии таких поверхностей
необходимо предусматривать специальные технологиче-
ские приливы, бобышки и т. д.
2.	По условиям технологии литейного производства
отливки должны иметь уклоны поверхностей, перпенди-
кулярных к плоскости разъема форм — большие для вну-
тренних поверхностей и меньшие для наружных. Для вы-
полнения этих условий и исключения механической обра-
ботки нерабочих поверхностей в конструкции детали
должны быть заранее предусмотрены уклоны. Величина
таких уклонов, называемых конструкторскими, зависит
от метода получения отливок и размеров детали, например,
для отливок в песчаные формы деталей с высотой от 25 до
500 мм уклоны принимаются от 1/10 до 1/20.
Формовочные уклоны, т. е. уклоны, не оговорен-
ные на чертеже детали, выполняются в соответствии
с ГОСТ 3212—57.
3.	Конструктивное оформление отливок должно исклю-
чать резкие переходы — плавность сопряжений поверх-
ностей обеспечивается закруглениями определенного ра-
диуса.
4.	Для обеспечения качества отливок необходимо по
возможности исключать резкие переходы толстостенных
частей в тонкостенные и предусматривать равные толщины
стенок.
Минимальная толщина стенок при отливке в песчаные
формы принимается для чугуна 3 мм, для стали 5 мм.
5.	Необходимо избегать требований, вызывающих не-
обходимость механической обработки поверхностей литой
заготовки, не связанных точными размерами с основными
поверхностями и не влияющими на внешний вид детали.
Также необходимо учитывать, что верхняя поверхность
отливки всегда имеет худшее качество, чем нижняя.
6.	В мелкосерийном и индивидуальном производстве,
исходя из условия экономичности, выгоднее вместо отли-
вок применять сварные заготовки или заготовки, соединен-
ные склеиванием отдельных элементов деталей.
Технологичность деталей, заготовки которых получают
горячей штамповкой, обеспечивается соблюдением сле-
дующих основных условий:
70
а)	для удобства удаления заготовки из штампа не-
обходимо предусматривать уклоны поверхностей в пло-
скости, перпендикулярной к плоскости разъема штампов.
Величину уклонов для наружных поверхностей принимают
в пределах от 1/10 до1/? (^«5— 8°), а для внутренних — от
V? до V6 (~8- 12°);
б)	для нормального заполнения полостей штампов все
пересечения поверхностей должны иметь скругления мак-
симально допустимого для данной заготовки радиуса;
в)	необходимо избегать резкой разницы в площадях
поперечного сечения по всей длине детали, так как иначе
возможны излишние потери металла на облой или при-
ходится применять дорогостоящие многоручьевые штампы.
Технологичность конструкций деталей, для изготов-
ления которых предполагается использование холодной
штамповки-вырубки, обеспечивается:
а)	наличием скруглений как внутренних, так и внеш-
них пересекающихся поверхностей [величина скруглений
принимается равной (0,5 <-0,9) В, где В — толщина выру-
баемой заготовки];
б)	при определенном соотношении между отдельными
конструктивными размерами заготовки практически уста-
новлено, что минимальный диаметр пробиваемых отвер-
стий в стальных заготовках равен (0,6-ь0,7) В, а в за-
готовках из цветных металлов—(0,9<-1,5) В.Минималь-
ная ширина вырубаемой заготовки примерно равна 1,5В.
Технологичность конструкций деталей, подвергаю-
щихся механической обработке, обеспечивается за счет:
а) наличия надежной и удобной базовой поверхности, по
возможности совпадающей с конструкторской базой (в не-
которых случаях заготовки делают с технологическими
приливами, предназначенными только для установки за-
готовки при ее механической обработке); б) доступности
подвода режущего инструмента к обрабатываемой по-
верхности; в) проектирования отверстий, соответствую-
щих нормальному ряду диаметров; г) жесткости детали,
исключающей деформацию ее в процессе обработки; д) на-
личия в конструкциях деталей канавок для выхода ин-
струмента [ширину канавок принимают по возможности
одинаковой, что позволяет уменьшать количество инстру-
ментов (резцов), устанавливаемых на станке]; е) умень-
шения номенклатуры марок стали и прочих материалов,
применяемых для изготовления различных деталей, что
значительно облегчает подготовку производства.
71
chipmaker.ru
9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Проектирование технологических процессов изготов-
ления деталей является важной составной частью под-
готовки производства, так как установление наиболее
рационального и экономичного способа получения заго-
товок и их обработки во многом способствует быстрому
освоению изготовления деталей и выполнению заданной
производственной программы.
Техническая подготовка производства по выпуску из-
делий заключается в разработке технологических процес-
сов изготовления отдельных деталей и технологии сбороч-
ных работ, подготовке чертежей — оснастки, т. е. раз-
работке конструкций специальных приспособлений, ре-
жущего и измерительного инструмента, составлении всех
необходимых спецификаций на заготовки, полуфабри-
каты и материалы.
Исходными данными для проектирования- технологи-,
ческих процессов являются:
1)	сборочные чертежи изделия и узлов, чертежи на
отдельные детали, технические требования, предъявляе-
мые к собранному изделию и отдельным узлам, программа
испытания и условия приемки, чертежи упаковки, тех-
нические условия на упаковку и хранение;
2)	производственная программа (объем производства)’,;
3)	паспортные и эксплуатационные данные оборудо-
вания.
Проектирование технологического процесса изготов-
ления деталей включает решение следующих вопросов:
1)	анализ технологичности изделия, который заклю-
чается в проверке конструкции деталей с точки зрения
возможности изготовления, использовании экономически
выгодных заготовок и методов обработки. Все предпола-
гаемые улучшения технологичности деталей обсуждаются
вместе с конструктором и при условии сохранения ка-
чества изделия вносятся соответствующие изменения в ра-
бочие чертежи изделия;
2)	установление вида производства;
3)	выбор вида заготовки;
4)	составление маршрутного технологического про-
цесса, который представляет собой последовательность
выполнения всех операций по изготовлению детали.
В зависимости от вида производства и от характера
продукции проектирование технологического процесса мо-
72
жет осуществляться двумя методами — путем концен-
трации или дифференциации операций. Концентрация опе-
раций характеризуется объединением нескольких про-
стых операций в одну сложную, выполняемую на одном
станке. Дифференциация, наоборот, представляет собой
расчленение одной операции на несколько более про-
стых.
Оба метода обладают преимуществами и недостатками,
например, при концентрации операций уменьшается трудо-
емкость и количество потребного оборудования, очевидно
уменьшается и потребность в производственной площади,
но одновременное выполнение сложных операций, состоя-
щих из большого количества переходов, требует примене-
ния сложного оборудования (автоматов, агрегатных и дру-
гих станков). Кроме того, обслуживание сложноео обору-
дования требует наладчиков высокой квалификации и уве-
личения обслуживающего персонала. Из сказанного сле-
дует, что стремление к концентрации операций сопрово-
ждается увеличением накладных расходов.
Метод дифференциации позволяет применять более про-
стое и дешевое оборудование и соответственно использо-
вать рабочих, наладчиков и технический обслуживающий
персонал более низкой квалификации. Более простые опе-
рации и оборудование дают. возможность осуществить
быстрый перевод производства на изготовление новых
изделий, так как требуют меньших затрат средств и вре-
мени на изготовление оснастки, чем в производстве с кон-
центрированными операциями. К недостаткам этого ме-
тода следует отнести несколько большее количество по-
требного оборудования и соответственно занимаемой им
площади.
Выбор того или иного метода зависит прежде всего от
вида производства и устойчивости конструкций изделий,
т. е. отсутствия предполагаемых принципиальных изме-
нений конструкций в течение длительного периода вре-
мени, иначе при частой смене конструкции изделия при-
дется часто заменять все сложное специальное оборудо-
вание и оснастку, затраты на которые во многих случаях
могут не окупиться.
На инструментальных заводах обычно применяют оба
метода. При изготовлении серий изделии, конструкции
которых по разным причинам в течение короткого проме-
жутка времени предполагается изменить, применяют диф-
ференциацию процессов. При изготовлении изделий, устой-
73
chipmaker.ru
чивых по конструкции (микрометры, штангенциркули),
преимущества имеет концентрация операций.
При установлении последовательности операций не-
обходимо руководствоваться следующими соображениями:
а)	снятие большого слоя металла необходимо произ-
водить в два приема, отделяя черновые (обдирочные) опе-
рации от чистовых;
б)	первой операцией, как правило, является обработка
таких поверхностей заготовки, которые в дальнейшем бу-
дут приняты в качестве базовых;
в)	от предварительно обработанной базовой поверхно-
сти производится черновая обработка других поверхностей.
При такой последовательности обработки скрытые дефекты
заготовки (раковины, заковы, трещины и т. п.) выявля-.
ются в начале процесса и принимается решение о способах
ликвидации дефектов или о забраковке заготовки;
г)	все чистовые и отделочные операции (шлифование,
развертывание, доводка и т. д.) следует производить
в конце технологического процесса, за исключением осо-
бых случаев, предусматривающих создание точных баз
для дальнейшей обработки. Например, точную обработку
отверстий в тонкостенных деталях типа втулок, гильз и
т. п. применяют для последующей обработки наружных по-
верхностей с установкой детали по отверстию на оправке.
Точная обработка отверстий (как правило, только двух)
в корпусных деталях может предшествовать ряду черно-
вых операций при условии принятия обработанных отвер-_
стий в качестве базовых во всех последующих операциях;
д)	при обработке деталей с недостаточной жесткостью
следует обрабатывать те поверхности, при снятии при-
пуска с которых в наименьшей степени снижается жест-
кость; например, при обработке ступенчатых валов с не-
достаточной жесткостью необходимо обрабатывать сна-
чала ступени вала, имеющие большие диаметры, а затем —
меньшие.
Проектирование технологических процессов нераз-
рывно связано с оборудованием как главным фактором,
обеспечивающим производительность и качество обра-
ботки. Выбор оборудования для выполнения каждой опе-
рации прежде всего зависит от вида производства. В мелко-
серийном и серийном производстве, как правило, приме-
няют станки, обладающие достаточно широкой универ-
сальностью и возможностями быстрой переналадки на из-
готовление различных деталей. В крупносерийном и мас-
74
совом производстве наряду со станками общего назначе-
ния широко используются автоматы, полуавтоматы, агре-
гатные и специальные станки. Специальные станки обычно
предназначаются для выполнения только одной операции.
Учитывая высокую стоимость проектирования и изготов-
ления, их применяют только при экономической целе-
сообразности или необходимости расшивки узких мест и
поддержания требуемого ритма работ.
Выбранные для выполнения технологических операций
станки должны быть максимально использованы по мощ-
ности. Рациональное использование мощности станков
определяется коэффициентом kN, представляющим собой
отношение эффективной мощности к мощности на шпин-
деле станка, т. е.
h __
где N3 — эффективная мощность на резание;
Уд — мощность двигателя станка;
т] — к. п. д. станка.
Использование станков по мощности считается высоким
при kN = 0,8-i-l и достаточно хорошим при kN = 0,64-0,8.
Типовые технологические процессы. При подготовке
серийного и мелкосерийного производства деталей на
проектирование технологических процессов с разработ-
кой чертежей оснастки и ее изготовление затрачивают
много времени. Одним из способов упрощения и ускорения
проектирования технологических процессов является при-
менение типовых технологических процессов, т. е. созда-
ние таких процессов, которые были бы одинаковыми для
изготовления различных деталей.
Создание типовых процессов осложняется большим
разнообразием форм и размеров деталей, разнообразием
средств производства, которыми располагают предприятия,
а также различными навыками и технической культурой.
Типовые технологические процессы создают на основе
классификации деталей, подлежащих механической обра-
ботке, по принципу схожести их конфигурации и техно-
логических процессов изготовления (например, класс ва-
лов, класс втулок и т. д.). Каждый класс подразделяется
на группы деталей, обладающих общими признаками,
(например, валы гладкие ступенчатые, валы, имеющие
шпоночные пазы, шлицевые валы и т. д.). Классифицируя
таким образом детали, можно получить группы типовых
75
chipmaker.ru
деталей, достаточно схожих между собой по применяемым
для их изготовления методам обработки, и, очевидно,
можно разработать типовой технологический процесс на
каждую группу деталей.
Применение типовых технологических процессов по-
зволяет резко сократить время на техническую подготовку
производства и количество применяемых приспособлений
и инструментов.
Технологическая документация. Изготовление деталей
и их сборку осуществляют по технологической докумен-
тации, регламентирующей весь ход производственного про-
цесса. На основе технологической документации произ-
водят все технологические расчеты, необходимые для вы-
полнения заданной программы производства, т. е. расчет
потребного количества материалов и полуфабрикатов,
определение количества оборудования, рабочих инстру-
ментов и т. д.
Вид производства определяет глубину проработки тех-
нологических процессов и соответственно технологиче-
скую документацию. В мелкосерийном производстве при
наличии рабочих высокой квалификации нерентабельно
разрабатывать технологический процесс с подробным из-
ложением содержания каждой операции, поэтому техно-
логический процесс разрабатывают только маршрутный.
Маршрутная технологическая карта такого процесса со-
держит краткое изложение последовательности процесса
по операциям с указанием оборудования, припусков и
в отдельных случаях специальной оснастки.
В серийном и крупносерийном производстве применяют
развернутые операционные технологические карты меха-
нической обработки. В таких картах приводится: 1) опе-
рационный эскиз с указанием баз, размеров, допусков,
классов чистоты обрабатываемых поверхностей и располо-
жения режущих инструментов; 2) изложение содержания
операции с указанием установов и переходов; 3) оборудо-
вание; 4) применяемый по переходам режущий и измери-
тельный инструмент и другая оснастка; 5) расчетные раз-
меры, режимы резания и нормы времени.
Заполнение технологических карт необходимо вести
с учетом следующих рекомендаций:
1.	Текст должен быть четким, кратким и соответство-
вать установившейся терминологии.
2.	Выполняемая операция должна быть представлена
эскизом обрабатываемой детали. Основные положения по
76
оформлению эскизов: а) обрабатываемую деталь на эскизе
показывают так, как видит ее рабочий при обработке на
станке; б) масштабы при изображении эскизов можно не
выдерживать. Для того чтобы у рабочего создалось четкое
представление о конфигурации детали, обязательно соблю-
дают пропорциональность изменения размеров эскиза де-
тали; в) размеры на эскизе проставляют по правилам, уста-
новленным стандартами, и только на тех поверхностях,
которые обрабатываются в данной операции. В некоторых
случаях на эскизе проставляют габаритные или другие не-
обходимые размеры детали (как справочные); г) на опера-
ционном эскизе показывают форму детали, полученную
после осуществления данной операции; д) при обработке на
токарных автоматах или револьверных станках эскизы вы-
полняют по переходам, что обеспечивает более четкое пред-
ставление о характере обработки; е) поверхности, подвер-
гающиеся обработке в данной операции, на экскизе обо-
значают сплошными основными линиями толщиной s =
= 0,6-ь 1,5 мм или красными линиями (на учебных эски-
зах), все остальные поверхности детали обозначают более
тонкими линиями толщиной от до ж) на эскизе
должны быть указаны поверхности детали, принятые в ка-
честве базовых.
3.	Режущий инструмент изображают схематически,
причем все направления его движения указывают стрел-
ками. Рекомендуется указывать положение режущего ин-
струмента в конце перехода. Такое изображение инстру-
мента не всегда удобно для производства, так как затруд-
няет простановку размеров и делает эскиз менее четким.
Поэтому режущий инструмент допускается изображать
в начале перехода, но обязательно в том положении от-
носительно детали, в котором видит его рабочий. При
оформлении эскизов обработки на токарных автоматах
режущий инструмент должен быть изображен обязательно
в конце рабочего хода, так как это необходимо для расчета
величины рабочего хода и определения размеров кулачков.
В крупносерийном и массовом производстве для более
детальных расчетов составляют дополнительные инструк-
ционно-нормировочные карты, отличающиеся от техно-
логических карт более подробным расчетом времени и ука-
заниями по настройке станков: положение рукояток ме-
ханизмов настройки станка на требуемые режимы работы;
сменные зубчатые колеса и т. п.
77
chipmaker.ru
Глава II
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
И ПРИБОРОВ	____
Chlpmaker.ru
1. ОТРЕЗКА ЗАГОТОВОК
Исходным материалом для изготовления любых дета-
лей, за исключением отливок, является прокатанный или
кованый металл различных сортаментов и размеров.
Длина поставляемых прутков в соответствии с существую-
щими стандартами колеблется в пределах 2—8 м, поэтому
такие прутки приходится разрезать на части, удобные
как для механической обработки, так и для изготовления
заготовок ковкой или штамповкой.
Выбор способа отрезки определяется двумя факторами:
получением наибольшей производительности и обеспече-
нием качества отрезки, т. е. прямолинейностью и перпен-
дикулярностью торцов к оси. Принимая тот или иной
способ отрезки, необходимо учитывать требования даль-
нейшей обработки заготовок и возможности способов от-
резки.
Газовая резка осуществляется за счет частичного выго-
рания и главным образом расплавления металла, выдувае-
мого струей кислорода. Происходящее при этом некоторое
оплавление кромок реза повышает твердость поверхност-
ного слоя, величина которого зависит от марки стали.
Разрезку обычно осуществляют по предварительной
разметке (мелом) заготовок, а при использовании копиро-
вальных установок можно производить вырезку сложных
контуров из толстолистовой или полосовой стали.
Газовая резка является простым и сравнительно деше-
вым способом отрезки металла, но вследствие низкого
класса чистоты поверхности реза и необходимости при-
менения отжига (или увеличения припусков для работы
«под твердую кромку») применяется в основном для пред-
варительного раскроя толстолистового металла или для
разрезки крупногабаритных заготовок.
78
Рубка заготовок различных профилей на прессах обе-
спечивает наиболее высокую производительность. Основ-
ным недостатком, препятствующим широкому распростра-
нению рубки заготовок, являются сколы и утяги (рис. 29),
возникающие вследствие сложной деформации металла.
Величина утяга и скола зависит от марки стали отрубае-
мой заготовки и от конструкции и качества штампов.
Рубку на прессах применяют для получения заготовок
деталей, имеющих такую форму, при которой утяги и
сколы не имеют практического значения. Рубку исполь-
зуют также для получе-
ния заготовок под после-
дующую горячую штам-
повку.
Отрезка листового и
полосового металла. От-
резка заготовок прямоли-
нейной формы может осу-
ществляться на гильотин-
ных или пресс-ножницах. рис 29. Форма заготовок после
Наиболее распространен-	рубки
ной является отрезка на
гильотинных ножницах, позволяющих производить отрезку
листового и полосового материала толщиной до 12 мм.
Разрезка пруткового материала на приводных ножов-
ках осуществляется ножовочным полотном, которое со-
вершает возвратно-поступательное перемещение от меха-
нического привода. Режущие зубья ножовочного полотна
направлены в одну сторону, поэтому полотно прижимается
под определенным давлением к заготовке только во время
рабочего хода. При обратном ходе с целью исключения
трения задней грани зубьев о металл полотно приподни-
мается гидравлическим механизмом.
Преимуществом отрезки на приводных ножовках яв-
ляется простота обслуживания, позволяющая одновре-
менно работать на нескольких (5—6) станках, а также не-
большая ширина пропила (толщина ножовочных полотен
2—3 мм), что уменьшает отход металла в стружку.
К недостаткам относятся низкая производительность
и возможность получения косого среза вследствие недо-
статочной жесткости инструмента, что требует увеличе-
ния припусков на подрезку торцов.
Отрезку на приводных ножовках применяют в основном
в индивидуальном и мелкосерийном производстве. В серий-
79
chipmaker.ru
ном производстве применяют иногда отрезку на при-
водных ножовках для прутков небольших диаметров
до 25 мм), так как отрезка таких прутков на дисковых
пилах затруднительна вследствие вибрации прутков и
возможной поломке зубьев пилы.
Отрезка дисковыми пилами. Отрезные станки с диско-
выми пилами широко применяют для отрезки заготовок
различного профиля и сечения.
Рис. 30. Схемы раз-
резки дисковой пи-
лой:
а — одного прутка;
б — пакета прутков
(d — диаметр разре-
заемого прутка; I —
длина обрабатывае-
мой поверхности; —
величина врезания
пилы; Z2 — величина
перебега)
Производительность отрезки заготовок дисковыми пи-
лами значительно выше, чем на приводных ножовках. К не-
достаткам отрезки дисковыми пилами относятся низкий
класс чистоты поверхности реза (V1—\?3) и широкий
прорез, так как толщина дисковых пил в зависимости от
их диаметра составляет 5—8 мм. Последнее обстоятельство
ограничивает применение отрезки дисковыми пилами за-
готовок типа колец, дисков и т. д., так как отход металла
в стружку только за счет отрезки будет чрезвычайно боль-
шим и может в зависимости от соотношения диаметра к тол-
щине отрезаемой заготовки составить 25—40%.
Разрезку прутков крупных размеров или сложной
формы (швеллера, таврового сечения и т. д.) производят
обычно по одной штуке, разрезку прутков мелких и сред-
них диаметров с целью повышения производительности
производят пакетом из нескольких прутков. Схемы раз-
резки пруткового металла показаны на рис. 30.
80
Отрезка на токарных станках. Использование обычных
токарно-винторезных станков для отрезки заготовок сле-
дует считать вообще экономически нецелесообразным.
Кроме того, по условиям техники безопасности категори-
чески запрещается отрезать заготовки из пруткового мате-
риала, выступающего из конца шпинделя. Иногда отрезку
заготовок на токарных станках можно применять в еди-
ничном производстве при условии предварительной раз-
резки пруткового материала другими способами на куски,
не превышающие длину шпинделя токарного станка.
Отрезка на токарно-отрезных станках. Основным до-
стоинством является высокое качество поверхности, отре-
заемой заготовки, обеспечение перпендикулярности торца
к оси, а при отрезке заготовок из труб и высокая произ-
водительность, так как в последнем случае путь инстру-
мента равен толщине стенки трубы (без учета врезания
и перебега).
При отрезке на токарных станках скорость резания
является переменной величиной, изменяясь от расчетной
до нуля по мере приближения отрезного резца к оси. Для
поддержания в какой-то мере постоянной скорости реза-
ния отрезные станки снабжают вариаторами, позволяю-
щими увеличивать частоту вращения при приближении
резца к оси заготовки.
Очевидно, при любом увеличении частоты вращения
шпинделя скорость резания при приближении резца к оси
стремится к нулю, резание прекращается и под давлением
резца перемычка, соединяющая пруток с отрезаемой за-
готовкой, ломается, оставаясь на отрезаемой заготовке.
В дальнейшем оставшийся выступ необходимо удалить
путем подрезки торца.
Отрезка на токарно-револьверных станках. Токарно-
револьверные станки имеют специальное устройство, по-
зволяющее обрабатывать прутковый материал и произ-
водить отрезку. Преимущества и недостатки отрезки на
револьверных станках полностью аналогичны отрезке на
токарно-отрезных станках. Способ применяется для от-
резки заготовок небольших диаметров (^до 25 мм) от
прутков круглого, шестигранного и других профилей.
Отрезка фрикционными пилами (пилы трения). Способ
отрезки основан на возникновении тепла за счет трения
между вращающимися с большой скоростью (>=«100 м/с)
тонким стальным диском, изготовленным из конструкцион-
ной стали, и заготовкой. Возникающая за счет трения
81
chipmaker.ru
теплота, нагревает металл до высокой температуры (<300—
1000° С и выше), происходит размягчение и частичное рас-
плавление металла, легко удаляемого из пропила вра-
щающимся диском.
Диаметр фрикционного диска в зависимости от диа-
метра разрезаемою металла принимается от 500 до 800 мм,
а толщина 4—6 мм.
Износ фрикционного диска происходит в основном
только в начале отрезки, в дальнейшем по мере разогрева
металла диск изнашивается незначительно. Для большей
эффективности процесса в некоторых случаях на диаметр
диска наносят с помощью накатных роликов прямую на-
сечку с шагом 2—3 мм, а для исключения нагрева диска
его охлаждают водой.
Отрезка фрикционным диском является высокопроиз-
водительным и дешевым способом, позволяющим разрезать
металл с высокой твердостью, но поверхность реза имеет
наплавы и повышенную твердость. Отрезанные заготовки
необходимо отжигать, а на механическую обработку надо
оставлять большие припуски. Поэтому пилы трения при-
меняют только для отрезки грубых заготовок, идущих под
сварку или для раскроя крупногабаритных прутков и
слитков.
Анодно-механическая отрезка. Процесс в некоторой
степени аналогичен отрезке фрикционной пилой. Отличие
заключается в том, что расплавление (разрушение) ме-
талла происходит с помощью электрических дуговых раз-
рядов. Беззубая пила, представляющая собой стальной
диск толщиной от 0,5 до 2 мм, соединяется с отрицатель-
ным полюсом источника тока и является катодом. Разре-
заемый металл соединяется с положительным полюсом и
является анодом. При приближении пилы к металлу воз-
никает дуговой разряд, расплавляющий металл, который
удаляется вращающейся пилой. Непрерывность образо-
вания дуги поддерживается созданием тонкой изолирую-
щей пленки из жидкости, обладающей диэлектрическими
свойствами (жидкое стекло).
Жидкость, в виде струи попадая на поверхность отре-
заемого металла, образует изолирующую пленку, более
тонкую на выступах, чем во впадинах, следовательно, со-
противление пленки на выступах меньше, и она в этом
месте разрушается. Образовавшаяся после вырывания ча-
стицы металла впадина покрывается диэлектрической
жидкостью, вследствие чего происходит пробивание пленки
82
в другом месте по выступам и снова вырываются частицы
металла. Процесс, повторяясь, продолжается до тех пор,
пока не будет отрезана заготовка. Так как беззубая пила
предназначена только для удаления оторванных частиц
металла, то ее окружная скорость значительно меньше,
чем у пил трения, и принимается в пределах 15—20 м/с.
Производительность анодно-механической отрезки
в зависимости от режимов работы составляет 2000—
6000 ммя/мин, что по сравнению с производительностью
отрезки сегментными пилами значительно ниже. Анодно-
механическую отрезку применяют в основном для полу-
чения заготовок из твердых металлов, твердых сплавов
и т. д., поскольку твердость металла заготовки практи-
чески не имеет значения и оказывает влияние только на
производительность. К достоинствам анодно-механической
отрезки следует также отнести тонкий пропил, составляю-
щий примерно 1,5 толщины диска, и высокий класс чи-
стоты поверхности реза (\у2—V4).
Отрезка абразивными кругами, ранее применяемая для
разрезки только твердых металлов, не поддающихся от-
резке лезвийными инструментами, находит в настоящее
время широкое применение. Специальные абразивно-отрез-
ные станки, применяемые для оснащения технологических
процессов изготовления инструментов, обладают высокой
производительностью.
Отрезка осуществляется абразивным кругом на вул-
канитовой связке диаметром 350—400 мм и высотой 3—
5 мм. В зависимости от сечения отрезаемой заготовки ве-
личина применяемой ручной подачи находится в пределах
50—150 мм/мин, при этом обеспечивается 4—6-й класс
чистоты поверхности.
При высокой производительности и хорошем качестве
поверхности отрезаемой заготовки отрезка абразивными
кругами даже при наличии обильного охлаждения может
образовать прижоги. Прижоги на заготовках из любой
стали и в особенности из высокоуглеродистых и легиро-
ванных сталей затрудняют механическую обработку, тор-
цов и центрование. Включая абразивную отрезку в тех-
нологический процесс изготовления детали, необходимо
учесть этот недостаток и путем удаления дефектного слоя
резанием твердосплавным инструментом или термической
обработкой обеспечить нормальную обработку. Наличие
прижогов на заготовках не оказывает влияния на после-
дующую их сварку, поэтому абразивную отрезку загото-
83
chipmaker.ru
вок из легированных сталей под стыковую или сварку
трением широко применяют для изготовления гладких
и резьбовых калибров-пробок.
2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАГОТОВОК
НА ТОКАРНЫХ АВТОМАТАХ
В производстве измерительных инструментов и дета-
лей приборов широко применяют изготовление заготовок
и деталей на токарных автоматах. Причем при несложной
наладке, зависящей от типа автомата и формы изготовляе-
мой детали, обработка на автоматах экономически выгодна
не только в крупносерийном, но и в серийном производ-
стве.
По своим технологическим возможностям и особен-
ностям обработки все токарные автоматы можно разде-
лить на три основные группы:
1)	автоматы продольного точения (люнетные);
2)	токарно-револьверные одношпиндельиые автоматы;
3)	многошпиндельные токарные автоматы.
Автоматы продольного точения предназначены для из-
готовления точных деталей небольших размеров и слож-
ной формы. Основной особенностью обработки является
возможность изготовления деталей с большим соотноше-
нием длины к диаметру, т. е. с жесткостью, недостаточной
для обработки обычным способом при консольном поло-
жении прутка по отношению к режущему инструменту.
Увеличение жесткости достигается за счет оригинальной
схемы обработки (рис. 31), при которой пруток металла
с помощью цанги закрепляется в шпинделе станка и при
вращении последнего перемещается вместе со шпиндель-
ной бабкой 1 в продольном направлении (движение про-
дольной подачи su), при этом обрабатываемый конец
прутка опирается на люнетную втулку 3. Резцы в коли-
честве от 3 до 5 (в зависимости от конструкции автомата)
устанавливаются в суппортах на люнетной стойке 2 и
имеют перемещение только в радиальном направлении.
Величина перемещения суппортов с резцами определяется
размерами копиров и может быть несколько изменена за
счет подбора соотношения плеч рычагов, передающих
движение от копиров к суппортам.
Изгибающий момент, возникающий при точении, за-
висит от величины радиальной силы резания Ру и плеча Z,
т. е. от расстояния режущей кромки резца до торца лю-
84
летной втулки 3. Практически величину / устанавливают
в пределах от 0,25 до 0,5 мм и, очевидно, изгиб прутка
на таком расстоянии можно принять равным нулю, т. е.
считать, что радиальная сила резания полностью воспри-
нимается люнетной втулкой.
Несмотря на обильную подачу смазочно-охлаждающей
жидкости, люнетные втулки, в которых вращается пру-
ток, быстро изнашиваются, поэтому применяют несколько
конструкций втулок: для работ с высокой точностью при-
меняют регулируемые втулки из стали, чугуна или арми-
рованные твердым сплавом, такие конструкции позволяют
Рис. 31. Схема обработки на автомате продольного то-
чения
выбирать зазор между втулкой и прутком по мере их
износа; для работ, не требующих высокой точности, при-
меняют втулки, вращающиеся на шарикоподшипниках.
Одним из основных условий получения точных и пра-
вильной геометрической формы деталей на автоматах про-
дольного точения являются размеры и правильная гео-
метрическая форма исходного материала. Последнее объ-
ясняется тем, что погрешность формы прутка при обра-
ботке влияет на форму обрабатываемой детали. Поэтому
для обработки деталей на автоматах продольного точения
применяют прутки из калиброванной (холоднотянутой)
стали 3 и 4-го классов точности или шлифованной стали
(серебрянки) 3 и 4-го классов точности. Сочетание особен-
ностей автоматов продольного точения обеспечивает точ-
ность обработки в пределах классов 2а—4 и шероховатость
поверхности V6—V8.
Технологические возможности автоматов продольного
точения позволяют производить обработку фасонных по-
верхностей, нарезание резьбы, сверление отверстий, фре-
85
r.ru
зерование шлицев в головках винтов и подрезание торцов
под углом (с поднутрением).
Фасонные поверхности могут обтачиваться фасонными
резцами или проходными резцами при комбинированном
движении, т. е. продольном перемещении прутка и одно-
временном поперечном
движении одного из рез-
цов.
Обточку фасонными
резцами применяют край-
не редко и только для ко-
ротких поверхностей по
Рис. 32. Схема обточки конусов:	длине, не Превышающей
а — начало обработки; б — окончание «=«0,5 Диаметра Прутка, И
при невысоких требова-
ниях к шероховатости поверхности. Редкое применение
фасонных резцов объясняется тем, что даже небольшие
зазоры между отверстием в люнетной втулке и прут-
ком вызывают огранку на поверхности обрабатываемой
детали. Наиболее распространенной является обработка
при сочетании двух движений — прутка в продольном на-
правлении на заданную длину и резца в поперечном на-
правлении. На рис. 32
показана схема обточки
конуса. Резец за время
перемещения прутка на
длину L перемещается
в поперечном направ-
лении на величину
—=—. При соответст-
Рис. 33. Схема нарезания резьбы
по методу «обгона»
вующем сочетании про-
дольного и поперечного движений производят обточку
сферических и других фасонных поверхностей.
Резьбы нарезают плашкой, установленной в дополни-
тельном шпинделе станка. Вследствие того, что шпиндель,
несущий пруток, не реверсирует и постоянно вращается,
имея «левое направление», нарезание резьб осуществляется
по методу обгона, т. е. резьбонарезной шпиндель вра-
щается в ту же сторону, что и шпиндель, несущий обто-
ченную под нарезание резьбы заготовку, но с большей
частотой вращения пр,ш >• п3 (рис. 33). Разницу в частоте
вращения подсчитывают в соответствии с нормативами на
скорость резания при нарезании резьбы плашками. Про-
86
дольная подача so резьбонарезного шпинделя необходима
только в начале нарезания (для закусывания), в дальней-
шем за счет обгона плашка, ввинчиваясь, нарезает резьбу.
Свинчивание плашки производится за счет торможения
и останова резьбонарезного шпинделя.
Для сверления отверстий взамен резьбонарезного шпин-
деля может быть установлено сверлильное приспособле-
ние. Сверление осуществляется также по методу обгона,
т. е. частота вращения сверла должна быть больше частоты
вращения шпинделя с прутком. При необходимости обра-
ботки несколькими инструментами применяют трехшпин-
дельное приспособление. Установ инструментов в различ-
ные положения производят с помощью копиров.
Обработка на токарно-револьверных автоматах в прин-
ципе аналогична обработке на токарно-револьверных стан-
ках, отличие заключается только в том, что все вспомога-
тельные приемы: подача материала, зажим, подвод и от-
вод инструментов — автоматизированы. Токарно-револь-
верные автоматы предназначены для изготовления из
прутков сравнительно сложных по форме деталей с неболь-
шим соотношением длины к диаметру (^5 : 1), так как
пруток после подачи его на определенную длину до упора
закрепляется в цанге консольно.
Использование цангового зажима вызывает необходи-
мость применять в качестве исходного материала калибро-
ванные прутки соответствующего профиля: круглого, ше-
стигранного, квадратного и т. д.
Современные токарно-револьверные автоматы имеют
три суппорта — передний, задний и верхний, а также ше-
стипозиционную револьверную головку. Передний и зад-
ний суппорты предназначаются для установки фасонных
резцов, резцов для проточки канавок, крепления державки
для накатывания рифлений и т. д., верхний суппорт ис-
пользуется для установки отрезного резца. Револьверная
головка позволяет установить упор и пять инструментов,
а используя различные комбинированные державки (двух-
резцовые, для одновременной обточки и наметки центра
или сверления и т. д.), мржно применить большее коли-
чество инструментов и изготовить детали сложной формы.
Используя комбинированные державки, необходимо по
возможности отделять черновые работы от чистовых, так
как под действием силы резания имеющиеся зазоры в со-
единениях деталей револьверной головки оказывают влия-
ние на точность обработки. При работе с нормальными
87
chipmaker.ru
режимами резания и правильно составленной технологи-
ческой последовательности обработки средняя экономи-
ческая точность изготовления деталей на токарно-револь-
верных автоматах соответствует За—4-му классу, а шеро-
ховатость поверхности—	—V6. В отличие от автома-
тов продольного точения для обработки сложных контуров
деталей широко применяют дисковые фасонные резцы и
иногда тангенциальные.
Резьбу нарезают плашками, которые устанавливают
при помощи специальных державок в револьверной го-
ловке. Свинчивание плашки после нарезания резьбы про-
Рис. 34. Наметка центра:
подачи прутка до упора
изводят реверсированием вращения шпинделя, т. е. по
окончании нарезания резьбы переключением с «правого»
направления вращения на «левое».
Сверление может осуществляться как при «правом»
направлении вращения шпинделя, так и при «левом»,
в последнем случае применяют сверла с ле^ой спиралью.
Для правильного сверления отверстия и уменьшения воз-
можности искривления его оси («увода» стерла) необхо-
димо обязательно вводить переход «наметкд центра». На-
метку центра обычно производят коротким жестким свер-
лом с Z_2q> = 90° или специальной двухпе^ой зенковкой
с углом 2<р = 90°. Применяемое иногда в практике свер-
ление с засверливанием следующей детали (рис. 34, а)
и использование этого засверливания для направления
сверла категорически воспрещается. Последнее объяс-
няется тем, что при подаче прутка до упора после отрезка
(рис. 34, б) намеченное отверстие сместится за счет неко-
торой кривизны прутка и биения цанги. При обработке
каждой последующей детали искривление оси отверстия
(увод сверла) увеличивается и приводит к браку детали и
поломке сверла.
88
Многошпиндельные прутковые автоматы (четырех- и
шестишпиндельные) применяют для изготовления раз-
личных деталей из прутков. Экономическая целесообраз-
ность применения многошпиндельных автоматов опре-
деляется их высокой производительностью, экономией про-
изводственной площади, широкими технологическими воз-
можностями. Производительность многошпиндельных ав-
томатов выше, чем одношпиндельных, но не пропорцио-
нальна числу шпинделей. Из опытных данных известно,
что производительность четырехшпиндельных автоматов
примерно в 2,5—3 выше производительности одношпин-
дельных автоматов, а производительность шестишпин-
дельных автоматов выше в 3,5—4,5 раза. Такое несоответ-
ствие объясняется несколькими причинами, вызванными
особенностями конструкций и настройки автоматов.
Любой многошпиндельный автомат состоит из блока,
в котором по окружности размещены четыре или шесть
шпинделей, инструментального суппорта, несущего дер-
жавки с режущим инструментом и имеющего только дви-
жение подачи и обратного хода, и в зависимости от типа
автомата нескольких поперечных суппортов.
Обработка выполняется последовательно, т. е. все виды
работ по изготовлению детали распределены по позициям.
После обработки на первой позиции происходит поворот
блока вместе со шпинделями и осуществляется обработка
на следующей позиции и т. д., на последней позиции про-
исходит отрезка обработанной детали и подача прутка до
упора для обработки следующей детали. Так как обра-
ботка происходит на всех позициях одновременно, то для
получения наибольшей производительности необходимо
равномерное распределение работы по всем позициям,
т. е. загрузка каждой позиции по времени должна быть
одинакова или потребные количества оборотов шпинделя,
необходимые для выполнения работы на каждой позиции,
должны быть равны.
Потребное количество оборотов шпинделя для обра-
ботки на каждой позиции, равно отношению длины пути
перемещения инструмента к подаче. Так как инструмен-
тальный суппорт перемещает в продольном направлении
одновременно все инструменты, то величина подачи s для
всех инструментов будет одинакова и принимается по од-
ной из позиций, допускающей по условиям обработки ми-
нимальное ее значение. Размеры обрабатываемых поверх-
ностей детали по длине могут быть весьма различны, и,
89
chipmaker.ru
очевидно, величина пути продольного перемещения ин-
струментального суппорта с инструментами определяется
наибольшей длиной обрабатываемой поверхности на одной
из позиций.
Одной из основных задач для технолога является раз-
работка такого процесса обработки детали на многошпин-
дельных автоматах, при котором загрузка работой всех
шпинделей была бы одинаковой. На рис. 35 показаны два
W	g)
Рис. 35. Варианты схем обработки на четырехшпиндельном
автомате
варианта обработки одной и той же детали: при обработке
по первому варианту (рис. 35, а) длина пути перемещения
инструментального суппорта равна I + и резцы на по-
зиции II часть пути перемещаются вхолостую. Кроме того,
загрузки шпинделей по времени на III и IV позициях
также не равны. Вариант, показанный на рис. 35, б, не-
сколько более рациональный, так как разница в длинах
обрабатываемых поверхностей на позициях I и II умень-
шена, а IV позиция разгружена путем передачи на III по-
зицию части работ по проточке кольцевой канавки рез-
цом, установленным на поперечном суппорте и перемещаю-
щимся с подачей sn.
Конструкции многошпиндельных автоматов таковы,
что все шпиндели вращаются в одну сторону (правое вра-
90
щение) и с одной и той же частотой вращения, поэтому
настройка станка производится по одной из позиций, огра-
ничиваемой скоростью резания. Таким образом, скорост-
ные возможности прочих инструментов, участвующих
в обработке, полностью не используются, что также при-
водит к неполному использованию станка.
Сверление отверстий на многошпиндельных автоматах
может производиться неподвижными сверлами, установ-
ленными в державках на инструментальном суппорте,
или сверлами, установленными в дополнительных шпин-
делях, имеющих самостоятельный привод для вращения
и подачи.
Резьбу нарезают плашками с помощью дополнительного
шпинделя, имеющего то же направление вращения, что
и основной шпиндель с заготовкой, но меньшую частоту
вращения (нарезание по методу отставания). Разность
между частотами вращения шпинделя с заготовкой и шпин-
деля с плашкой и представляет собой частоту вращения,
при которой фактически происходит нарезание резьбы.
Обточка фасонных поверхностей деталей чаще всего
производится фасонными резцами.
Точность обработки на многошпиндельных автоматах
по сравнению с одношпиндельными автоматами несколько
ниже, так как имеющиеся зазоры в узлах блока шпинде-
лей вызывают погрешности, ограничивающие точность об-
работки деталей в пределах 4—5-го классов и класс чи-
стоты поверхности в пределах 4—6.
Токарные многошпиндельные полуавтоматы применяют
для обработки штучных заготовок: поковок, штамповок,
отливок и отрезанных от прутка горячекатаных заго-
товок .
По конструкции все многошпиндельные полуавтоматы
подразделяются на горизонтальные и вертикальные.
В производстве деталей измерительных приборов и
инструментов наибольшее применение находят полуавто-
маты с горизонтальной осью шпинделей. Полуавтоматы
сконструированы на базе четырех- и шестишпиндельных
автоматов и отличаются от последних только тем, что одна
из позиций предназначается для установки и закрепления
в трехкулачковом патроне заготовки. Обработку детали
осуществляют последовательно и по окончании цикла,
т. е. когда обработанная деталь переместится в позицию
загрузки, вращение шпинделя останавливают и готовую
деталь снимают. Большое количество инструментов, уча-
91
chipmaker.ru
ствующих в обработке, позволяет обрабатывать детали
сложной формы с точностью 4—5-го классов и классом
чистоты поверхности 5—6.
Вертикальные многошпиндельные полуавтоматы после-
довательного действия предназначены для обработки дета-
лей больших размеров и изготавливаются с шестью или
восьмью шпинделями, причем полуавтоматы имеют двой-
ную индексацию, т. е. позволяют осуществлять поворот
стола со шпинделями через одну позицию. В последнем
случае две позиции могут быть использованы для загрузки-
выгрузки и можно обрабатывать две разные детали или
одну и ту же деталь, но с разных сторон.
3. ОБРАБОТКА НАРУЖНЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Токарную обработку валов и других деталей, имею-
щих форму тел вращения, производят на токарных, то-
карно-винторезных, токарно-карусельных, токарно-ре-
вольверных и многорезцовых станках.
Обработка на токарных станках. Установка и закрепле-
ние на токарных станках деталей типа втулок, колец,
дисков и т. п. производится в двух- или трехкулачковых
самоцентрирующих патронах, в четырехкулачковых па-
тронах с независимым перемещением кулачков, на уголь-
никах, планшайбах или на различных оправках.
Наиболее распространенными приспособлениями яв-
ляются трехкулачковые самоцентрирующие патроны, осна-
щенные сменными кулачками для закрепления деталей
как по наружному, так и по внутреннему диаметрам. При
обработке на детали нескольких поверхностей со сменой
баз точное взаимное расположение поверхностей (концен-
тричность диаметров) достигается с помощью специальных
«сырых» кулачков, которые растачивают или обтачивают
по размерам закрепляемой детали. Для выборки всех
зазоров перед расточкой необходимо в кулачки закрепить
пробку 1 (рис. 36, а), а при обточке — кольцо 2 (рис. 36, б).
Таким же образом производят шлифование кулачков на
кругло- или внутришлифовальных станках.
Двухкулачковые патроны применяют в тех случаях,
когда конфигурация детали такова, что установка и за-
крепление ее в трехкулачковом патроне потребуют боль-
ших затрат времени или вообще невозможны. Четырех-
кулачковые патроны применяют для установки деталей
92
при обработке наружных
Рис. 36. Схемы расточки (а)
и обточки (б) сырых кулач-
ков
сложной формы, а также для обработки эксцентрично рас-
положенных поверхностей.
Планшайбы, навинчиваемые на шпиндель станка, при-
меняют как для непосредственной установки и закрепле-
ния на них деталей сложной формы или крупных размеров,
так и для установки различных приспособлений (патроны,
угольники и т. д.).
Установку деталей на различных по конструкции оп-
равках применяют в основном
поверхностей или торцов дета-
лей типа колец, втулок, дис-
ков и т. д. В данном случае,
принимая поверхность отвер-
стия детали в качестве базовой,
можно при обработке обеспе-
чить концентричность диамет-
ров с точностью, особо высокой
при применении разжимных
оправок.
Токарную обработку валов
и других деталей рационально
разбивать на две операции: чер-
новую и чистовую. При черно-
вой обработке с применением
большой глубины резания и
подачи снимается большая часть припуска. Введение опе-
рации «черновая обточка» является, как правило, обяза-
тельной для всех видов производства, в особенности при
наличии заготовок с большими припусками на обработку.
Преимуществами введения операций «черновая обра-
ботка» являются: а) повышение срока службы выделен-
ного для точных работ оборудования, так как при исполь-
зовании его для выполнения обдирочных работ и в осо-
бенности обработки заготовок с окалиной происходит
быстрый износ частей станков и интенсивная потеря точ-
ности; б) возможность применения более мощного обору-
дования с пониженными требованиями к нормам точности
(такое оборудование обычно выделяют из изношенных или
нс обеспечивающих требуемую точность станков); в) более
правильное использование станков по мощности и повы-
шение cos <р; г) возможность использования на черновой
обработке рабочих более низкой квалификации.
При черновом обтачивании валов в центрах центровые
отверстия, являющиеся базой для дальнейшей обработки,
93
chipmaker.ru
испортятся и точную обработку от таких баз произвести
невозможно. Поэтому необходимо всю черновую обра-
ботку валов по возможности производить с креплением
в патроне. Черновая обработка с закреплением Детали
в патроне не только сохранит центровые отверстия, но и
даст возможность работать с более жесткими режимами
резания, чем при установке в центрах.
Наиболее широко распространенной группой являются
детали типа валов: калибры-пробки, конусные калибры,
различные ступенчатые и шлицевые валы и т. п.
В большинстве случаев чистовое точение валэв про-
изводят с установкой детали в центрах, при этом вращение
ее осуществляется хомутиком, связывающим деталь со
шпинделем. При установке пустотелых деталей могут
применяться рифленые центры, преимущество которых
заключается в том, что отпадает необходимость приме-
нения хомутика, однако, нанесенные рифлением по-
вреждения необходимо удалить при дальнейшей обра-
ботке.
Для выполнения высокоточных работ (нарезание точ-
ных резьб и т. п.) применяется установка детали на не-
подвижные центры, а для работ, выполняемых со средней
экономической точностью, применяются вращающиеся
центры. Применение вращающихся центров с шарикопод-
шипниковыми опорами центрового валика, позволяет про-
изводить обработку с большой частотой вращения, т. е.
осуществлять скоростное точение.
Центрование. Центровые отверстия в различ-
ных деталях являются технологической базой как для
токарной обработки, так и для всех последующих опера-
ций: шлифования, нарезания или шлифования резьб и
т. д. Кроме того, центровые отверстия являются базами
для выполнения контрольных операций, а также базами
при выполнении ремонтных работ.
Особое значение центровые отверстия имеют при изго-
товлении измерительных инструментов: гладких, резьбо-
вых и других калибров, изготовление которых произво-
дится с высокой точностью. ГОСТ 14034—68 предусмотрено
восемь форм центровых отверстий, из которых в произ-
водстве измерительных инструментов и приборов наиболь-
шее применение находят формы А, В и Т. Форма А, от-
верстия, показанная на рис. 37, а, предназначена для из-
готовления неответственных деталей с точностью при-
мерно четвертого и грубее классов.
94
Форма В отверстия, показанная на рис. 37, б, выпол-
няется с предохранительным конусом под углом 120°,
который предназначен для защиты основного конусного от-
верстия под углом 60° от забоин и повреждений.
Отверстие формы Т, показанной на рис. 37, в, имеет
вместо фаски под углом 120° выточку. Такая форма при-
меняется в тех случаях, когда необходимо защитить цен-
тровое отверстие от повреждений и обеспечить удобство
шлифования торца детали, установленной в центры.
Основные требования, предъявляемые к центровым от-
верстиям: 1) конусные отверстия с углом при вершине 60°
Рис. 37. Формы центровых отверстий
должны иметь правильную геометрическую форму, откло-
нения геометрической формы центрового отверстия прежде
всего влияют на геометрическую форму обрабатываемого
изделия. Деталь с неправильной формой центрового от-
верстия не может иметь устройчивого положения в центрах
станка и под действием сил резания погрешности формы
центрового отверстия будут копироваться на форму обра-
батываемой детали; 2) оси центровых отверстий должны
совпадать с осью заготовки, несовпадение оси заготовки
с осями центровых отверстий вызывает изменение глу-
бины резания на протяжении одного оборота заготовки,
а следовательно, и соответствующие изменения радиаль-
ной составляющей силы резания и как следствие искаже-
ние геометрической формы обрабатываемой детали; 3) оси
центровых отверстий должны быть соосны; 4) соблюде-
ние размеров центровых отверстий и угла конуса.
На рис. 38 показано положение заготовки, установлен-
ной в центры станка и имеющей несоосные центровые от-
верстия. Как следует из рисунка, заготовка опирается
на каждый центр станка только в двух точках а и б, рас-
положенных на расстоянии I, износ и смятие металла в этих
точках при вращении заготовки происходят интенсивно,
95
chipmaker.ru
и во время обработки появится зазор между отверстием
и центром, что вызовет погрешность обработки.
Так как обеспечить идеальную соосность практически
невозможно, то уменьшение влияния несоосности центро-
вых отверстий может быть достигнуто при сближении то-
чек а и б. Наименьшая погрешность при обработке, оче-
видно, может быть получена при расположении точек а
и б в одной плоскости. Это расположение в некоторых
случаях используют при обработке деталей высокой точ-
ности путем установки заготовки в шаровые центры. При-
менение шаровых центров, обеспечивающих наиболее вра-
Рис. 38. Положение заготовки при несоосности центро-
вых отверстий
вильную установку заготовок, практически себя не оправ-
дывает главным образом из-за быстрого их износа.
Для выполнения особо точных работ ГОСТ 14034—68
предусмотрена форма центровых отверстий R, в которой
образующая центрового конуса имеет выпуклую радиус-
ную форму. Установка детали, имеющей центровые от-
верстия формы К, принципиально аналогична установке
ее в шаровые центры, но в этом случае упрощается восста-
новление изношенного заднего центра.
Как было показано на рис. 37, центровые отверстия
имеют цилиндрическую часть малого диаметра d, длина
этой части должна быть такой, чтобы вершина центра,
установленного в станке, не упиралась бы в дно отвер-
стия. Допуск на угол конуса 60° должен приниматься со
знаком минус, что обеспечит большую устойчивость за-
готовки (рис. 39), при этом уменьшается износ как цен-
трового отверстия, так и самого центра.
Кроме выполнения указанных требований, необхо-
димо помнить, что размеры центровых отверстий назна-
чаются в зависимости от диаметров готовой детали, а не
от размеров заготовки. В отдельных случаях, вызванных
96
особенностями формы и размеров детали, допускаются на
одной заготовке разные по размерам центровыеотверстия.
Качество обработки центровых отверстий зависит от
выполнения наметки центра и засверливания центрового
отверстия.
Вследствие небольших диаметров сверл для центрова-
ния и соответственно их небольшой жесткости, сверло
может быть смещено с центра, в особенности при наличии
«бобышки» на торце заготовки после ее отрезки отрезными
резцами, поэтому необходимо «наметить» центр для на-
правления сверла. Наметку обычно выполняют короткими
Рис. 39. Базирование заготовки в зависимо-
сти от допуска на угол конуса центрового
отверстия
сверлами большого диаметра, специальными зенкерами
или в некоторых случаях резцом.
Центрование заготовок может производиться:
а)	несколькими инструментами, обрабатывающими от-
верстие в следующей последовательности: наметка центра,
сверление, зенкование конуса 60° и для центровых отвер-
стий с защитной фаской, зенкование фаски под углом 120°;
б)	специальными комбинированными сверлами.
Комбинированные сверла ввиду их большей стоимости
по сравнению с обычными сверлами и сложности пере-
точки, требующей специальных заточных станков, приме-
няют только в крупносерийном и массовом производстве.
В зависимости от вида производства центрование мо-
жно производить на различном оборудовании, например.
1)	на токарных станках (применяется только в еди-
ничном производстве);
2)	на револьверных станках;
3)	на специальных одно- или двусторонних станках
с установкой заготовки в самоцентрирующих призмдх:
4)	на фрезерно-центровальных станках (рис. 4D)
(применяется в крупносерийном и массовом производстве
97
chipmaker.ru
деталей типа валов). Обработка заготовки, установленной
в самоцентрирующих призмах-тисках, осуществляется
в двух позициях. В I позиции происходит одновремен-
ное фрезерование двух торцов в размер, после чего при-
способ 1ение перемещается во II Позицию и произво-
дится сверление комбинированными центровочными свер-
лами двух отверстий;
5)	на сверлильных станках с использованием кондук-
торов (применяется в серийном производстве для центровки
калибров и коротких валов).
Рис. 40. Схема обработки на фрезерно-центровальном станке
Центровые отверстия после термообработки деталей
могут быть деформированы, иметь окалину, пригары солей
и другие дефекты, поэтому для изготовления точных дета-
лей они не могут быть приняты за базу. Восстановление
центровых отверстий производят путем зачистки поверх-
ности конуса 60° специальным твердосплавным зен-
кером, установленным в шпинделе вертикально-сверлиль-
ного станка.
Для изготовления калибров или деталей с особо высо-
кой точностью центровые отверстия подвергают шлифова-
нию на центрошлифовальных станках. Шлифование про-
изводят шлифовальным кругом, запрофилированным ал-
мазом под соответствующий угол.
Обработка ступенчатых валов.
Предварительная обработка ступенчатых валов может
быть выполнена по схемам, показанным на рис. 41. По
схеме, показанной на рис. 41, а, обработка осуществляется
98
за три перехода, по схемам, показанным на рис. 41, б
и в, обработка осуществляется также за три перехода,
но длина пути перемещения инструмента изменяется.
Очевидно, применение указанных или других схем обра-
Рис. 42. Обтачивание вала с примене-
нием неподвижного люнета
ботки зависит от величины припусков и соотношения раз-
меров ступеней по диаметру и длине. Наивыгоднейшей
схемой обработки является та, при которой время на об-
работку минимальное.
При обработке на
токарных станках длин-
ных валов с недоста-
точной жесткостью (при
отношении ^при-
меняют неподвижные
нли подвижные люнеты.
Люнеты создают допол-
нительные точки опоры
н предохраняют обра-
батываемую деталь от
прогиба во время обра-
ботки.
При обтачивании
Детали с применением
подвижного люнета по-
следний следует непо-
средственно за резцом
и воспринимает радиальную силу резания. Обтачивание
с применением неподвижного люнета (рис. 42) обеспечи-
вает' большую точность обработки и поэтому находит
наибольшее применение. Перед установкой неподвижного
Люнета на заготовке предварительно протачивают цилин-
дрическую проточку (шейку) под кулачки люнета. Непод-
вижный люнет применяют также и при точной расточке
99
chipmaker.ru
отверстия в торце длинного вала с обеспечением его
концентричности относительно наружного диаметра.
На рис. 43 показано центрование микролитов микро-
метра с применением неподвижного люнета на токарно-
ревильверном станке. Заготовку из серебрянки устанавли-
вают одним концом в цанговом патроне, а Другим концом
она опирается на сухари неподвижного люнета. В момент
установки заготовки, верхний подпружиненный сухарь
Рис. 43. Схема центрования с применением люнета
оттягивается вверх, а по окончании установки плотно
прижимает заготовку к двум сухарям, армированным твер-
дым сплавом. Такая установка с хорошо отлаженной на-
меткой центра, даже при небольшом биении цанги обеспе-
чивает центричность отверстия в пределах 0,02—0,05 мм.
Обработка конических и фасонных
поверхностей деталей. Наиболее производи-
тельной и обеспечивающей высокую точность формы
фасонных и конических поверхностей обрабатываемой де-
тали является обточка фасонными дисковыми или призма-
тическими резцами. Обточку фасонными резцами приме-
няют в основном только для чистовой обработки коротких
поверхностей деталей, обладающих достаточной жестко-
стью. Черновое обтачивание, в особенности деталей боль-
шой длины, производить фасонными резцами, как пра-
вило, нерационально. Это объясняется тем, что подача
100
в радиальном направлении ограничивается глубиной
резания, которая при точении фасонными резцами рав-
няется длине обрабатываемой поверхности (точнее длине
развертки профиля обрабатываемой поверхности детали).
Увеличение радиальной подачи при черновой обточке
приводит к вибрации резца и возникновению огранки на
детали, кроме того, фасонные резцы обычно изготовляют
из быстрорежущей стали и стойкость их резко снижается
Рис. 44. Схема обтачивания конических поверхностен
при обточке черной и имеющей окалину поверхности
заготовки.
Схемы методов обтачивания конических поверхностей
показаны на рис. 44, а, б, в, г. На рис. 44, а показана
схема обтачивания при помощи смещения задней бабки.
Величину смещения задней бабки определяют по формуле
х = L sin а,
где а — половина угла конуса при вершине;
L — длина обрабатываемой детали.
Обтачивание конусов при помощи смещения задней
бабки является простой по наладке операцией и не требует
каких-либо специальных приспособлений, по при этом
соприкосновение центрового отверстия с центром станка
происходит только в двух точках (рис. 38), и, очевидно,
такой метод обработки приведет к разбивке и искажению
формы центровых отверстий в детали. Дальнейшая обра-
101
chipmaker.ru
ботка точных деталей с использованием испорченных баз
практически невозможна. Метод обработки конусов за
счет смещения задней бабки можно применять для из-
готовления деталей невысокой точности или можно реко-
мендовать в качестве предварительной обработки кони-
ческих поверхностей с конусностью от 1 : 50 до 1 : 20
(угол при вершине конуса до 3°).
На рис. 44, б показана схема обтачивания конусов
с конусностью, большей 1 : 20, т. е. с углом при вершине
2а о-” 3 до 24° при помощи копировальной линейки, уста-
новленной на требуемый угол а. При перемещении про-
дольного суппорта поперечный суппорт, соединенный
тягой с роликом, установленным в копировальной линейке,
перемещается вместе с резцом с поперечном направлении.
Для перемещения поперечного суппорта по копиру необ-
ходимо предварительно разъединить винт и гайку попереч-
ной подачи. Обточка с помощью копировальной линейки
не портит центровые отверстия и, обеспечивая высокую
точность, применяется для обработки ответственных де-
талей.
На рис. 44, в показана схема обтачивания коротких
конических поверхностей под любым углом при помощи
поворота верхнего суппорта.
На рис. 44, г приведена схема обтачивания конусов
путем сочетания двух движений — продольного и одно-
временно поперечного движения резца. Такой метод при-
меняют в серийном производстве со специальной подго-
товкой и настройкой станка.
Обтачивание фасонных поверхностей деталей больших
размеров производят на станках, имеющих копироваль-
ную линейку. Такое обтачивание аналогично обработке
конусов, оно отличается лишь формой направляющей
части линейки (рис. 45, а).
Обтачивание или растачивание фасонных профилей на
торце детали осуществляют также с помощью копироваль-
ных линеек или специальных приспособлений. На рис. 45, б
показана схема обработки сферической торцовой поверх-
ности. Перемещение резца производится по копиру, уста-
новленному в задней бабке или стойке, укрепленной на
направляющих станины. Для свободного перемещения
резца в поперечном направлении необходимо отключить
суппорт от ходового винта и валика, при этом суппорт
через ощупывающий палец 1 с помощью груза Q посто-
янно прижимается вместе с кареткой к копиру 2. Уста-
102
новку резца на требуемые размеры производят переме-
щением верхнего суппорта, а поперечную подачу — пере-
мещением основного суппорта вручную.
При обтачивании ступенчатых валов вспомогательное
время, затрачиваемое на выключение продольной подачи,
отвод и уставов резца по лимбу на требуемый диаметр
и включение продольной подачи, составляет значительную
величину и возрастает с увеличением количества ступеней.
Уменьшение вспомогательного времени, а следовательно
и повышенние производительности труда, достигается за
Рис. 45. Схемы обтачивания фасонных поверхностей:
а — продольных; б — торцовых
счет механизации вспомогательных движений с помощью
применения механических, гидравлических или электри-
ческих копировальных устройств к универсальным токар-
ным станкам.
Конструкции существующих копировальных устройств
довольно разнообразны. Например, на рис. 46 показано
копировальное приспособление для обточки ступенчатых
валиков конструкции новатора В. К. Семинского.
Корпус приспособления 1 устанавливают на верхний
суппорт вместо четырехрезцовой державки и после фикси-
рования положения с помощью фиксатора 13 закрепляют
на оси 14 рукояткой резцедержателя. В корпусе по сколь-
зящей посадке 2-го класса точности установлена пи-
ноль 2 с резцом 3 и сухарем 4, опирающимся на копир 5.
Пружина 7 постоянно прижимает сухарь к копиру и регу-
лируется гайкой 8. Копир 5 представляет собой стальную
закаленную оправку, имеющую ступени, соответствую-
щие профилю обрабатываемой детали. Копир установлен
в направляющих втулках 6 корпуса. Правый конец
103
chipmaker.ru
копира с помощью шарнира 16 и тяги 17 Соединяется со
стойкой 18, закрепленной на станине станку. Для исклю-
чения поворота копира предусмотрена специальная
шайба 15, имеющая паз, в который входит вьщтуп оправки-
копира.
При включении автоматической продольной подачи
суппорт перемещается вместе с приспособлением, при этом
Рис. 46. Копировальное устройство для обтачивания ступенчатых
валиков
сухарь 4 скользит по копиру 5, а резец 3 производит обта-
чивание первой ступени валика. При переходе сухаря
с одной ступени на другую пиноль вместе с резцом под
действием пружины 7 отходит вдоль своей они до тех пор,
пока сухарь 4 не дойдет до соприкосновения с другой
ступенью копира. Обтачивание второй и других ступеней
валика происходит аналогично.
Для получения прямого угла между ступенями валика
ось пиноли установлена под углом 15°, а резец имеет
передний угол в плане, равный 75°. При переходе пиноли
с сухарем с одной ступени на другую острие, резца совер-
шает два движения: перпендикулярное к с>си обрабаты-
ваемой детали и одновременно отход в обратном от торца
детали направлении.
104
По окончании обточки валика, поперечный суппорт
отводят от детали на 20—30 мм, а затем поворотом руко-
ятки ^относительно оси 10и соответственно эксцентрика 11
через шарик 9 перемещают пиноль вперед на такую вели-
чину, чтобы сухарь 4 отошел от копира и не мешал бы
обратному отходу суппорта. При повороте рукоятки в дру-
гую сторону, пиноль с резцом устанавливают в исходное
положение.
Описанное приспособление обеспечивает обточку сту-
пенчатых валиков с перепадом между соседними ступенями
до 5 мм и с разницей между наименьшим и наибольшим
диаметрами до 30 мм.
Более универсальными являются нормализованные
гидравлические копировальные устройства к универсаль-
ным токарным станкам, позволяющие обрабатывать де-
тали как ступенчатой, так и криволинейной формы.
В условиях крупносерийного, а в некоторых случаях
и серийного производства широко применяют обработку
на гидрокопировальных центровых полуавтоматах типа
1712, 1722, 1732 и др. Обтачивание ступенчатых и фасон-
ных поверхностей на таких полуавтоматах производят
обычно одним резцом, установленным в верхнем суппорте,
перемещающемся по копиру. Подрезание торцов, проточка
канавок, обточка фасок и т. д. осуществляют резцами,
установленными в переднем суппорте.
По сравнению с универсальными токарными станками,
оснащенными гидрокопировальными суппортами, гидро-
копировальиые полуавтоматы, обладая большой жест-
костью, обеспечивают большую точность и более высокий
класс чистоты обрабатываемой поверхности. Например,
точность при чистовом точении может быть достигнута За—
4-го классов, а шероховатость поверхности V5—\7б.
Обработку на многорезцовых станках-полуавтоматах
применяют в крупносерийном и массовом производстве
для обтачивания ступенчатых и фасонных поверхностей
валов. Основным преимуществом многорезцовых станков
является сокращение машинного времени за счет одновре-
менной работы нескольких резцов, установленных на суп-
портах. Основной, передний суппорт предназначен для
продольного обтачивания заготовки, а поперечные суп-
порты — для проточки канавок, подрезки торцов, обта-
чивания фасонных поверхностей и т. д. На рис. 47, а
показана схема обтачивания ступенчатого вала по методу
деления длины. Для получения наибольшей производи-
ма
chipmaker.ru
тельности всю длину вала разбивают на части по возмож-
ности равной длины. Количество резцов, устанавливаемых
в переднем суппорте, равно количеству ступеней вала.
Врезание и установку резцов на требуемые диаметры обра-
ботки производят либо после предварительной проточки
канавки резцами, установленными на заднем суппорте,
либо иногда двойным движением резцов переднего суп-
порта, т. е. перемещением в радиальном и одновременно
Рис. 47. Схемы обтачивания на многорезцовых станках:
а — по методу деления длины; б — по методу деления припуска
в продольном направлении. Машинное время, затрачивае-
мое на обработку детали,
Т = I I
маш ns ' ns. ’
где s — подача в продольном направлении;
Sj — подача в поперечном направлении;
I — длина обрабатываемой поверхности;
— путь резцов в поперечном направлении (врезание).
Машинное время при обточке на токарном станке
т' — 4/
Умаш“ ns •
Оно, очевидно, всегда значительно больше, чем на мно-
горезцовом станке.
При использовании в качестве заготовки проката и не-
возможности снятия припуска за один проход обтачива-
ние ведут по методу деления припуска, т. е. каждый резец
снимает определенный слой и путь инструмента {равен
сумме длин всех обтачиваемых ступеней. При таком спо-
собе обработки необходимо применять специальную кон-
струкцию заднего центра, обеспечивающего свободный
проход резцов (рис. 47, б).
106
С учетом большой нагрузки, погрешностей при уста-
новке резцов и изменения сил резания по мере их вступле-
ния в работу, точность обработки на многорезцовых стан-
ках составляет 4—5-й класс, а шероховатость поверхно-
сти — 4—6-й класс чистоты.
К недостаткам многорезцовой обработки следует от-
нести повышенные требования к жесткости детали, так
как радиальная сила резания возрастает при одновремен-
ном действии нескольких резцов. Кроме того, время на
наладку и техническое обслуживание (подналадка станка,
смена и заточка инструментов и т. п.) при обработке на
многорезцовых станках также резко возрастает. Указан-
ные недостатки ограничивают применение многорезцовых
станков для обработки деталей, и в некоторых случаях
более выгодно применять гидрокопировальные станки.
Обработка на токарно-револьверных станках. Изго-
товление деталей на токарно-револьверных станках про-
изводят как из пруткового материала, так и из штучных
заготовок. Большое количество инструментов, участвую-
щих в обработке, позволяет изготовлять детали сложной
формы с обеспечением при обтачивании точности 4—5-го
классов и шероховатости поверхности 5—6-го классов
чистоты.
Обработка деталей на токарно-револьверных станках
отличается от обработки на токарных станках:
1)	возможностью изготовления деталей из прутка с за-
креплением последнего в цанге (при использовании цан-
говых зажимов необходимо применять калиброванные
прутки, при закреплении в патроне могут быть исполь-
зованы прутки из горячекатаного проката);
2)	установкой при наладке всех режущих инструмен-
тов, необходимых для обработки, в требуемое положение
(это дает возможность изготовлять всю партию деталей
с одной настройки револьверного станка);
3)	более высокой производительностью, достигаемой
за счет уменьшения затрат вспомогательного времени, а
также совмещения переходов, т. е. одновременной обра-
ботки нескольких поверхностей инструментами, установ-
ленными в комбинированных державках;
4)	широким применением фасонных резцов;
5)	применением многолезвийного инструмента, обра-
ботка с помощью которого может производиться либо по
методу деления подачи (увеличение количества лезвий
инструмента позволяет при сохранении одной и той же
107
chipmaker.ru
подачи на один зуб увеличить подачу на один оборот),
либо по методу деления глубины резания (припуска),
осуществляемого ступенчатыми зенкерами.
Накатывали е. Детали контрольно-измеритель-
ных приборов и измерительных инструментов для удоб-
ства пользования в ряде случаев должны иметь на отдель-
ных участках цилиндрических поверхностей рифления,
обычно называемые накаткой.
Накатывание производят за счет пластической деформа-
ции металла при обкатывании заготовки одним или двумя
Рис. 48. Виды накатки поверхностей де-
талей:
а — прямая накатка; б — обратная
стальными закаленными роликами, имеющими рифления,
расположенные под углом или параллельно оси. Таким
образом, форма полученных на поверхности детали ри-
флений является обратной копией формы рифлений,
имеющихся на накатных роликах.
Накатка на деталях может быть прямой или обратной.
Прямой являются рифления любой формы, с вершинами
их выступов, обращенными наружу (рис. 48, б). Обрат-
ная накатка представляет собой сегку на поверхности
детали с углублениями, расположенными вершиной к оси
детали (рис. 48, а).
Прямую накатку применяют для тяжелых и крупных
деталей, а также в тех случаях, когда необходимо создать
достаточный момент при повороте детали вручную (резь-
бовые калибры-кольца, ручки калибров и т. д.) Обратная
накатка имеет лучший декоративный вид, но вследствие
того, что ромбовидные острия направлены внутрь, не
пригодна для передачи больших моментов. Поэтому об-
ратную накатку применяют для нанесения рифлений па
108
Рис. 49. Многоосные детали:
а — типа втулок; б — типа валов; е —
заготовка с технологическим центром А
небольших деталях измерительных инструментов и при-
боров, например на деталях микрометров, штихма-
сов и т. д.
По форме рифлей и их направлению прямая накатка
может быть: с параллельным расположением рифлей от-
носительно оси детали и сетчатой, т. е. с расположением
выступов под утлом друг
к другу.
Любой вид накатки
определяется шагом, т. е.
расстоянием между ост-
риями или впадинами риф-
лей. Шаг накатки подби-
рают в зависимости от
диаметра детали и ее на-
значения.
Рифли, расположенные
параллельно оси детали,
наносят одним или двумя
роликами, перекрестную
(сетчатую) накатку произ-
водят двумя роликами,
установленными в качаю-
щейся державке и имею-
щими разный наклон риф-
лей. При накатывании
державка с роликами пе-
ремещается в радиальном направлении до вдавливания во
вращающуюся деталь, после чего получает продольное
перемещение вдоль оси детали. При накатывании крупных
шагов обработку производят за несколько проходов.
Обратную накатку выполняют одним роликом с пере-
мещением его только в радиальном направлении.
Обработка многоосных деталей
типа втулок (рис. 49, а) может осуществляться одним из
следующих способов:
1)	растачиванием отверстия в детали, установленной
по наружному диаметру в четырехкулачковом пат-
роне;
2)	обтачиванием наружного диаметра с установкой
детали по отверстию на эксцентриковой оправке;
3)	с установкой в специальных приспособлениях;
4)	при невысоких требованиях к точности растачиваемо-
го отверстия деталь устанавливают в трехкулачковом само-
109
chipmaker.ru
центрирующем патроне с подкладкой под один из кулач-
ков. Толщину подкладки определяют по формуле
В=1,5е(1+^г),
где е — эксцентриситет; d — диаметр заготовки.
Многоосные валы обрабатывают следующими спосо-
бами:
1)	при невысоких требованиям к точности изготовле-
ния детали обработку ее производят с установкой в трех-
кулачковом патроне с подкладкой под один из кулачков;
2)	обрабатывают с установкой в центрах (рис. 49, б)
(центрование производят в кондукторе или по разметке,
в последнем случае необходимо обеспечить положение
центровых отверстий в одной плоскости);
3)	при невозможности зацентровки заготовки (рис.49, в)
обработку ведут с применением технологического (лож-
ного) центра А, который после выполнения всех операций
отрезают на фрезерных или шлифовальных станках.
4. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ
ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Обработка отверстий различной формы (цилиндричес-
ких, конических, ступенчатых и т. п.) занимает в общем
объеме механической обработки значительное место.
В зависимости от назначения отверстий в деталях к ним
предъявляют следующие требования: а) точность выдер-
живания размеров по диаметру; б) правильность геометри-
ческой формы; в) прямолинейность оси отверстия; г) кон-
центричность диаметров в отверстиях ступенчатой формы
и д) перпендикулярность отверстия к торцовым поверх-
ностям детали.
Обеспечение заданной точности и других требований
при обработке отверстий является технологической зада-
чей, значительно более трудной, чем обеспечение таких
же требований при обработке наружных поверхностей.
Это объясняется более сложными условиями обработки,
а именно: недостаточной жесткостью режущего инстру-
мента и трудностью его подвода к закрытым поверхно-
стям, невозможностью наблюдения за обрабатываемой
поверхностью в процессе резания, затруднениями в от-
воде стружки и подачи смазочно-охлаждающей жидкости.
110
Обработку отверстий с обеспечением различной точ-
ности и качества поверхности производят сверлением, зен-
керованием, развертыванием, растачиванием, протяги-
ванием и т. д.
Сверление отверстий диаметром от 0,25 до 80 мм осу-
ществляют стандартными спиральными сверлами, а от-
верстий диаметром менее 0,25 мм — перовыми сверлами.
При сверлении отверстий за счет отрицательных углов
резания на перемычке возникают большие осевые усилия.
Поэтому сверление отверстий диаметром 30 мм и более
производят в два приема, сначала обрабатывают отверстие
сверлом меньшего диаметра, а затем рассверливают свер-
лом, диаметр которого соответствует диаметру отверстия.
При рассверливании перемычка сверла в работе не уча-
ствует и осевые усилия резко уменьшаются, кроме того,
качество обрабатываемого отверстия, т. е. точность и его
геометрическая форма будут обеспечиваться лучше, чем
при сверлении одним сверлом.
Точность обработки сверлением зависит от качества
заточки сверла, выбранного метода сверления и применяе-
мых приспособлений для направления сверла.
Качество заточки сверла, т. е. смещение перемычки
относительно оси сверла или неправильные углы заточки,
вызывает разные по величине силы резания на каждом
лезвии, вследствие чего диаметр обрабатываемого отвер-
стия получается больше диаметра сверла. Такое увеличе-
ние диаметра отверстия носит название «разбивка отвер-
стия». Кроме того, сверло, не обладая высокой жесткостью,
смещается с оси, при этом ось отверстия и само отверстие
имеют криволинейную форму. Эта погрешность носит
название «увод сверла».
Существуют три метода сверления отверстий. Первый
метод (рис. 50, а) заключается в том, что неподвижная
деталь сверлится вращающимся сверлом. Метод является
наименее качественным, но вследствие возможности ис-
пользования простых и дешевых сверлильных станков
находит повсеместное применение.
При сверлении по второму методу, т. е. вращающейся
детали неподвижным сверлом, имеющим только осевую
подачу (рис. 50, в), разбивка отверстия и увод сверла воз-
можны, но значительно меньше, чем при сверлении по
первому методу. Это объясняется тем, что сверло в данном
случае как бы представляет собой расточной резец недо-
статочной жесткости.
111
chipmaker.ru
При сверлении вращающейся детали вращающимся
сверлом (рис. 50, в) увод сверла теоретически невозможен.
Практически за счет упругой деформации сверла неболь-
шое искривление оси отверстия наблюдаемся. Разбивка
отверстия зависит от качества заточки сверла и соосности
шпинделей, несущих деталь и сверло.
При обработке отверстий сверлением достигается 5—7-й
класс точности, а при применении кондукторов с направ-
ляющими втулками для сверл или при сверлении по вто-
Рис. 50. Методы сверления отверстий
рому или третьему методу можно получить 4-й класс точ-
ности. Шероховатость поверхности после сверления соот-
ветствует 2—4-му классу чистоты.
На практике часто приходится сверлить в одной де-
тали, установленной в кондукторе, несколько отверстий
разных диаметров или сверлить их с последующим зен-
керованием и развертыванием. Такую задачу можно ре-
шить несколькими способами:
а)	сверлят отверстия со сменой режущего инструмента
при выполнении каждого перехода, очевидно, в данном
случае затраты вспомогательного времени на смену ин-
струмента значительны, а работа утомительна для ра-
бочего;
б)	сверлят отверстия с применением быстросменных
втулок, позволяющих менять режущий инструмент, не
останавливая вращения шпинделя;
в)	применяют многошпиндельный станок, в каждом
шпинделе которого установлен инструмент, соответствую-
щий переходу. В этом случае кондуктор с деталью после
выполнения первого перехода передвигают к следующему
112
шпинделю для выполнения второго перехода и т. д. Основ-
ным недостатком этого способа обработки является недо-
статочное использование оборудования по времени.
При отсутствии многошпиндельных станков устанав-
ливают несколько одношпиндельных сверлильных станков
и обработку ведут последовательно как на многошпин-
дельном станке. Так как стоимость небольших сверлиль-
ных станков невысокая, то такой прием работы вполне
себя оправдывает и его часто применяют на практике;
г)	применяют кондуктор только для наметки центров
отверстий (в деталях без высоких требований к точности
расположения координат осей отверстий). В этом случае
кондуктор имеет направляющие втулки одинакового диа-
метра, через которые на детали производят только на-
метку центров. После зацентровки всей партии деталей
производят сверление отверстий и все последующие пере-
ходы без кондуктора;
д)	обрабатывают отверстия с применением револьвер-
ной головки, установленной на пиноль шпинделя верти-
кально-сверлильного станка. Применение пяти- или ше-
стипозиционных головок позволяет производить после-
довательную обработку отверстия несколькими различ-
ными инструментами или производить сверление в детали
отверстий различных диаметров. Для сверления глухих
отверстий или других работ, требующих ограничения вер-
тикального перемещения инструментов, в револьверной
головке могут быть установлены упоры;
е)	применяют многошпиндёльные головки для одно-
временного сверления нескольких отверстий. В серийном
производстве используют многошпиндельные головки
универсального типа с возможностью регулирования
в определенных пределах положения шпинделей для уста-
новки на требуемые межцентровые расстояния. Такие
универсальные головки обычно устанавливают на нор-
мальных сверлильных станках.
В крупносерийном и массовом производстве применяют
многошпиндельные головки с постоянными межцентро-
выми расстояниями с установкой их как на нормальных
сверлильных станках, так и на агрегатных или специаль-
ных сверлильных станках.
Кольцевое сверление (трепанирование). Применение
спиральных сверл, оснащенных твердым сплавом, огра-
ничивается недостаточной жесткостью станков, исполь-
зуемых для сверления, а также высокой стоимостью
ИЗ
chipmaker.ru
сверл и сложностью восстановления их при выкрашивании
пластин твердого сплава.
С целью использования твердого сплава и соответ-
ственно повышения производительности, а также экономии
металла сверление осуществляют кольцевыми сверлами.
Кольцевое сверло представляет собой пустотелый ци-
линдр, на одном из торцов которого имеются зубья (не
менее трех), оснащенные твердосплавными пластинами или
вставными пластинами из быстрорежущей стали. Кольце-
Рис. 51. Основные виды зенкерования отверстий
вое сверло, вырезая в сплошном металле отверстие, пре-
вращает в стружку лишь кольцеобразную часть металла,
а внутренняя часть в виде цилиндра может быть исполь-
зована для изготовления других деталей.
Кольцевое сверление наиболее широко применяют для
обработки сквозных отверстий диаметром свыше 80 мм
и производят в основном на радиально-сверлильных, го-
ризонтально-расточных и реже на токарно-револьверных
станках.
Недостатком кольцевого сверления является затрудне-
ние отвода стружки, которое принуждает периодически
прерывать сверление для вывода сверла и удаления
стружки.
Зенкерование широко применяют при обработке отвер-
стий на сверлильных, револьверных, токарных, расточ-
ных и других станках.
Назначение операции «зенкерование» чрезвычайно
разнообразно. Ее можно применять для:
а)	черновой обработки отверстий в отливках или штам-
повках (рис. 51, а). В данном случае применение операции
114
«рассверливание» взамен зенкерования недопустимо, так
как отверстия в литых и горячештампованных заготовках
могут иметь неправильную форму и при рассверливании
не исключена поломка сверла, или в лучшем случае полу-
чают отверстия плохого качества;
б)	выполнения промежуточной операции между свер-
лением отверстия и последующим развертыванием
(рис. 51, б). Зенкерование отверстия перед развертыванием
производят с целью уменьшения величины припуска на
развертывание и исправления искривления оси отвер-
стия, полученного за счет «увода» сверла;
в)	окончательной обработки отверстий (рис. 51, в)
с точностью За—4-го классов и получения 5—6-го классов
чистоты;
г)	образования конических отверстий (рис. 51, г)
в различных деталях (конусные калибры-втулки, отвер-
стия под конические штифты и т. д.);
д)	зенкерования отверстий под головки болтов и гаек
(рис. 51, д);
е)	обработки торцовых поверхностей деталей под го-
ловки болтов и гаек (рис. 51, е); такую работу выполняют
зенкерами с направлением или специальными зенкерами
в виде оправок с пластинами (на заводах по старой, ранее
установившейся терминологии, такие инструменты назы-
вают цековками, а операцию «цекованием»);
ж)	обработки ступенчатых и фасонных поверхностей
отверстий (рис. 51, ж);
з)	снятия фасок и притупления острых кромок в отвер-
стиях, которые выполняют зенковками, а операцию или
переход называют «зенкование фасок» (рис. 51, з).
Растачивание отверстий на любом станке является
менее производительной операцией по сравнению с зен-
керованием или развертыванием и, кроме того, требует
высокой квалификации исполнителя. Поэтому растачи-
вание рекомендуется применять:
а)	при обработке отверстий больших размеров или от-
верстий ступенчатой формы с большим перепадом размеров;
б)	при обработке отверстий, размер которых не входят
в нормальный ряд диаметров, т. е. в тех случаях, когда
нельзя использовать стандартный инструмент, а изготов-
ление специального для небольшой партии деталей не-
выгодно;
в)	при необходимости обеспечения перпендикуляр-
ности торца к оси детали. Для выполнения этого требова-
115
chipmaker.ru
ния производят подрезание торца и растачивание отвер-
стия с одного установа;
г)	для обработки в отверстиях выточек или канавок.
Растачивание деталей типа втулок с обеспечением точ-
ной концентричности отверстия относительно наружного
диаметра требует точной выверки положения детали при
установке ее в патроне, даже с применением «сырых»
кулачков. В серийном производстве более удобной яв-
ляется обработка детали от базового отверстия. При
этом сначала точно обрабатывают отверстие, затем деталь
устанавливают на конусную или разжимную оправку и
в центрах производят обтачивание наружного диаметра.
Растачивание отверстии в крупных корпусных дета-
лях производят на горизонтально-расточных станках,
а при особо высокой точности расположения осей отвер-
стий — на координатно-расточных станках.
На координатно-расточных станках отверстия можно
сверлить, зенкеровать, развертывать и растачивать рез-
цами. Сверление отверстий необходимо производить только
в крайнем случае и только небольших диаметров; во всех
остальных случаях сверление необходимо производить
на более грубых по точности и более производительных
станках. В мелкосерийном производстве координатно-
расточные станки могут быть применены для нанесения
точных сеток, шкал, рисок, а также для разметки плоских
деталей в системе полярных координат.
Развертывание применяют для калибрования, т. е. по-
лучения точных размеров, высокого класса Чистоты поверх-
ности и правильной геометрической формы отверстий. Раз-
вертывание, как правило, не исправляет искривление оси
отверстия, полученное после предыдущих операций, так
как угол <р у разверток в зависимости от обрабатывае-
мого материала принимают в пределах 5-_15°. Попытка
исправления оси отверстия вызывает большую нагрузку
(заклинивание) развертки и приводит к искажению поверх-
ности отверстия и к поломке развертки.
Развертывание с целью получения точности отверстий
является сравнительно простой операцией, выполняемой
на сверлильных, токарных, револьверных и других
станках. В части обеспечения высокого класса чистоты
поверхности развертывание является одной из самых
сложных и малоизученных операций. Качество поверх-
ности, получаемое после развертывания, Зависит от мно-
гих факторов, главными из которых являются: качество
116
обрабатываемого материала, конструкция и качество
изготовления развертки и правильный выбор смазочно-
охлаждающей жидкости.
Известно, что высокий класс чисто'ц»! поверхности при
развертывании вязких сталей достигнуть трудно. Оче-
видно, для получения высоких классов чистоты поверх-
ности (V8—V10) необходимо либо подбирать (если это
разрешено чертежом) марку стали, обладающей мень-
шей вязкостью, либо обеспечить хорошую ее обрабаты-
ваемость. Повышения обрабатываемости стали, т.е. умень-
шение ее вязкости и соответственно уменьшение налипа-
ния стружки на режущие кромки развертки, достигают
термической обработкой (улучшением или нормализа-
цией).
Выбор конструкции и качество заточки развертки также
оказывают большое влияние на шероховатость поверх-
ности обрабатываемого отверстия. Для обеспечения высо-
кого класса чистоты поверхности применяют развертки
со спиральным зубом с левой или правой спиралью,
отрицательные углы резания (выглаживающие развертки)
и т. д.
На шероховатость поверхности при развертывании
оказывает значительное влияние и правильный выбор
смазочно-охлаждающей жидкости. Наиболее распростра-
ненной для обработки стали является широко применяе-
мое осерненное масло.
Развертывание в зависимости от технологического
процесса, требуемой точности и шероховатости поверх-
ности можно выполнять непосредственно после сверления,
зенкерования или растачивания, причем для получения
отверстий с высоким качеством производят черновое и Чи-
стовое развертывание. 70—80% общего припуска отвер-
стия расходуют на черновое и 20—30% на чистовое раз-
вертывание.
Получить поверхности 9—10-го классов чистоты и 1-го
класса точности можно за счет обеспечения обрабатывае-
мости стали, выбора конструкции развертки, качества
заточки ее зубьев и подбора смазочно-охлаждающей
жидкости.
При развертывании отверстий в детали, закрепленной
на столе станка или в патроне, развертку необходимо кре-
пить в качающейся (плавающей) державке. Качающуюся
державку применяют для исключения влияния несовпа-
дения оси отверстия с осью развертки, которое может
117
chipmaker.ru
привести к «разбивке» отверстия, т. е. к увеличению его
диаметра. При использовании качающейся державки
развертка самоустанавливается по оси отверстия.
Обработка глу^рких отверстий. При сверлении отвер-
стий обычными спиральными сверлами с отношением
-^- = 8-^10 увод сверла получается значительным, по-
этому схема обработки усложняется введением допол-
нительных переходов (рассверливание, зенкерование).
Введение зенкерования позволяет несколько исправить
ось отверстия, но не обеспечивает у деталей типа втулок
правильной концентричности отверстия относительно
наружного диаметра. Для обеспечения концентричности
диаметров после сверления отверстия в заготовке ее уста-
навливают в центры и обтачивают по наружному диа-
метру. При обточке с установкой заготовки по отверстию
устраняют увод сверла, оставшееся искривление оси
отверстия удаляют при последующей обработке зенкером
и разверткой. При высоких требованиях к концентрич-
ности окончательную обработку наружного диаметра
производят на оправке.
Сверление глубоких отверстий при L > \2d производят
удлиненными спиральными сверлами, такое сверление,
выполняемое на сверлильных станках, не исключает увода
сверла и нарушения концентричности, поэтому может
быть применено только с последующей обработкой по
наружному диаметру (для деталей типа втулок) или при
сверлении неответственных отверстий.
Достаточно хорошее качество отверстия получается
при сверлении с вращением детали и сверла (обработка
на токарных многошпиндельных автоматах и специальных
станках), при этом для исключения заедания сверла и
облегчения подачи охлаждающей жидкости желательно
производить ступенчатое сверление, т. е. несколькими
сверлами с перепадом по диаметрам на 0,3—0,5 мм. Более
точное сверление глубоких отверстий с получением пря-
молинейной оси производят ружейными или пушечными
сверлами, а при обработке больших диаметров отверстий —
расточными блоками.
Протягивание отверстий. Протягивание применяют для
обработки цилиндрических и фасонных внутренних по-
верхностей деталей в серийном, а при наличии стандарт-
ных протяжек и в мелкосерийном производстве. Кроме
высокой производительности, достигаемой за счет одно-
118
временной работы нескольких лезвий, протягивание обе-
спечивает точность 2—3-го классов и 6—8-й класс чистоты
поверхности.
При соответствующем подборе обрабатываемого мате-
риала или обеспечении хорошей его обрабатываемости
путем термической обработки (улучшение), а также с при-
менением специальной геометрии зуба протяжки и охла-
ждающей жидкости можно добиться 1-го класса точности
и 9—10-го классов чистоты.
5. ОБРАБОТКА ПЛОСКИХ И ФАСОННЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ
Обработку плоских и фасонных поверхностей режущим
инструментом с металлическим лезвием производят стро-
ганием, фрезерованием или протягиванием.
Строгание плоскостей деталей небольших размеров
(до 600 мм) производят на поперечно-строгальных, а более
крупных деталей — на продольно-строгальных станках.
Рис. 52 Схемы строгания на станках:
п — на поперечно-строгальном; б — на продольно-строгальном
При строгании на поперечно-строгальных станках резец
совершает возвратно-поступательное движение со ско-
ростью резания vp, а движение подачи осуществляется
перемещением стола с закрепленной на нем деталью
(рис. 52, а). Установку на глубину резания st осущест-
вляют перемещением суппорта с резцом. На продольно-
строгальных станках (рис. 52, б) возвратно-поступатель-
ное движение совершает стол вместе с закрепленной на
нем деталью (скорость пд), движение подачи происходит
за счет перемещения суппорта с резцом вдоль траверсы.
119
chipmaker.ru
Строгание, несмотря на ряд недостатков (низкие ско-
рости резания и потери времени на обратный холостой
ход), находит применение в особенности для обработки
на продольно-строгальных станках крупногабаритных
или узких длинных деталей (измерительных линеек,
поверочных мостиков и т. д.).
Основным достоинством обработки на строгальных
станках является обеспечение прямолинейности и плоско-
стности, например, при чистовом строгании можно обеспе-
чить прямолинейность 0,05—0,1 мм на 1 м длины поверх-
ности детали с шероховатостью 5—6-го классов чистоты.
При применении широких резцов, работающих с малой
глубиной резания (/ = 0,14-0,5 мм) и подачах s = 104-
4-20 мм/ход, можно добиться 7-го класса чистоты.
При строгании крупных отливок и сварных заготовок
наличие внутренних напряжений может после удаления
большого слоя металла вызвать нарушение внутреннего
равновесия и вследствие этого деформацию. Для умень-
шения внутренних напряжений перед механической обра-
боткой стальные заготовки подвергают отжигу, а отливки
из чугуна — старению и отжигу. С той же целью при стро-
гании высокоточных (корпусных) деталей после черновой
обработки производят старение. При строгании, особенно
чистовом, большое значение имеет правильное закрепле-
ние детали. Под действием сил зажима деталь деформи-
руется, а по окончании обработки и снятия прижимов
стремится принять прежнее положение, при этом изме-
нятся ее геометрическая форма и размеры. При выпол-
нении с одного установа черновой и чистовой обработки
необходимо после чернового строгания ослабить прихваты,
а затем учитывая, что при чистовой обработке усилия ре-
зания меньше, снова закрепить деталь но с меньшим уси-
лием.
Фрезерование плоскостей. Наиболее распространенным
способом обработки поверхностей является фрезерование.
По сравнению со строганием фрезерование обладает рядом
преимуществ: более высокой производительностью при
использовании многолезвийного инструмента; более вы-
сокой точностью обработки и универсальностью, позво-
ляющей производить обработку плоскостей, шпоночных
пазов и т. д.
Плоскости можно обрабатывать на фрезерных станках
цилиндрическими или торцовыми фрезами. Фрезерование
цилиндрическими фрезами осуществляют двумя спосо-
120
бами: 1) встречным фрезерованием (вращение фрезы на-
правлено против подачи); 2) попутным фрезерованием
(направление вращения фрезы совпадает с направлением
подачи). В обоих способах форма стружки принципиально
не изменяется-, но условия резания, а главное — дей-
ствие сил резания различные.
При встречном фрезеровании толщина стружки уве-
личивается постепенно от нуля до максимума, что обеспе-
чивает плавное изменение нагрузки па зуб фрезы, но
при этом возникающие усилия резания стремятся отор-
вать деталь от стола станка. Наличие зазоров в направ-
ляющих стола (в особенности у изношенных станков)
вызывает вибрацию и снижает класс чистоты обрабаты-
ваемой поверхности детали.
При попутном фрезеровании толщина стружки ме-
няется от максимума до нуля, при этом усилия резания при-
жимают деталь к столу и вибрация исключается. Однако
изменение нагрузки на зуб фрезы от максимума до мини-
мума вызывает толчки в направлении подачи, сопровождае-
мые подрывом фрезы. Поэтому для попутного фрезерова-
ния необходима специальная конструкция механизма
подач станка, исключающего зазоры. Существующие
горизонтально-фрезерные станки, не имея такого меха-
низма подач, работают по способу «встречной подачи»,
что обеспечивает при обработке цилиндрическими фре-
зами шероховатость поверхности в пределах 4—6-го
классов чистоты и точность За—4-го классов.
При фрезеровании плоскостей торцовыми фрезами на
вертикально-фрезерных станках обеспечиваются более
высокие классы чистоты поверхности, так как отсутствуют
усилия, отрывающие деталь от станка. Кроме того, кон-
струкция и метод крепления оправки с торцовой фре-
зой более надежны, чем крепление цилиндрических фрез.
Достигаемые классы чистоты поверхности 5—7 и точно-
сти За—4.
Преимуществом торцового фрезерования является
также возможность применения скоростного резания.
Цилиндрические фрезы, оснащенные пластинами твердого
сплава, практически не применяются из-за высокой стои-
мости фрез, выкрашивания пластин твердого сплава
вследствие вибраций, возникающих при работе по способу
встречной подачи, и сложности восстановления при ре-
монте твердосплавных цилиндрических фрез. Указанные
недостатки цилиндрических фрез почти не свойственны
121
chipmaker.ru
торцовым фрезам с механическим креплением резцов,
оснащенных твердосплавными пластинами, позволяющим
производить обработку со скоростями резания 100—
300 м/мин.
Фрезерование фасонных поверхностей. Наиболее рас-
пространенным и простым способом обработки незамкну-
тых прямолинейно-фасонных поверхностей является фре-
зерование фасонными фрезами или наборами фрез. Зам-
Рис. 53. Схемы фрезерования кулачков по копиру:
а— схема фрезерования; б —= погрешности копирования
кнутые поверхности (объемные) фрезеруют чаще всего
по разметке или на копировально-фрезерных станках.
Фрезерование замкнутых фасонных поверхностей на
деталях типа дисков производят: а) по разметке или не-
посредственно по размерам; б) по копиру на различных
приспособлениях.
Схема фрезерования кулачков по копиру показана на
рис. 53, а. Обрабатываемую деталь 7 вместе с копиром 2
устанавливают в приспособлении. Копир под действием
груза Q постоянно прижимается к неподвижной опоре,
и при вращении форма копира передается на деталь. При
фрезеровании деталей невысокой точности в неподвиж-
ной опоре устанавливают ролик, при более высоких тре-
бованиях к точности копирования устанавливают сухарь
с минимальной величиной радиуса. Сухарь ставят вместо
ролика из-за того, что при переходе с цилиндрической
поверхности копира на наклонную часть продольное пе-
122
ремещение детали 1г с копиром меньше расчетного I
(рис. 53, б).
Фрезерование на деталях поверхностей в виде спирали
Архимеда (равным углам поворота соответствуют равные
приращения радиуса-вектора) можно производить как
на вертикально; так и горизонтально-фрезерных станках.
Обрабатываемую деталь 1 (рис. 54) устанавливают на де-
лительной головке 2 и приводят во вращение, а стол
вместе с делительной головкой пе-
ремещают на величину Н. Смен-
ные зубчатые колеса подбирают из
расчета продольного перемещения
на величину Н за один оборот
детали.
Протягивание. Наружное протя-
гивание поверхностей применяют
только в крупносерийном и массо-
вом производстве, так как для его
осуществления необходимы специаль-
ные протяжки и приспособления
для установки деталей. Схемы сня-
тия припуска, так же как и при-
меняемое оборудование, аналогичны Рис. 54. Схема фрезе-
протягиванию внутренних поверх-
ностей. Более удобными для па-
рования по спирали
Архимеда
ружного протягивания являются
вертикально-протяжные станки, позволяющие приме-
нять составные протяжки большой длины.
Наружное протягивание позволяет во многих случаях
заменить фрезерование, обеспечивая при этом высокую
производительность за счет одновременного участия в об-
работке нескольких зубьев протяжки и более высокие
классы точности и чистоты поверхности по сравнению
с фрезерованием.
6. ШЛИФОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
Современная техника больших скоростей предъявляет
высокие требования к качеству и точности поверхностей
деталей машин и приборов. Качество изготовления дета-
лей машин контролируют с помощью измерительных ин-
струментов и- контрольно-измерительных приборов, де-
тали которых и особенно измерительные поверхности (кон-
цевые меры длины, рабочие поверхности калибров и т. д.)
123
chipmaker.ru
должны быть изготовлены более качественно, чем контро-
лируемые детали машин.
При изготовлении деталей машин и особенно измери-
тельных инструментов широко применяют обработку ре-
занием с использованием абразивных инструментов, по-
зволяющих снимать тончайшие слои металла.
Самой распространенной обработкой с применением
абразивного инструмента является , шлифование.
Режущие инструменты при шлифовании на любом
виде шлифовальных станков представляют собой шлифо-
вальные круги различной формы и размеров и шлифоваль-
ные сегменты. Шлифовальный круг состоит из абразивных
зерен, скрепленных связывающим веществом, называе-
мым связкой. Применяя шлифовальные круги с зернами
различной величины и из различных абразивных мате-
риалов, можно изменять величину снимаемого слоя ме-
талла и тем самым обеспечивать различные классы чистоты
поверхности на обрабатываемой детали.
Несмотря на то, что зерна абразивных материалов обла-
дают высокой твердостью, все же в процессе работы про-
исходит их затупление, условия резания ухудшаются
и затупившиеся зерна под действием увеличившихся сил
резания вырываются из связки. Взамен Вырванных зату-
пившихся зерен в работу вступают новые зерна, которые
по мере затупления также должны быть удалены из круга.
Удаление затупившихся зерен под действием возрастаю-
щих сил резания называется самозатачиванием. Условия
самозатачивания, очевидно, зависят от свойств связки,
удерживающей абразивные зерна.
Шлифовальные круги применяют для выполнения раз-
личных работ и обработки металлов, обладающих различ-
ными механическими свойствами, например, незакален-
ной и закаленной стали, чугуна, твердых сплавов и т. д.,
очевидно, в каждом случае требуется подобрать соответ-
ствующую характеристику шлифовального круга, т. е.
материал абразивных зерен, величину зерен, вид и мате-
риал связки и структуру расположения зерен.
Абразивные материалы. Абразивными материалами,
применяемыми при шлифовании, называют зерна (кри-
сталлы), обладающие высокой твердостью и прочностью
и имеющие острые грани, способные резать обрабатывае-
мый металл.
Абразивные материалы могут быть естественного про-
исхождения и искусственного.
124
Основными* естественными абразивными материалами
являются кварц, кремень, корунд и алмаз.
Кварц (песчаник) представляет собой кристаллизо-
ванную двуокись кремния, зерна которой имеют невысо-
кую твердость и обладают большой вязкостью. Кварц
применяют для гидропескоструйной обработки поверх-
ностей заготовок.
Кремень является разновидностью кварца, содержит
не менее 97% двуокиси кремния (SiO2) и обладает большой
вязкостью и минимальной хрупкостью. В измельченном
виде зерна кремния имеют обломочно-остроугольную
форму и применяются для изготовления шлифовальной
шкурки, предназначенной для обработки дерева, кожи,
эбонита и т. д.
Корунд — минерал, состоящий в основном из кристал-
лической окиси алюминия (А12О3) и некоторого количе-
ства примесей. Абразивная способность корунда зави-
сит от количества окиси алюминия и содержания приме-
сей. С увеличением содержания окиси алюминия абразив-
ная способность корунда возрастает. Примеси (кварц и
другие минералы, химически связанные с А1.,О.У), имеют
меньшую твердость, чем сам корунд, и снижают абразив-
ную способность корунда. Содержание примесей опреде-
ляет цвет корунда (серый, синий, красный, белый и т. д.).
В природе встречаются две разновидности корундов:
непрозрачные и прозрачные. К непрозрачным корундам
относятся обыкновенный корунд и наждак. Корунд со-
держит 90—95% окиси алюминия, менее хрупок, чем
наждак, и является более качественным абразивным мате-
риалом. По твердости корунд уступает только карбиду
кремния, карбиду бора и алмазу. Обыкновенный корунд
используют для производства микропброшков М28—М7,
для изготовления шлифовальных кругов его применяют
крайне редко, так как зерна искусственного корунда
менее хрупки и поэтому обеспечивают большую произво-
дительность при шлифовании. К прозрачным корундам
относятся рубин, сапфир, топаз, аметист и изумруд. Такие
корунды обладают высокой твердостью и износостойко-
стью и применяются для армирования измерительных на-
конечников приборов.
Алмаз обладает наибольшей твердостью из всех извест-
ных материалов и поэтому используется в технике для
различных целей: правки шлифовальных кругов, обработки
твердых металлов, обработки стекла, а также для армиро-
125
chipmaker.ru
вання измерительных наконечников различных измери-
тельных приборов.
По внешним признакам и свойствам алмазы подразде-
ляют на три разновидности: борты, балласы и карбонадо.
Наиболее твердым и хрупким является борт и наиме-
нее твердым — карбонадо. Твердость алмазов примерно
в 2—3 раза выше, чем карбида бора и карбида кремния.
Массу алмазов определяют в каратах, один карат равен
0,2 грамма.
Искусственные абразивные материалы. Основными
искусственными абразивными материалами являются
электрокорунд нормальный, электрокорунд белый, моно-
корунд, электрокорунд титанистый, карбид кремния,
карбид бора, эльбор, синтетические алмазы.
Электрокорунд нормальный (Э) получают путем
электрической восстановительной плавки боксита (гли-
нозем, кремнезем и окись железа). Он имеет кри-
сталлическое строение и содержит 93—96% окиси алю-
миния.
Электрокорунд белый (ЭБ) выплавляют из высокока-
чественного сырья (чистой окиси алюминия). ЭБ отли-
чается от нормального электрокорунда более высоким
содержанием окиси алюминия (97—99%), незначительным
наличием других окислов, однородностью, высокой твер-
достью, прочностью и более острыми кромками зерна.
Перечисленные свойства позволяют применять белый
электрокорунд для обработки сталей, имеющих высокую
твердость, и при высоких требованиях к классам чистоты
и точности обрабатываемой поверхности. Для менее от-
ветственных работ, а также для шлифования незакален-
ных сталей применяют как более дешевый нормальный
электрокорунд.
Монокорунд (М) — абразивный материал, получается
путем специальной плавки и имеет высокое содержание
окиси алюминия (98—99%). По сравнению с нормальным и
белым электрокорундом монокорунд обладает более высо-
кой твердостью, механической прочностью и абразивной
способностью.
Высокая абразивная способность монокорунда объяс-
няется особенностями его строения. Если зерна электро-
корунда после дробления представляют собой осколки
кристаллов корунда, то зерна монокорунда представляют
собой целые кристаллы. В процессе шлифования зерна
монокорунда скалываются отдельными частичками, что
126
обеспечивает хорошую самозатачиваемость, а следова-
тельно, высокую режущую способность и меньшие уси-
лия резания.
Так как монокорунд значительно дороже белого элек-
трокорунда (г^на 20%), его рекомендуется применять для
обработки деталей из закаленной стали, с повышенными
требованиями к качеству поверхности.
Абразивный материал, выплавленный из глинозема
в определенном сочетании с окисью титана (Ti2O3), обра-
зующей твердый раствор в корунде, называют электро-
корундом титанистым (ЭТ). Титанистый электрокорунд
по сравнению с нормальным и белым электрокорундом
обладает большей абразивной способностью, но меньшей
механической прочностью. Его применяют для ответ-
ственных шлифовальных и доводочных работ.
Карбид кремния (карборунд) представляет-собой хи-
мическое соединение углерода с кремнием (SiC). В есте-
ственном виде встречается очень редко, и получается пу-
тем плавки кварцевого песка, содержащего 99—99,5%
кремнезема (SiO2), и веществ, содержащих углерод (кокс,
антрацит), в электрической печи сопротивления.
Карбид кремния обладает более высокой твердостью
по сравнению с электрокорундом, уступая по твердости
только алмазу и карбиду бора. Абразивная способность
карбида кремния очень высокая, так как его зерна имеют
острые грани, к недостатку его следует отнести высокую
хрупкость зерен.
Особенности карбида кремния делают его незаменимым
при шлифовании материалов с небольшим сопротивлением
разрыву, т. е. таких материалов, как чугун, латунь,
алюминий, твердые сплавы и т. д.
Существуют две разновидности карбида кремния:
а) карбид кремния черный (КЧ) и карбид кремния зеле-
ный (КЗ). Зеленый карбид кремния обладает несколько
большей абразивной способностью и повышенной хруп-
костью, поэтому его применяют для чистовых работ.
Карбид бора (В4С) представляет собой кристалличес-
кий абразивный материал, полученный путем восстанов-
ления борного ангидрида (В2О3) углеродом. Карбид бора
содержит до 94% кристаллического карбида бора и раз-
личные примеси и выпускается в виде мелкозернистых
(до № 100) порошков серовато-черного цвета.
Карбид бора обладает высокой абразивной способно-
стью и твердостью и применяется для шлифования и отде-
127
chipmaker.ru
лочной обработки твердых материалов. Абразивная спо-
собность карбида бора по сравнению с алмазом при обра-
ботке твердых сплавов составляет 60—70%, т. е. почти
в 2 раза выше, чем карбида кремния.
Кристаллический нитрид бора, имеющий кубическую
структурную сетку, называют «эльбор», а за рубежом —
«боразон». Эльбор, обладая высокой твердостью, близкой
к твердости алмаза, и в то же время меньшей хрупкостью,
может обрабатывать твердые сплавы и другие материалы,
заменяя алмаз.
Эльбор является новым перспективным абразивным
материалом, но технико-экономическая целесообразность
применения его в промышленности пока что изучена
недостаточно.
Как абразивный материал алмаз обладает основным
ценным свойством, отличающим его от всех других мине-
ралов, — высокой твердостью, благодаря которой он
может резать любые материалы. Микротвердость алмаза
примерно равна 8000 кгс/мм2, а микротвердость карбида
бора равна 4450 кгс/мм2, т. е. алмаз примерно в 2 раза
тверже карбида бора. Свойство алмазов используют при
обработке твердых сплавов, точении твердых металлов,
а также вязких металлов, не поддающихся шлифованию,
при правке абразивных кругов и т. д.
Синтетические алмазы (АС) по твердости примерно рав-
ноценны естественным алмазам и способны резать (цара-
пать) последние, но по своей абразивной способности не-
сколько уступают природным алмазам (примерно в 1,4—
4 раза). Несмотря на худшую абразивную способность,
синтетические алмазы ввиду их меньшей стоимости и де-
фицитности естественных алмазов широко применяют
в промышленности.
По механической прочности порошки синтетических
алмазов делят на три группы: высокопрочные — АСВ,
прочные — АСП и обычные — АСО.
Зернистость абразивных материалов (кроме алмазов)
определяется величиной зерна. По ГОСТ 3647—71 абра-
зивные материалы в зерне разделяют по крупности на
номера (от номера 200 до 3 и более мелкие от М40 до М5)
и на группы:
а) шлифзерно (по величине зерна объединяет номера
зернистости от 200 до 16); б) шлифпорошки с номерами
зернистости от 12 до 3 и в) микропорошки — от М40
до М5.
128
Зернистость шлифовальных кругов выбирают в зави-
симости от вида выполняемой работы и требований к ше-
роховатости обрабатываемой поверхности. Для обдироч-
ного плоского шлифования применяют шлифовальные
сегменты (ГОСТ 2564—67) с зернистостью 125—80 и шли-
фовальные круги с зернистостью 125—50. Предваритель-
ное круглое и плоское шлифование производят кругами
с зернистостью 50—25. При окончательном шлифовании
поверхностей, в том числе и фасонных поверхностей,
применяют круги с зернистостью 25—12, а для шлифо-
вания резьбы 80—3.
Твердость абразивных инструментов. Твердость шли-
фовальных кругов и других абразивных инструментов
определяется не твердостью абразивных зерен, а прочно-
стью связки удерживающей зерна в круге.
Одним из основных факторов, обеспечивающих каче-
ство поверхности при шлифовании, является самозатачи-
вание круга. В процессе работы абразивные зерна зату-
пляются, при этом возникает трение, резко увеличиваю-
щее давление на зерно. При применении твердой связки,
прочно удерживающей зерна, самозатачивание происхо-
дит только частично или может совершенно прекратиться.
От работы затупившими зернами возникают прижоги и
искажения геометрической формы детали.
Выбор твердости шлифовального круга зависит от спо-
соба шлифования, размеров и формы обрабатываемой
поверхности детали, материала и твердости детали, режи-
мов резания, величины абразивного зерна и т. д.
В зависимости от выбранного способа шлифования
изменяется длина дуги соприкосновения шлифовального
круга с обрабатываемой деталью. Например, при плоском
шлифовании торцом круга дуга соприкосновения или точ-
нее площадь соприкосновения шлифовального круга
с деталью значительно больше, чем при шлифовании плос-
кости периферией круга. При внутреннем шлифовании
дуга соприкосновения больше, чем при наружном круглом
шлифовании.
С увеличением дуги соприкосновения возрастает время
контакта шлифовального круга с деталью и выделяется
большее количество тепла. Применяемое для исключения
прижогов уменьшение глубины резания уменьшает дав-
ление на зерно, и поэтому для создания условий само-
затачивания твердость круга должна быть принята
меньше.
129
chipmaker.ru
Материал шлифуемой детали также оказывает влияние
на выбор твердости кругов. При шлифовании твердых
материалов абразивные зерна тупятся быстрее, сле-
довательно и смена их должна происходить быстрее,
что может быть обеспечено применением более мягких
кругов.
При шлифовании мягких материалов затупление абра-
зивных зерен происходит медленнее, кроме того, за счет
происходящей при резании пластической деформации уве-
личивается сила резания и для исключения быстрого
вырывания работоспособных зерен и преждевременного
износа круга последний должен быть, как правило, твер-
дым Исключением из этого правила является шлифование
весьма вязких материалов (малоуглеродистая отожженная
сталь, медь, латунь и т. д.), при обработке которых про-
исходит налипание металла на шлифовальный круг (за-
саливание) и процесс резания прекращается. В этом слу-
чае для восстановления работоспособности круга исполь-
зуют мягкую связку, а для уменьшения засаливания
назначают более крупное зерно. Известно, что при одной
и той же связке мелкое зерно удерживается прочнее, чем
более крупное, поэтому с уменьшением величины зерна
связку принимают более мягкой.
Форма и размеры обрабатываемой детали также ока-
зывают влияние на самозатачиваемость шлифовального
круга; так, при шлифовании детали с прерывистыми по-
верхностями происходит более интенсивное вырывание
затупившихся зерен и твердость круга при всех прочих
равных условиях может быть повышена.
С увеличением скорости шлифовального круга (ско-
рости резания) при одной и той же глубине резания и по-
даче, сила резания, приходящаяся на зерно, уменьшается,
следовательно, сопротивление связки вырыванию зату-
пившихся зерен должно быть меньше. Отсюда можно
сделать вывод, что с увеличением скорости шлифовального
круга твердость его должна уменьшаться. Наоборот,
с уменьшением скорости шлифовального круга давление
на зерно увеличивается и вырывание затупившихся зерен
происходит более интенсивно, следовательно, для удержа-
тия зерен круг должен быть более твердым. На практике
такое явление наблюдается при работе изношенным шли-
фовальным кругом, при этом скорость вращения круга
уменьшается пропорционально уменьшению его диаметра
и круг как бы становится мягче.
130
Для правильного выбора твердости шлифовального
круга, обеспечивающего качество и производительность
выполняемой работы, можно воспользоваться следующими
примерными рекомендациями:
а)	с увеличением площади соприкосновения принимают
более мягкие круги или сегменты;
б)	при шлифовании прерывистых поверхностей при-
нимают более твердые круги;
в)	для шлифования твердых материалов применяют
более мягкие круги и наоборот;
г)	при шлифовании весьма мягких и вязких материа-
лов (латунь, медь и т. д.) необходимо применять мягкие
круги;
д)	с увеличением скорости шлифовального круга
твердость его должна быть принята меньше:
е)	при шлифовании крупнозернистыми кругами твер-
дость их должна быть больше;
ж)	при возникновении прижогов на поверхности де-
тали необходимо применять более мягкие круги.
Связка, удерживающая зерна в абразивном инстру-
менте, участвует в работе за счет трения и, следовательно,
оказывает влияние на качество шлифуемой поверхности.
Шлифовальный инструмент изготовляют с применением
трех основных видов связки: керамической, бакелитовой
и вулканитовой.
Наибольшее распространение получила керамическая
связка, связывающими материалами которой являются
огнеупорная глина, полевой шпат, каолин и др. Круги
с керамической связкой (К) обладают высокой водоупор-
ностью и химической стойкостью, позволяющей применять
охлаждение при шлифовании без ухудшения прочности
круга. Наличие достаточной пористости позволяет умень-
шить засаливание кругов и получить высокую произво-
дительность, в особенности при выполнении тяжелых
работ.
Недостатком керамической связки является меньшая
прочность по сравнению с органическими связками, в осо-
бенности при работе на излом. Повышенная хрупкость
ограничивает применение керамической связки для из-
готовления шлифовальных кругов типа дисков.
Шлифовальные круги, изготовляемые с бакелитовой
(органической) связкой (Б), обладают большей прочностью
по сравнению с кругами на керамической связке — в осо-
бенности на сжатие и изгиб. Большая упругость позволяет
131
chipmaker.ru
применять круги с бакелитовой связкой в виде дисков
и производить шлифование узких пазов, канавок и т. п.
Более высокая прочность кругов на бакелитовой связке
позволяет использовать их для работ с большими скоро-
стями резания. Бакелитовая связка более эластична, чем
керамическая, и в какой-то степени оказывает полирую-
щее действие на обрабатываемую поверхность детали
и поэтому обеспечивает более высокий класс чистоты обра-
батываемой поверхноии.
Шлифовальные круги на вулканитовой связке (В),
представляющей собой смесь вулканизированного кау-
чука и серы, обладает наибольшей эластичностью и проч-
ностью. Круги на вулканитовой связке применяют при
шлифовании очень тонких пазов (0,3—0,5 мм), отрезных
работах и благодаря плотному строению используют
в качестве ведущих кругов при бесцентровом шлифовании,
обеспечивая наименьшие потери на проскальзывание.
Структура абразивного инструмента определяется соот-
ношением объемов: абразивных зерен, связывающего
материала и пор. Установлено 12 номеров, определяющих
указанное соотношение, причем с увеличением номера
структуры увеличивается расстояние между абразивными
зернами. Структуры с № 1 по 4 называют закрытыми
(или плотными), № 5—8 — средними (наиболее распро-
страненные) и №9—12 — открытыми.
В зависимости от вида шлифования и применяемого
оборудования принимают различные шлифовальные круги,
форму и размеры которых выбирают в соответствии
с ГОСТ 2424—67.
Правка шлифовальных кругов. В процессе шлифования,
как указывалось ранее, происходит затупление зерен
абразива, а также «засаливание» шлифовального круга,
т. е. налипание частиц обрабатываемого металла на
рабочую поверхность круга. Шлифование кругом, поте-
рявшим способность резать, приводит к увеличению уси-
лий резания, увеличению давления на обрабатываемую
деталь и ее нагреву. Момент затупления круга характе-
ризуется снижением класса чистоты поверхности, прижо-
гами, сгргнкой и понижением производительности.
Правильный подбор характеристики круга и режимов
резания позволяет поддерживать продолжительное время
шлифовальный круг в рабочем состоянии, но, очевидно,
обеспечить во всех случаях полную его самозатачивае-
мость практически невозможно. Так, например, при обди-
132
рочном шлифовании плоскостей торцом сегментов, про-
исходит полное самозатачивание, а при получистовом
и чистовом шлифовании периферией круга происходит
только частичное самозатачивание. Кроме затупления,
в процессе шлифования происходит износ круга и соответ-
ственно изменение его геометрической формы. Особенно
быстро нарушается форма круга при врезном шлифова-
нии, шлифовании буртов деталей торцом круга, шлифова-
нии профилированным кругом и т. д.
Для восстановления работоспособности круга и исправ-
ления его геометрической формы необходимо периодически
производить правку, т. е. удалять затупившиеся зерна
и срезать слой абразива, необходимого для получения
правильной формы круга.
В зависимости от требуемой точности и шероховатости
поверхности, а также от формы обрабатываемой детали
и вида шлифования применяют правку алмазами, шарош-
ками и твердосплавными дисками. Правка алмазами яв-
ляется наиболее качественной, но из-за дефицитности ал-
мазов применяется только для работ высокой точности,
фасонного профилирования шлифовальных кругов или
в тех случаях, когда иные способы правки невозможны.
При правке шлифовального круга алмазом, имеющим
большую твердость, чем абразивные зерна, происходит
частичное вырывание затупившихся зерен и в большей
степени их разрезание. Таким образом, на поверхности
круга после правки частично имеются зерна, более мелкие,
чем до правки, что и позволяет обеспечить высокий класс
чистоты шлифуемой поверхности.
Правка осуществляется алмазами, зачеканенными
в оправки, или алмазными карандашами. Алмазные каран-
даши представляют собой оправу, в которую с помощью
специального сплава (медь, вольфрам, алюминий) залита
алмазная крошка (мелкие алмазы массой примерно от
0,02 до 0,5 карата).
Правку алмазным инструментом рекомендуется про-
изводить при глубине слоя, снимаемого за один двойной
ход, от 0,01 до 0,03 мм, продольной подаче от 0,2 до
0,4 м/мин. В конце правки для выхаживания следует
произвести один—два прохода без поперечной подачи.
Безалмазная правка основана на обкатывании шли-
фовального круга различными инструментами в виде
роликов. При этом правящий ролик прижимается к шли-
фовальному кругу под небольшим усилием и при обкаты-
133
chipmaker.ru
вании вырывает и частично дробит зерна на поверхности
круга. В качестве правящего инструмента применяют:
а) шарошки, представляющие собой стальные закаленные
диски, наборы (6—10 шт.) «звездочек» или гофрированных
дисков; б) твердосплавные диски — цельные или из твер-
досплавной крошки, армированной в латунный диск.
В отличие от правки алмазами при правке шарошками
зерна на поверхности шлифовального круга не изменяют
своей величины, кроме того, нельзя гарантировать полу-
чение правильной геометрической формы круга. Поэтому
правку шарошками применяют для предварительного
шлифования или для выполнения работ невысокой точ-
ности и 7—8-го класса чистоты поверхности.
Балансировка шлифовальных кругов. Шлифовальные
круги работают с большой окружной скоростью, и даже
незначительная неуравновешенность круга и крепежных
фланцев вызывает вибрацию частей станка. Вибрация
является одной из основных причин возникновения по-
грешности формы, т. е. огранки, дробления и т. д., а также
приводит к преждевременному износу подшипников и дру-
гих частей станка, что, в свою очередь, оказывает влияние
на качество и точность обработки. Кроме того, возникаю-
щие напряжения могут превысить прочность круга и
вызвать его разрыв.
Основными причинами возникновения неуравновешен-
ности шлифовального круга могут быть неоднородность
и различная плотность материала круга, отклонения от
правильной геометрической формы, эксцентричная уста-
новка круга на оправке.
Эксцентричная установка круга объясняется тем, что
для безопасности работы между отверстием круга и оправ-
кой всегда должен быть зазор. При плотной посадке круга
на оправку, нагрев последней во время работы и увели-
чение ее размера вызовет разрыв круга.
Для устранения неуравновешенности применяют ста-
тическую или динамическую балансировку. Статическая
балансировка заключается в выявлении с помощью при-
способлений положения центра тяжести и уравновешива-
ния круга путем перемещения грузов по кольцевой вы-
точке в крепежном фланце.
При выполнении шлифовальных работ рекомендуется
производить двойную балансировку круга, а при повы-
шенных требованиях к качеству шлифования двойная
балансировка является обязательной.
134
Двойную балансировку производят в следующем по-
рядке:
1)	балансируют круг, установленный на переходных
фланцах или на оправке с помощью сухарей, выявляют
неуравновешенность на приспособлении;
2)	правят шлифовальный круг, установленный вместе
с фланцами на шпиндель станка;
3)	производят вторую балансировку круга на приспо-
соблении, для этого шлифовальный круг в сборе с флан-
цами снимают со станка, надевают на оправку и баланси-
руют на приспособлении (необходимость второй баланси-
ровки вызвана тем, что при правке шлифовального
круга на станке с целью получения правильной геометри-
ческой формы срезается разный по толщине слой абра-
зива, и, следовательно, уравновешенность может быть
нарушена);
4)	производят вторую правку круга, на станке, вызван-
ную тем, что после второй балансировки установить круг
в то же самое положение, которое было до балансировки,
невозможно, и возникает биение круга.
При шлифовании плоскостей с применением абразив-
ных сегментов, балансировка последних затруднена,
и хотя сегменты применяются для обдирочной и полу-
чистовой обработки, тем не менее балансировка их для
нормальной работы необходима. На практике баланси-
ровку производят за счет подбора каждой пары сегментом
одинаковой массы и установки каждого из них на диа-
метрально противоположных сторонах сегментной го-
ловки.
Динамическая балансировка более прогрессивна, так
как позволяет производить балансировку непосредственно
на станке, как при установке нового круга, так и в тече-
ние всего времени его работы. Балансировку можно
осуществлять с применением либо виброскопов, выявляю-
щих вибрацию и перемещения сухарей в кольцевой ка-
навке крепежного фланца, либо устройств, встроенных
непосредственно в станок.
Виды шлифования поверхностей. В зависимости от
формы обрабатываемой поверхности все шлифовальные
работы можно разделить на две основные группы:
1)	круглое шлифование; 2) плоское шлифование.
Круглое шлифование по виду обрабатываемой поверх-
ности и способу базирования детали подразделяют на
наружное, внутренние и бесцентровое шлифование.
135
chipmaker, ru
Круглое наружное шлифование при-
меняют для обработки цилиндрических, конических и
фасонных поверхностей деталей и производят на простых,
универсальных или специальных станках.
Установку деталей для обработки производят так же,
как и на токарных станках, т. е. в центрах, различных
патронах, цангах или на оправках. Наибольшая точность
шлифования достигается при установке детали в центрах,
причем для повышения точности передний центр на кру-
глошлифовальных станках неподвижен. Применение не-
подвижного переднего центра исключает влияние биения
шпинделя и обеспечивает правильную геометрическую
форму детали. Задний центр устанавливают в пиноли
задней бабки и с помощью пружины с постоянным давле-
нием прижимают к центровому отверстию детали. Такое
устройство уменьшает вибрацию детали и компенсирует
удлинение детали за счет нагрева. Вращение детали при
шлифовании осуществляется с помощью различных по-
водковых устройств.
При шлифовании в центрах точность обработки детали
во многом зависит от качества центровых отверстий, по-
этому центровые отверстия перед шлифованием должны
быть прошлифованы или хотя бы зачищены, а для деталей
особо высокой точности доведены.
Шлифование наружной цилиндрической поверхности
деталей, имеющих точно обработанное отверстие, можно
производить:
а)	с установкой в самоцентрирующем патроне, при
этом концентричность диаметров обеспечивается вывер-
кой положения деталей по внутреннему диаметру или шли-
фованием кулачков патрона на размер диаметра отвер-
стия;
б)	с установкой на оправке. Оправку вместе с деталью,
как правило, устанавливают в центры станка. Центровые
отверстия оправок должны быть выполнены точно, так’как
погрешность базирования оправки в центрах передается
на изделие.
Оправки, применяемые для шлифования, могут быть
цельными с базированием деталей по конусу, цельными
с базированием по цилиндрической поверхности и раз-
жимными.
Оправки с установкой отверстия детали на коничес-
кую поверхность применяют для обработки с высокими
требованиями к концентричности диаметров детали.
136
Оправки с установкой отверстия детали на цилиндричес-
кую поверхность применяют для изготовления деталей
со сравнительно невысокими требованиями к концентрич-
ности, так как величина последней зависит от разности
между наибольшим предельным размером отверстия и
наименьшим предельным размером оправки. Разжимные
оправки применяют для обработки деталей с грубыми
допусками на отверстие и высокими требованиями к кон-
центричности.
При шлифовании наружных цилиндрических поверх-
ностей различают три способа: глубинный способ, шлифо-
Рис. 55. Глубинный способ
шлифования
вание с продольной подачей и шлифование с поперечной
подачей.
Глубинный способ шлифования (рис. 55) или, иначе,
так называемое шлифование установленным кругом
заключается в том, что весь припуск снимается за один
проход с незначительной величиной продольной подачи.
Шлифовальный круг, имеющий фаску под углом 3—5°
или ступенчатую форму (иногда собирают два круга)
устанавливают на полную глубину резания, равную при-
пуску, при этом основная нагрузка приходится на скос
или первый круг, а остальная часть круга или второй
круг только зачищают шлифуемую поверхность.
Ввиду больших усилий, возникающих при шлифова-
нии с большой глубиной, способ применяют только для
предварительного шлифования деталей, обладающих
большой жесткостью.
Шлифование с продольной подачей заключается в том,
что шлифуемая деталь (рис. 56), вращаясь, совершает
продольные перемещения (продольную подачу sB)
попеременно в обе стороны, а поперечную подачу (sz),
равную глубине резания, совершает шлифовальный круг
137
chipmaker.ru
по окончании каждого хода или каждого двойного хода.
Шлифование с продольной подачей является наиболее
распространенным способом шлифования цилиндриче-
ских и конических детален типа валов, обеспечивающим
в нормальных производственных условиях точность 2—
3-го классов и шероховатость поверхности 7—9-го клас-
сов чистоты. В некоторых случаях при шлифовании же-
стких деталей на малоизношенных станках шлифоваль-
ными кругами со специально подобранной характери-
стикой и тщательно сбалансированными, можно достичь
1-го класса точности и на закаленных деталях 10—12-го
классов чистоты поверхности.
ч).	6)
Рис. 57. Схемы шлифования с радиальной подачей
(врезное шлифование);
а — цилиндрических поверхностей; б — фасонных
Шлифование с поперечной подачей, иначе называемое
врезным шлифованием (рис. 57), применяют для обра-
ботки поверхностей деталей, ширина которых меньше
ширины круга. При таком способе шлифование произ-
водят только с поперечной подачей шлифовального круга
на заданную глубину резания (sz в мм/об). Шлифование
врезанием является высокопроизводительным способом,
но вследствие быстрого износа круга и изменения его
геометрической формы трудно без частой правки обеспе-
чить высокий класс чистоты и правильную геометриче-
скую форму обрабатываемой детали.
Врезное шлифование широко применяют для шлифо-
вания фасонных поверхностей деталей профилирован-
ным шлифовальным кругом.
Шлифование наружных конических
поверхностей деталей на круглошлифовальных
станках можно производить: а) шлифовальным кругом,
запрофилированным под соответствующий угол; б) путем
поворота стола станка; в) поворотом передней бабки.
Наиболее распространенным и удобным способом шли-
фования конических поверхностей является установка
138
оси детали под требуемым углом. Для этого стол станка
вместе с деталью, установленной в центры, повертывают
на угол а (рис. 58, а). Угол поворота стола отсчитывают
по шкале, наибольшая величина угла поворота стола
допускается 6—7°, что позволяет шлифовать конусы
с углом 2а, равным 14°. При этом образующую конуса
детали устанавливают параллельно продольному пере-
мещению стола (движению продольной подачи), а попе-
речную подачу производят перемещением бабки шлифо-
вального круга.
Шлифование конических деталей с углом при вершине
конуса 2а > 14° выполняют на универсальных кругло-
Рис. 58. Схемы шлифования конических поверхностей
шлифовальных станках; переднюю бабку которых можно
устанавливать на требуемый угол (рис. 58, б). Способ
применим только для шлифования конусов небольшой
длины, так как установка детали производится только
в патроне или цанге.
Внутреннее шлифование цилиндриче-
ских и конических отверстий производят на внутришли-
фовальных или универсальных круглошлифовальных
станках, имеющих приспособления для внутреннего шли-
фования. Отверстия шлифуют на внутришлифовальных
станках либо при неподвижной, либо при вращающейся
детали. В неподвижной детали отверстия шлифуют при
планетарном вращении шлифовального шпинделя. Такое
шлифование применяют для обработки крупных деталей
в крупносерийном и массовом производстве.
Отверстия в измерительных инструментах и деталях
приборов шлифуют исключительно на станках с вращаю-
щейся деталью.
Шлифуемые детали устанавливают и закрепляют в раз-
личного вида патронах, планшайбах или специальных
приспособлениях. Приемы установки и выверки поло-
жения детали аналогичны приемам, применяемым при
наружном шлифовании.
139
chipmaker.ru
В отличие от наружного шлифования внутреннее шли-
фование обладает рядом особенностей, вызванных’ прежде
всего размером круга. При наружном шлифовании диаметр
круга не связан с диаметром детали и его принимают в за-
висимости от назначения и мощности станка. При внут-
реннем шлифовании диаметр круга должен быть меньше
диаметра отверстия и его принимают от 0,6 до 0,9 диаметра
отверстия, причем наименьшее значение диаметра круга
принимают для отверстий больших диаметров, а наиболь-
шее—для отверстий меньших диаметров.
Скорость резания, применяемая при шлифовании,
почти не зависит от способов шлифования и применяется
в пределах от 25 до 35 м/с. Вследствие того, что диа-
метр круга имеет небольшие размеры, для обеспече-
ния требуемой скорости резания необходимо сообщить
шлифовальному кругу большую частоту вращения.
Например, при диаметре круга 10 мм и скорости ре-
зания 30 м/с частота вращения круга должна быть более
57 000 об/мин.
Шпиндели для внутреннего шлифования обычно де-
лают сменными, различными по конструкции и разме-
рам. Конструкции шпинделей предусматривают возмож-
ность шлифования отверстий больших диаметров, а для
шлифования на большую глубину на конец шпинделя
устанавливают специальные удлинители.
Другой особенностью внутреннего шлифования яв-
ляется большая по сравнению с наружным шлифованием
дуга соприкосновения шлифовального круга с поверх-
ностью детали, что вызывает больший нагрев и затрудняет
подвод охлаждающей жидкости, а также и отвод стружки.
Большая дуга соприкосновения выбывает также повы-
шенный износ круга и требует более частой его правки и,
главное, увеличивает радиальную силу, отжимающую
шпиндель с круго.м от детали.
Различают два способа внутреннего шлифования:
1) с продольной подачей и 2) врезное.
Шлифование с продольной подачей (рис. 59, а) внутрен-
них поверхностей полностью аналогично шлифованию
наружных поверхностей по способу продольной подачи.
Направления вращения детали и шлифовального круга
должны быть противоположны. Шлифовальный круг при
продольном перемещении не должен выходить за пределы
обрабатываемого отверстия больше чем на половину
своей высоты, так как иначе отверстие в местах входа
140
и выхода шлифовального круга будет иметь больший
размер.
Шлифование конических поверхностей (рис. 59, б) по
способу продольной подачи осуществляется поворотом
передней бабки на угол а.
Рис. 59. Схемы внутреннего шлифования отверстий:
а — цилиндрических; б — конических
Врезное шлифование применяют для шлифования ко-
ротких цилиндрических и фасонных поверхностей
(рис. 60). Продольная подача отсутствует, так как высота
круга больше ширины шлифуемой поверхности. Попе-
речная подача равна глубине резания.
Рис. 60. Схемы шлифования отверстий с радиальной
подачей (врезное шлифование):
а— цилиндрических; б — фасонных
При шлифовании деталей типа втулок в ряде случаев
необходимо обеспечить: а) перпендикулярность торца
к оси детали и б) концентричность отверстия по отношению
к наружному диаметру. Наиболее надежным способом
обеспечения перпендикулярности торца к оси детали
является шлифование поверхностей торца и отверстия
с одного установа. При небольшой поверхности торца,
141
перекрываемой диаметром шлифовального круга, шлифо-
вание двух поверхностей может быть выполнено одним
шлифовальным кругом. Для этого отверстие шлифуют
периферией круга по способу продольной подачи или
при небольшой высоте детали—врезным способом. Затем
торцом шлифовального круга шлифуют торец детали
(рис. 61, а).
Более производительным способом является обработка
на внутришлифовальных станках, имеющих дополнитель-
Рис. 61. Шлифование отвер-
стия и торца:
а — периферией и торцом кру-
га; б — на станках с дополни-
тельным торцовым шпинделем
ный торцовый шпиндель, позволяющий производить шли-
фование торцом круга (рис. 61, б).
При необходимости получения двух параллельных
торцов детали обработку производят в следующем порядке:
на внутришлифовальном станке шлифуют с одного уста-
нови отверстие и торец. Затем, приняв последний за базу,
шлифуют на плоскошлифовальном станке второй торец.
Концентричность отверстия относительно поверхности
наружного диаметра можно обеспечить двумя способами:
1) шлифованием наружной поверхности с базой на
необработанное отверстие, а затем шлифованием отвер-
стия с базой на наружную поверхность;
2) шлифованием отверстия с базой на наружную по-
верхность, а затем шлифованиехМ наружной поверхности
с базой на отверстие.
Принципиально оба способа схожи, но в первом слу-
чае шлифование отверстия необходимо вести с установкой
детали по наружной поверхности. Во втором случае на-
142
ружную поверхность шлифуют с установкой детали по
отверстию на оправке. Шлифование с установкой детали
на оправке всегда производительней, так как отпадает
необходимость в выверке положения детали. При обра-
ботке на разжимной оправке нарушение концентричности
зависит только от погрешности изготовления оправки.
Очевидно, из двух способов предпочтение следует отдать
второму.
Бесцентровое шлифование является
высокопроизводительным процессом, применяемым для
обработки различных деталей.
Рис. 62. Схема безцентрового шлифования:
/ — шлифовальный круг; 2 — ведущий круг; 3 — деталь;
4 — опора (нож)
Принцип бесцентрового шлифования состоит в том,
что деталь помещают между двумя абразивными кругами.
Один из кругов, имеющий большой диаметр, вращается
с окружной скоростью 30—35 м/с—этот круг является
шлифующим (рабочим). Второй круг, имеющий меньший
диаметр, вращается в ту же сторону, что и шлифующий,
и имеет окружную скорость 0,2—0,4 м/с, т. е. примерно
в 60—100 раз меньше, чем шлифующий круг — этот
круг является ведущим. Ведущий круг предназначен для
вращения детали в противоположном ему направлении и
осуществляет тем самым попутное шлифование (рис. 62),
при этом без учета проскальзывания скорости вращения
детали и ведущего круга равны и направлены в одну
сторону.
Вращение детали со скоростью ведущего круга объяс-
няется тем, что коэффициент трения скольжения с увели-
чением скорости уменьшается, следовательно, сила трения
между деталью и имеющим небольшую окружную ско-
рость ведущим кругом будет значительно больше, чем
143
chipmaker, ru
между деталью и шлифующим кругом. Сила трения еще
больше увеличивается, если учесть, что на бесцентрово-
шлифовальных станках применяются ведущие круги на
вулканитовой связке, имеющей высокий коэффициент
трения (для обработки стальных деталей (0,6—0,8). Та-
ким образом, окружная скорость вращения, детали за-
висит от окружной скорости ведущего круга и не зависит
от окружной скорости вращения шлифовального круга.
При попутном шлифовании, осуществляемом на бес-
центрово-шлифовальных станках, скорость резания опре-
деляется разностью между окружной скоростью шлифую-
щего круга и окружной скоростью вращения детали.
Деталь при шлифовании опирается на опорный нож,
расположенный между кругами. Опорный нож имеет
скос, обращенный в сторону ведущего круга. Угол скоса
принимают 0—30°, причем меньшие значения углов бе-
рут для больших диаметров деталей. В процессе шлифо-
вания поверхность ножа изнашивается, поэтому ножи
изготовляют из материалов, обладающих высокой твер-
достью и износостойкостью: чугуна, закаленной стали,
твердых сплавов и т. д. Вследствие того, что на детали
при ее вращении на опорном ноже могут получится глу-
бокие кольцевые риски, для чистового и в особенности
для отделочного шлифования необходимо применять ножи
из чугуна и даже из пластмасс.
В зависимости от формы и размеров деталей бесцент-
ровое шлифование можно производить тремя способами:
по способу продольной подачи, по способу поперечной
подачи, по способу подачи до упора.
Шлифование по способу продольной подачи (на проход)
осуществляется при продольном перемещении детали
между шлифовальным и ведущим кругами, установлен-
ными на определенном расстоянии друг от друга. Попе-
речная подача одного из кругов производится только для
установки на требуемый размер и для поднастройки станка
по мере износа кругов. При шлифовании способом про-
дольной подачи ведущий круг устанавливают под углом а
к оси шлифуемой детали, вследствие чего последняя полу-
чает одновременно вращение и продольное перемещение.
При повороте оси ведущего круга на угол а (рис. 63)
вектор его окружной скорости vB. к, оставаясь постоян-
ным по величине, получит иное направление, при этом
вектор скорости вращения детали остается постоянным
по направлению. Скорость ведущего круга можно разло-
144
жить на две составляющие: окружную скорость вращения
детали и скорость продольного перемещения детали vo. д,
равную скорости осевой подачи.
Из треугольника скоростей (рис. 63) следует, что
скорость осевого перемещения или, иначе, осевая подача
vn „ = s мм/мин = kvk к sin а.
о* Д	В» к
В зависимости от вида шлифования угол а принимают
от 0°30' до 6°, причем большие значения угла а назначают
для чернового шлифования, а меньшие в пределах 0°30'
до 3° — для чистового.
Коэффициент к, учитывающий
проскальзывание, принимают от
0,92 до 0,97, меньшие значения
коэффициента к принимают для
больших углов а.
При снятии припуска боль-
шой величины обработку произ-
водят за несколько проходов, для
чего шлифовальные круги уста-
навливают на требуемый размер
и обрабатывают всю партию де-
талей. Затем производят попереч-
ную подачу, т. е. изменяют рас-
Рис. 63. Схема шлифова-
ния по методу продоль-
ной подачи (на проход)
стояние между шлифующим и ведущим кругом и опять
пропускают между кругами всю партию деталей, та-
кой прием повторяют до получения размеров готовой
детали.
Как следует из формулы, величина осевой подачи
зависит от угла наклона оси ведущего круга и от скорости
его вращения. При обработке деталей за несколько про-
ходов обычно для сокращения времени на переналадку
станка принимают средние значения угла наклона а,
а необходимые для чистовых проходов изменения величины
осевой подачи производят за счет изменения частоты
вращения ведущего круга.
При установке ведущего круга на угол а соприкосно-
вение его с деталью происходит в одной точке (рис. 64, а),
так как крайние точки на образукуцей круга не совпа-
дают с образующей шлифуемой детали. При этом поло-
жение детали неустойчиво и возможны ее смещения в го-
ризонтальной плоскости. Для более полного соприкосно-
ния детали с ведущим кругом правку последнего необ-
ходимо производить после установки на требуемый угол.
145
Ведущий круг после правки имеет форму гиперболоида
вращения (рис. 64, б). Практически при небол1>ших углах
наклона оси ведущего круга форма гиперболоида полу-
чается автоматически за счет приработки круга в про-
цессе шлифования. При чистовом шлифовании по спо-
собу продольной подачи может быть обеспечена точность
обработки 2—4-го класса и шероховатость поверхности
до 10-го класса чистоты.
Рис. 64. Форма ведущего круга:
/ — цилиндрическая; б — в виде гиперболоида
Шлифование по способу продольной подачи приме-
няют для обработки гладких валов, втулок и других
деталей, имеющих цилиндрическую форму. Шлифова-
ние деталей ступенчатой формы может быть осуществлено
при условии устойчивого их положения на опорном ноже,
это выполнимо в том случае, если центр тяжести детали
вписывается в опорную поверхность.
Шлифование по способу поперечной подачи (врезное шли-
фование) применяют для шлифования деталей, имеющих
буртики, препятствующие продольному перемещению их
между кругами (рис. 65, а), или же имеющих фасонный
профиль (рис. 65, б).
При шлифовании по способу поперечной подачи, де-
таль закладывают между кругами и за'счет поперечной
подачи ведущего круга производят обработку детали.
Оси шлифовального и ведущего кругов устанавливают
параллельно друг другу. При шлифовании конических
146
деталей обоим кругам придают соответствующую форму,
а опорный нож устанавливают наклонно. При исполь-
зовании упора, обеспечивающего определенное положе-
ние детали цилиндрической формы, ось ведущего круга
устанавливают под небольшим углом а = 10' <- 20'. Та-
кая установка ведущего круга создает ничтожно малую
осевую подачу и тем самым обеспечивает прижим детали
к упору.
Шлифование до упора. При шлифовании до упора
оси шлифовального и ведущего кругов устанавливают
параллельно и закрепляют в одном положении, деталь
вдвигают между кругами до упора (рис. 65, в).
Поперечную подачу на глубину резания при всех
видах бесцентрового шлифования принимают равной 2t,
это объясняется тем, что на обычных круглошлифоваль-
ных станках при подаче на глубину резания t диаметр
шлифуемой детали уменьшается на величину 2t. При
бесцентровом шлифовании диаметр детали при подаче t
уменьшается только на величину t или, иными словами,
глубина резания фактически равняется t/2.
Применение бесцентрового шлифования по сравнению
с обработкой деталей на обыкновенных круглошлифоваль-
ных станках имеет преимущества и недостатки.
Основными преимуществами обработки на бесцентрово-
шлифовальных станках являются:
высокая производительность, достигаемая за счет со-
кращения как машинного, так и вспомогательного вре-
147
chipmaker.ru
мени (отпадает необходимость в установке детали в центры
станка, надевание и снятие хомутика и т. п.);
исключение операции «центрование», что позволяет
уменьшить цикл обработки детали, а также уменьшить
припуск на шлифование, так как не нужно компенсиро-
вать погрешности центрования и установки детали на
станке;
возможность шлифования длинных и тонких деталей
без применения люнетов;
возможность автоматизации бесцентрово-шлифоваль-
ных станков;
высокая точность шлифования, достигаемая при сравни-
тельно невысокой квалификации рабочих.
К недостаткам обработки на бесцентрово-шлифоваль-
ных станках следует отнести:
большие затраты времени на наладку станков, в осо-
бенности при шлифовании ступенчатых валиков, что не
окупается при обработке деталей небольшими сериями,
поэтому бесцентровое шлифование в основном применяют
в серийном или крупносерийном производстве;
невозможность шлифования деталей типа втулок с точ-
ным соблюдением концентричности диаметров (это не
относится к бесцентровому внутреннему шлифованию на
жестких опорах);
невозможность обеспечения точной концентричности
диаметров при раздельном шлифовании отдельных ступе-
ней ступенчатых валиков;
возможность нарушения геометрической формы де-
тали (возникновение огранки), в особенности при заго-
товках с неправильной геометрической формой. Нару-
шение геометрической формы детали объясняется тем,
что в отличие от центрового шлифования, при котором
обрабатываемая деталь вращается вокруг определенной
оси, при бесцентровом шлифовании деталь заключена
между тремя поверхностями (ведущий и шлифовальный
круги и нож). Шлифовальный круг, производя работу
резания, не может служить надежной базой, кроме того,
ось детали по мере снятия припуска меняет свое поло-
жение и образующая цилиндрической части детали ка-
сается различных точек ножа.
Если ось детали находится на линии, соединяющей
оси шлифовального и ведущего кругов, то рабочая зона
как бы образует две параллельные поверхности. Под
действием силы резания и силы трения между ведущим
148
кругом и деталью положение последней неустойчиво
и возможно нарушение геометрической формы детали.
Более устойчивое положение детали, а следовательно,
устранение огранки достигается установкой оси детали
выше или ниже оси центров, при этом образуется V-об-
разная форма рабочей зоны (рис. 66), способствующая
постепенному выравниванию заготовки и получению пра-
вильной формы детали. В большинстве случаев установку
Рис. 66. Призматическая (V-образная)
форма рабочей зоны
ножа производят так, чтобы ось шлифуемой детали была
выше линии центров кругов на величину h, примерно
равную половине диаметра детали, но не более чем на
15 мм. При шлифовании длинных, тонких и искривлен-
ных заготовок, нож устанавливают так, чтобы центр
шлифуемой детали был ниже центров кругов.
Наиболее распространенный диапазон диаметров де-
талей, применяемых при изготовлении измерительных
инструментов и различных деталей приборов, колеблется
от 0,1 до 80 мм. Шлифование деталей в пределах указан-
ного диапазона требует применения различных моделей
бесцентрово-шлифовальных станков, что во многих слу-
чаях является нерациональным ввиду недостаточной за-
грузки, поэтому в некоторых случаях для бесцентрового
шлифования деталей небольших диаметров (примерно
до 8 мм) можно использовать обычный круглошлифо-
вальный станок, преобразованный с помощью специаль-
ного приспособления в бесцентрово-шлифовальный.
Приспособление для бесцентрового шлифования на
круглошлифовальном станке (рис. 67) состоит из двух
149
chipmaker.ru
основных частей: оправки 1 с ведущим кругом и стойки 2
с укрепленными в ней сменными поддерживающими но-
жами 3. Шлифование производят следующим образом:
оправку 1 с закрепленным на ней ведущим кругом уста-
навливают плотно, без заметного зазора в центры станка,
последние должны быть выверены так, чтобы они нахо-
Рис. 67. Схема приспособления для бесцентрового шли-
фования на круглошлифовальном станке
дились в одной вертикальной плоскости. Ведущий круг
вращается хомутиком, установленным на оправке и сое-
диненным поводком со шпинделем станка. Установку
ведущего круга на угол, необходимый для обеспечения
продольной подачи, осуществляют введением прокладки 4
под заднюю бабку станка.
Для чистового шлифования угол наклона оси веду-
щего круга принимается в пределах от 0°45' до 1°30'.
Толщина прокладки Н при принятой длине оправки
в 200 мм в зависимости от принятого угла наклона оси
ведущего круга колеблется в пределах 2,5—5 мм и точно
может быть определена из соотношения
Н — 200 sin а.
Ведущий круг для ответственных работ изготовляют
из чугуна и тщательно прошлифовывают. Вогнутая форма
150
(гиперболоид) рабочей части круга образуется при шли-
фовании его в центрах станках, установленных на необ-
ходимый угол а.
Опорный нож в стойке 2 устанавливают на 2—3 мм
ниже линии центров шлифовального и ведущего кругов,
причем направляющая часть ножа должна быть парал-
лельна оси шлифовального круга, а в некоторых случаях
для лучшего захватывания детали шлифовальным кру-
гом нож устанавливают с наклоном до 1 ° в сторону к зад-
нему центру шлифовального станка.
Рис. 68. Схемы бесцентрового шлифования абразивными
лентами
Бесцентровое шлифование абра-
зивными лентами. Шлифование цилиндриче-
ских деталей с помощью абразивных лент применяют в ос-
новном для повышения класса чистоты поверхности де-
талей, без обеспечения высоких требований к геометриче-
ской форме и точности размеров.
Шлш|ювание производят абразивными лентами на тка-
невой или бумажной основе (ГОСТ 12439—66) или приме-
няют бесконечные хлопчатобумажные и прорезиненные
ремни, на которые с помощью клея нанесены абразив-
ные порошки. Зернистость абразивных порошков прини-
мают в зависимости от величины припуска и требуемого
класса чистоты поверхности.
На рис. 68 показаны различные схемы применения
бесконечных лент при бесцентровом шлифовании. На
рис. 68, а показана схема шлифования детали, приводи-
мой во вращение абразивной лентой. На схеме, показан-
ной на рис. 68, б, ведущим является абразивный круг,
а шлифование производится абразивной лентой. На
рис. 68, в показана схема, по которой вращение детали
и шлифование осуществляются абразивными лентами.
151
chipmaker.ru
Плоское шлифование. Шлифование пло-
скостей применяют как доя черновой, так и для чисто-
вой обработки и производят на плоскошлифовальных
станках различного типа.
По принципу работы все плоскошлифовальные станки
делят на две группы: плоскошлифовальные станки, ра-
ботающие торцом круга, и плоскошлифовальные станки,
работающие периферией круга.
Рис. 69. Схемы шлифования торцом круга на
станках:
а — с прямоугольным столом; б — с круглым столом
Плоскошлифовальные станки, работающие торцом
круга, изготовляют с одним или двумя вертикальными
шпинделями, на которых устанавливают головки с абра-
зивными сегментами или кольцевые шлифовальные круги.
Станки с одним вертикальным шпинделем могут быть
с прямоугольным столом (рис. 69, а), совершающим при
шлифовании прямолинейное возвратно-поступательное
движение со скоростью ист, и с круглым столом (рис. 69, б),
непрерывно вращающимся во время шлифования. Попе-
речная подача у всех типов станков, работающих торцом
круга, отсутствует, так как диаметр круга или сегмент-
ной головки всегда больше ширины стола станка, а сле-
довательно, и ширины шлифуемых деталей. Вертикаль-
ная подача st производится перемещением шпинделя на
глубину резания за каждый одинарный ход или двой-
ной ход стола станка, имеющего прямоугольную форму,
152
Рис. 70. Схема шлифования пло-
скостей на двухшпиндельном
станке с круглым столом:
1 — загрузочный стол; 2 — демаг-
ниткзатор
Детали
или за один оборот стола станка с круглым вращающимся
столом.Таким образом, режим шлифования при работе
торцом круга определяется глубиной резания и скоростью
продольного перемещения или вращения стола.
Станки с двумя вертикальными шпинделями (рис. 70)
предназначены для шлифования деталей небольших раз-
меров в крупносерийном производстве. Высокая произ-
водительность достигается за
счет непрерывного шлифова-
ния. Для этого станок имеет
два вертикально располо-
женных шпинделя, один из
них предназначен для пред-
варительного, другой для
окончательного шлифования.
Каждый шпиндель вместе
с кругом кольцевой формы
устанавливают на требуемый
размер по высоте шлифуе-
мой детали, и вертикальную
подачу (sH) осуществляют
только для подналадки станка
по мере износа шлифоваль-
ного круга. Круглый стол
непрерывно вращается при-
мерно со скоростью 0,5—
1,8 м/мин, загрузка деталей
производится вручную или
автоматически и ло оконча-
нии шлифования вторым
шпинделем детали попадают в
мощью упорной планки, установленной под углом, сбра-
сываются со стола. Далее детали проходят через демаг-
нитизатор для их размагничивания и затем попадают на
конвейер для промывки в эмульсии из 5%-ного раствора
нитрита натрия.
Шлифование головками, оснащенными абразивными
сегментами, применяют для черновых и получистовых
работ. Такое шлифование обеспечивает 6—7-й класс
чистоты поверхности и 4—7-й класс точности.
Большим преимуществом торцового шлифования аб-
разивными сегментами является прерывистое резание.
При прерывистом шлифовании происходит почти пол-
ное самозатачивание абразивных сегментов, хорошее ох-
немагнитную зону и с по-
153
chipmaker.ru
лаждение деталей, что с применением крупнозернистых
абразивных материалов обеспечивает высокую произ-
водительность.
Применение мощных станков для торцового шлифова-
ния позволяет во многих случаях отказываться от обра-
ботки плоскостей деталей лезвийным инструментом (фре-
зерование). Замена фрезерования или строгания плос-
костей шлифованием имеет ряд преимуществ, к основным
из которых можно отнести’
1)	возможность ' одновременной обработки большого
количества деталей;
Рис. 71. Схема шлифования плоскостей перифе-
рией круга
2)	более качественную обработку плоскостей с обеспе-
чением параллельности сторон;
3)	применение электромагнитных плит, позволяющее
резко сократить время на установку и закрепление де-
талей;
4)	возможность уменьшения величины припуска, из-
вестно, что при обработке заготовок, имеющих твердую
поверхностную корку (поковки, штамповки и т. д.), нор-
мальная работа фрез обеспечивается при величине при-
пуска, исключающего работу фрезы в зоне дефектного
слоя, т. е. применяется так называемая обработка «под
твердую корку». При шлифовании по твердой поверх-
ностной корке окалина, хотя и «засаливает» сегменты, но
благодаря их хорошей самозатачиваемости большого
влияния на шлифование не оказывает. Поэтому величина
припуска для плоских заготовок, подвергающихся шли-
фованию, может быть значительно меньшей, чем для
заготовок, подвергающихся фрезерованию.
Для точной чистовой обработки, вместо шлифоваль-
ных сегментов применяют шлифовальные круги в виде
154
колец. Абразивные кольца укрепляют в металлических
дисках заливкой их расплавленной серой.
Шлифование периферией круга на
плоскошлифовальных станках является наиболее распро-
страненным способом чистовой обработки плоскостей
деталей, а также фасонного шлифования. При производ-
стве деталей измерительных приборов и инструментов
применяют преимущественно плоскошлифовальные станки
с горизонтальным расположением шпинделя и прямоуголь-
ным столом. По схеме, показанной на рис. 71, стол вместе
с деталями движется возвратно-поступательно со ско-
ростью ист. Поперечную подачу sB осуществляют пере-
мещением шлифовального круга за каждый ход стола
и принимают обычно в долях от высоты круга в пределах
(0,2-ь 0,7)// (//-высота круга). Вертикальную подачу st
на глубину резания принимают за каждый одинарный или
двойной ход стола.
Плоское шлифование периферией круга обеспечивает
точность 2-го и грубее классов и шероховатость поверх-
ности до 10-го класса чистоты.
7.	НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБ НА ДЕТАЛЯХ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ И ПРИБОРОВ
Основные термины и определения по ГОСТ 11708—66.
Резьба является поверхностью, образованной при винто-
вом движении плоского контура по цилиндрической по-
верхности.
В зависимости от формы поверхности, на которой об-
разована резьба, и направления винтового движения
резьбу подразделяют на:
а)	цилиндрическую и коническую;
б)	наружную и внутреннюю;
в)	с правым и левым вращением.
По числу заходов резьбу разделяют на однозаходную
и многозаходную (рис. 72).
Основными параметрами резьбы, определение кото-
рых необходимо при изготовлении, являются: угол про-
филя а, высота профиля ht, длина резьбы и длина свин-
чивания, ход резьбы /, шаг резьбы s, угол подъема
резьбы <р, наружный диаметр d, внутренний диаметр dr
и средний диаметр резьбы d2 (рис. 72).
По своему назначению резьбы делятся на:
а) крепежные (цилиндрические и конические);
155
chipmaker.ru
Рис. 72. Основные параметры однозаходнон и мпогоза-
ходной резьб:
а — одиозаходная резьба; б — миогозаходная резьба
Рис. 73. Профили и основ-
ные размеры:
а — метрической резьбы;
б — трапецеидальной резь-
бы; в — упорной резьбы
156
б) для передачи осевых перемещений—винтовые.
К последним относятся трапецеидальная и упорная резьбы
(рис. 73).
Винтовая поверхность цилиндрической резьбы об-
разуется при двух относительных движениях обрабаты-
ваемого изделия и инструмента: вращательного вокруг
оси изделия и поступательного параллельно оси из-
делия.
Угол профиля а определяется как угол между боко-
выми сторонами профиля. На свинчивание резьбы ока-
зывает большое влияние равенство углов между боковыми
сторонами профиля и перпендикуляром, опущенным из
вершины угла на ось резьбы.
Для резьб с симметричным профилем углы наклона
боковых сторон профиля равны половине угла профиля
— . Точность выполнения профиля, прямолинейности
сторон и углов (а и зависит от точности изготовления
инструмента и его установки на станке.
Высота профиля резьбы — расстояние между вер-
шиной и впадиной, измеряемое перпендикулярно оси,
является как бы односторонним припуском при обра-
зовании резьбы. Величина рабочей высоты профиля
резьбы h определяет длину соприкосновения сторон про-
филя наружной и внутренней резьб в направлении, пер-
пендикулярном к оси.
Длина свинчивания является длиной соприкоснове-
ния винтовых поверхностей наружной и внутренней
резьб в осевом направлении, определяется конструктив-
ным расчетом сопрягаемых деталей. Длина резьбы учи-
тывает сбег резьбы и фаску, необходима для технологи-
ческих расчетов.
Шаг резьбы s — расстояние между одноименными бо-
ковыми сторонами профиля, измеренного в направлении,
параллельном оси резьбы.
Ход резьбы t — расстояние между ближайшими одно-
именными боковыми сторонами профиля, принадлежа-
щими одной и той же винтовой поверхности в направле-
нии, параллельном оси резьбы. Ход резьбы есть величина
относительного осевого перемещения гайки или винта
за один оборот. В однозаходной резьбе ход t равен шагу s.
В многозаходных резьбах ход равен произведению шага
на число заходов (t — sn).
157
chipmaker.ru
Точность выполнения хода резьбы в основном зави-
сит от точности настройки станка (за исключением наре-
зания резьбы метчиками и плашками). С этой целью для
изготовления высокоточных резьб (ходовые винты, резь-
бовые калибры) применяют корректирующие устройства.
Наружный диаметр резьбы d (общий для винта и гайки)
определяется как диаметр воображаемого цилиндра, опи-
санного вокруг вершин наружной резьбы или впадин
внутренней резьбы.
Для наружных резьб наружный диаметр является
расчетным размером заготовки.
Внутренний диаметр — диаметр воображаемого ци-
линдра, вписанного во впадины наружной резьбы или
вершины внутренней резьбы. Для внутренних резьб
(гаек) внутренний диаметр является расчетным размером
отверстий под резьбы (размер сверл).
Средний диаметр d2 — диаметр воображаемого соос-
ного с резьбой цилиндра, образующая которого пересе-
кает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна
половине номинального шага резьбы.
Средний диаметр является одним из самых ответствен-
ных элементов резьбы, характеризующих качество и
прочность резьбовых соединений.
В зависимости от наличия зазора или натяга в сопря-
гаемых резьбовых соединениях по среднему диаметру
резьба может быть: а) со скользящей посадкой; б) с за-
зорами; в) с натягами.
Угол подъема резьбы <р — угол, образованный каса-
тельной к винтовой линии в точке, лежащей на среднем
диаметре резьбы, и плоскостью, перпендикулярной к оси
резьбы (рис. 74). Угол подъема резьбы определяют по
формуле
= ЗЙД 
Угол подъема резьбы необходим для установки режу-
щего инструмента (резцов, фрез и резьбошлифовальных
кругов). Этот угол приобретает большое значение при из-
готовлении резьб с большим ходом, а особенно много-
заходных.
Стандарты на резьбы общего назначения приведены
в табл. 8.
Допуски на изготовление резьб. В резьбовых соедине-
ниях цилиндрических резьб сопряжение осуществляется
158
по образующим профиля при различных посадках по сред-
нему диаметру d2 (рис. 75).
По ГОСТ 9253—59 для метрических резьб с крупным
шагом установлены три класса точности 1,2 и 3-й. Допуски
для среднего диаметра определяются как функции шага s:
1-й класс 6 = 64]/sJ
2-й класс 6= 101 |zs;
3-й класс 6=167]/s".
Для резьб с мелким шагом введен дополнительный
класс 2а.
Допуск по среднему
диаметру включает необ-
Рис. 75. Схема расположения
допусков метрических резьб
Рис. 74. Угол подъема резьбы
ходимую компенсацию погрешности половины угла про-
филя 6 ~ и шага 6s.
Суммарный допуск может быть подсчитан по формуле
Ъ =	+ 1,7326s -ф 0,36s6	.
Отдельно на шаг резьбы и угол профиля резьбы допуски
не установлены.
Допуск для наружного диаметра установлен только
как нижнее отклонение для болта (верхнее равно нулю).
Допуск для внутреннего диаметра гайки определяется
как верхнее отклонение е.
Изготовление резьб. Для изготовления резьбы приме-
няют следующие методы: нарезание на токарно-винто-
резных станках, нарезание метчиками и плашками, фре-
зерование, накатывание, шлифование, доводку.
159
chipmaker, ru
Таблица g
Перечень стандартов на резьбы общего назначения
Наименование резьб		ГОСТ на элементы резьбы	Предельные размеры		гост на допуски
			наруж- ного диаметра	шагов	
			в мм		
Цилиндрическая резьба					
Метрическая		гост 9000—73	0,25—0,9	0,075— 0,225	гост 9000—73
		ГОСТ 8724—58 ГОСТ 9150—59	1—600	0,2—6	ГОСТ 9253—59
Метрическая (тугая)		ГОСТ 4608—65	6—48	1—3	ГОСТ 4608—65
Трапецеидальная		ГОСТ 9484—73	8—640	2—48	ГОСТ 9562—60
Упор- ная	крупная нормальная мелкая		22—400 22—300 10—650	8—48 5—24 2—24	—
Трубная		ГОСТ 6357—52	Vg-6"	28—11 ннток на 1"	гост 6357—52
Коническая резьба					
Трубная		ГОСТ 6211—69	Ув-б"	28—11 ниток на 1"	ГОСТ 6211—69
Для бурильных труб с высаженными концами и муфт К ним		ГОСТ 631—63	2’/s- 6ь/8"	8 ниток на 1"	—
Для обсадных труб н муфт к ним		ГОСТ 632—64	4%- 16%"	6—8 ниток на 1"	—
Для насосно-ком- прессорных труб и муфт к ним		ГОСТ 633—63	1—4"	8—10 ниток на 1"	—
Замковая для бу- рильных труб		ГОСТ 5286—58	2’/в- 6Б/в"	4-5 ниток на 1"	—
160
Выбор метода изготовления резьбы зависит от точности
резьбовых соединений и объема производства.
Нарезание резьбы резцами на токарно-винторезных
станках выполняют в том случае, когда в серийном про-
изводстве требуется получить резьбу высокого класса
точности.
f)
Рис. 76. Резцы для нарезания резьбы:
а — призматический резец: б — тангенциальная гре-
бенка; в — дисковая гребенка; г — дисковый резец
Нарезание резьбы на токарно-винторезных станках
производят фасонными резьбовыми резцами, призмати-
ческими или круглыми гребенками однониточными или
многониточными (рис. 76).
Остроугольную резьбу нарезают двумя способами:
радиальной подачей резца (рис. 77, а), комбинированной
подачей ’— одновременно поперечной и продольной
(рис. 77, б). Второй способ может быть также осуще-
ствлен при помощи подачи верхним суппортом станка,
повернутым на угол.
161
chipmaker.ru
В первом случае (радиальная подача) участвуют в ре-
зании обе кромки резьбового резца и его вершина. Резец
быстро изнашивается, и поверхность профиля резьбы
трудно получить высокого класса чистоты. Во втором
случае, как следует из рис. 77, б, в работе участвует
только одна режущая кромка резца, что облегчает про-
цесс образования стружки. Для получения правильного
профиля резьбы последние два-три прохода производят
только с радиальной подачей.
О)	В)
Рис. 77. Схема поперечных
подач при нарезании резьбы
резцом:
а — радиальная подача; б —
комбинированная пбдача
Рис. 78. Схема нарезания
резьбы резцом на токарно-
винторезном станке:
1 — заготовка; 2 — шпиндель
станка; 2 — гитара со сменными
зубчатыми колесами; 4 — ходо-
вой винт; 5 — суппорт
Настройку токарно-винторезного станка для полу-
чения резьбы с заданным ходом t осуществляют путем
установки рукояток коробки подач по паспортной таб-
лице.
Для нарезания точных резьб используют станки с бо-
лее простой кинематикой, где коробка подач заменена
гитарой с набором сменных зубчатых колес. Подобная
конструкция станка позволяет исключить возможную
дополнительную погрешность, связанную с неточностью
изготовления зубчатых колес в коробке подач. Схема
нарезания резьбы на токарно-винторезном станке приве-
дена на рис. 78.
К высокоточным станкам для нарезания резьбы предъ-
являются особые требования, как к радиальному и осе-
вому биению шпинделя, так и к осевому биению ходового
винта.
Для корригирования прогрессивно возрастающих оши-
бок по ходу t (на большой длине нарезания резьбы) к
этим станкам обычно прилагают специальный набор
1С2
коррекционных зубчатых колес (с интервалом не через
пять зубьев, а через один зуб) или-на станке устанавли-
вают специальное корригирующее устройство-коррекцион-
ную линейку, позволяющую вносить поправки не только
в прогрессивные ошибки, но и в местные ошибки путем
подгонки линейки по аттестованному нарезанному эта-
лону (рис. 79).
Резей.
Рис. 79. Схема коррекционной линейки к токарно-вин-
торезному станку:
1 — коррекционная линейка: 2 — ролик: 3 — рычаг, свя-
зывающий маточную гайку с роликом: 4 — ось поворота
коррекционной линейки; 5 — шкала поворота коррекцион-
ной линейки
Коническую резьбу нарезают на токарно-винторезном
станке с помощью копировальной линейки (так же как
при обточке конусных поверхностей), которую устанавли-
вают на величину угла уклона конуса. Настройку станка
по ходу t резьбы производят так же, как и для цилиндри-
ческих резьб.
Для нарезания наружной и внутренней резьб у дета-
лей с невысокой точностью в крупносерийном и массо-
вом производстве обычно применяют круглые плашки
и метчики (рис. 80).
Нарезание резьбы круглыми плашками и метчиками
производят на сверлильных, токарных, револьверных,
болторезных станках и токарных автоматах, а также
на специальных резьбонарезных станках. Круглыми плаш-
ками обычно нарезают резьбы с малыми диаметрами (до
163
10—12 мм). Для больших размеров резьбы выгоднее при-
менять резьбонарезные раскрывающиеся головки.
Круглая плашка представляет собой круглую гайку
с прорезанными стружечными канавками, образующими
режущие зубья. Режущую заборную часть получают
конусной проточкой с обоих торцов, это дает возмож-
Рис. 80. Метчики и круглые плашки:
а — метчики ручные; б — метчики машинно-ручные; в — метчики гаечные;
г — круглые плашки
ность использовать плашку значительно большее время
без переточек.
Калибрующая часть плашки зачищает резьбу, при-
дает резьбе окончательные размеры.
Самораскрывающиеся резьбонарезные головки (рис 81)
значительно повышают производительность за счет того,
что после нарезания резьбы они не свинчиваются как
круглые плашки, а раскрываются (вручную или автома-
тически) и выходят из зоны резания.
Резьбонарезные головки являются сборным инстру-
ментом, в корпусе которого закрепляют несколько гре-
бенок (чаще всего четыре), смещенные каждая по отно-
шению другой на */4 шага. Сменные гребенки допускают
большое количество переточек. Установку гребенок на
размер производят по калибру или образцу. Резьбона-
164
резные головки применяют как для мелких, так и для
очень крупных резьб (все «концы» нефтяных труб также
нарезают на специальных станках резьбонарезными го-
ловками).
Внутренние резьбы обычно нарезают метчиками. Мет-
чик представляет собой винт с продольными стружеч-
ными канавками. Канавки могут быть прямыми и винто-
выми. Эти канавки образуют режущие кромки. По своему
Рис. 81. Резьбонарезные головки для наружных резьб:
а — невращающиеся головки тип 1К-5К: б — вращающиеся головки тип
1КА-5КА
назначению метчики подразделяются на ручные, состоя-
щие в комплекте из одного, двух или трех метчиков,
машинные и гаечные.
Конструктивно различают (рис. 82)- метчики с пря-
мыми канавками, бесканавочные метчики, метчики со
скосом заборной части, метчики с резьбой зубьев, рас-
положенных через шаг в шахматном порядке, метчики-
протяжки.
Ручные метчики применяют для нарезания резьб не-
больших диаметров (до 18 мм) вручную. Весь припуск,
снимаемый при обработке, делят между тремя метчиками
(в комплекте из трех метчиков), причем 2/3 припуска
снимают первым метчиком; второй и третий метчики
являются чистовыми.
Машинные метчики используют при нарезании резьб
на станках с применением специальных предохранитель-
ных патронов.
Гаечные метчики применяют для изготовления гаек
на гайконарезных автоматах. Конструктивно гаечные
I >5
chipmaker.ru
метчики могут быть с прямой и изогнутой цилиндрической
частью. Машинные и гаечные метчики имеют увеличен-
ную заборную часть, позволяющую производить нареза-
ние резьбы одним метчиком.
Бесканавочные метчики обычно используют при об-
работке сквозных отверстий, когда стружку можно от-
водить по направлению резания.
6)
Рис. 82. Конструкции метчиков:
а — метчики с прямыми канавками; 6 — бесканавочные мет-
чики; в — метчик со скосом заборной части; г — метчик
с резьбой зубьев, расположенных через шаг в шахматном
порядке
Метчики с шахматным расположением зубьев на ре-
жущих кромках хорошо зарекомендовали себя при из-
готовлении резьб с мелким шагом в деталях из вязкого
материала.
Метчик-протяжку можно использовать при нарезании
резьб любого профиля. Метчиком-протяжкой можно на-
резать резьбу на станках, имеющих ходовой винт.
Для нарезания внутренних резьб с большим диаметром
на револьверных станках и автоматах применяют само-
закрывающиеся резьбонарезные головки. Принцип дей-
ствия этих головок такой же. как и у резьбонарезных
головок для нарезания наружных резьб (рис. 83).
Фрезерование резьбы выполняют на спе-
циальных резьбофрезерных станках или на токарно-
винторезных станках, оснащенных специальными приспо-
соблениями (вихревое нарезание резьбы).
В зависимости от конструкции детали резьбу фрезе-
руют либо резьбовыми дисковыми, либо .гребенчатыми
групповыми фрезами (рис. 84). Дисковыми фрезами
обычно обрабатывают резьбы ходовых винтов. Короткие
резьбы, как наружные, так и внутренние, выгодно обра-
батывать гребенчатыми фрезами, причем нарезание резьбы
практически осуществляют за один оборот детали (1,15—
1,25 оборота). Для облегчения условия резания с целью
получения наиболее качественной резьбы с мелким ша-
Рис. 83. Самозакрывающиеся резьбонарез-
ные головки для внутренних резьб
гом у гребенчатых фрез часть зубьев режущих кромок
срезают в шахматном порядке (так же как и у метчиков).
Г рупповые гребен-
чатые фрезы обычно из-
готовляют с кольцевой
нарезкой. Это позво-
ляет производить обра-
ботку резьб с правым
и левым направлением
свинчивания при уста-
новке фрезы на станке
таким образом, чтобы
оси фрезы и детали бы-
ли параллельны. Кроме
того, нарезание резьбы
Рис. 84. Резьбовые фрезы:
п
с определенным шагом
можно производить на
деталях любого дна-
а — фрезерование дисковой резьбовой фре-
зой; б — фрезерование гребенчатой груп-
повой фрезой
метра.
При нарезании коротких многозаходных резьб гребен-
чатыми фрезами деление заходов получается с высокой
точностью.
Специальные головки с установленными резьбовыми
резцами (со смещением па 1 4 хода при четырех резцах)
для обработки деталей с «внешним» и «внутренним» каса-
нием обычно применяют на токарно-винторезном станке
167
chipmaker.ru
(рис. 85). Этот способ очень часто называют вихревым
методом нарезания резьбы. Благоприятные условия ра-
боты резцов (хорошее охлаждение) позволяют нарезать
резьбу этим методом с высокими режимами резания
(у — 250 м/мин). Фрезерование, а также вихревое наре-
зание обеспечивают получение резьб 2—3-го классов точ-
ности.
Рис. 85. Вихревое нарезание резьбы:
а — наружной резьбы; б — внутренней резьбы
Накатывание резьбы. При накатывании
резьбы используют свойство пластической деформации
материалов. При этом способе профиль резьбы образуется
под давлением инструмента—плоских накатных плашек
или круглых роликов. Рабочий профиль инструмента
имеет форму резьбы. Преимуществами накатывания резьб
являются высокая производительность, повышение изно-
состойкости резьбы и экономия металла, так как диаметр
заготовки принимают примерно равным среднему диа-
метру резьбы.
В настоящее время широко применяют накатывание
резьбы плоскими плашками, двумя роликами, тремя
роликами, планетарное накатывание резьбы с вращаю-
щимся роликом и неподвижными плашками (рис. 86).
Рабочая поверхность плоских плашек имеет прямо-
линейные канавки с профилем накатываемой резьбы.
Резьбовые канавки имеют угол наклона относительно
направления движения, равный углу подъема резьбы.
Резьбонакатные плоские плашки применяют для по-
лучения резьб невысокой точности (3-й класс) у болтов,
168
шпилек, винтов. Габаритные размеры плашек и техни-
ческие условия регламентированы ГОСТ 2248—69.
Резьба накатывается плоскими плашками в резуль-
тате перемещения подвижной плашки. Плашки имеют
заборную часть, которая служит для формирования про-
филя резьбы. Заборная часть плашек служит также для
захвата заготовки.
I — плоскими плашками; II — двумя роликами; III — тремя роликами;
IV — планетарное накатывание резьбы с вращающимся роликом и неподвиж-
ными плашками
Резьбонакатные ролики являются высокоточным ин-
струментом и широко применяются для накатывания
резьб 1 и 2-го класса точности диаметром 2—50 мм.
По принципу работы ролики разделяют на две группы:
1) с открытым контуром (поверхность внутреннего
диаметра ролика не участвует в формировании вершины
резьбы болта по наружному диаметру);
2) с замкнутым контуром (поверхность внутреннего
диаметра ролика формирует вершину резьбы болта по
наружному диаметру).
Ролик с открытым контуром работает со значительно
сниженным давлением во впадине резьбы. Так как металл
заготовки имеет возможность свободно течь вдоль боко-
вых поверхностей профиля резьбы, на вершине профиля
образуются складки металла. Наиболее распространено
накатывание резьбы комплектом роликов (при двухроли-
ковом накатывании) из двух штук. Для накатывания резьб
169
chipmaker.ru
с правым свинчиванием ролики имеют левую многозаход-
ную резьбу. Для накатывания резьб с левым свинчива-
нием ролики имеют правую многозаходную резьбу.
Габаритные размеры роликов и технические условия
на их изготовление установлены ГОСТ 9359—69.
Одним из основных конструктивных элементов ро-
лика является средний диаметр
кролика = ^2резьбыЩ
где i/’резьсы — средний диаметр резьбы;
п — число заходов ролика.
Многозаходность резьбы роликов необходима для по-
лучения угла подъема резьбы ролика, рапного углу
подъема резьбы накатываемого болта, при этом диаметр
ролика в несколько раз больше диаметра обрабатывае-
мой резьбы. Такое соотношение необходимо, так как
массивный ролик с большим диаметром облегчает форми-
рование профиля при накатывании резьбы. Резьбу нака-
тывают обычно на резьбонакатных станках, однако эф-
фективно использовать резьбонакатные станки в условиях
серийного и единичного производства практически очень
трудно. Кроме того, конструктивные особенности дета-
лей (многоступенчатые детали с буртиками, тройники и
пр.) также делают невозможной обработку резьбы на резь-
бонакатных станках.
Использование резьбонакатных головок и резьбона-
катных плашек расширяет область применения накаты-
вания резьбы, обеспечивает получение коротких и длин-
ных резьб высокой точности (рис. 87). Накатывание резьбы
резьбонакатными головками и плашками можно выпол-
нять на универсальных станках, при этом изготовление
резьбы является одним из переходов общей операции ме-
ханической обработки.
Режимы обработки при накатывании резьбы роликами
во много раз выше, чем при нарезании резьбы круглыми
плашками (до 50 м/мин).
Использование резьбонакатпых головок на токарно-
револьверных станках и токарных автоматах значительно
повышает их производительность.
За последние годы разработано большое количество
резьбонакатных головок и резьбонакатных плашек, изго-
товляемых заводом «Фрезер».
Шлифование резьбы. В производстве из-
мерительного инструмента и приборов часто встречаются
170
детали с точной резьбой, имеющие высокую твердость
после термической обработки (HRC 58—64).
Рис. 87. Резьбонакатной инструмент для токарно винторез-
ных и револьверных станков:
а — резьбонакатная головка; б — резьбонакатная плашка
Предварительно нарезанная резьба после термической
обработки теряет свою точность, появляются искажения
шага и профиля резьбы.
Одним из самых распространенных процессов полу-
чения точной резьбы на закаленных деталях является
Рис. 88. Шлифование резьб:
а — однониточным кругом; б —цилиндрическим миогониточ-
ным кругом; в — коническим многоннточным кругом (1 —
обрабатываемая деталь. 2 — шлифовальный круг)
резьбошлифоваиие. Процесс шлифования резьбы обычно
осуществляют на специальных станках. Этот процесс
очень сходен с резьбофрезерованием, причем шлифова-
ние коротких неточных резьб можно производить много-
ниточным кругом, точные длинные резьбы обычно шли-
фуют однониточным кругом (рис. 88).
171
chipmaker, ru
Существуют два метода шлифования резьб: шлифова-
ние с предварительной нарезкой резьбы (на токарных
или фрезерных станках); шлифование по «цилиндру» без
предварительной нарезки резьбы. Последний способ наи-
более производительный. Его применяют при обработке
резьб с шагом s до 2—2,5 мм.
Шлифование резьбы обычно делят на предваритель-
ное и окончательное.
Общий припуск по среднему диаметру d2 делят нерав-
номерно. На окончательное шлифование оставляют
*/4—х/ з припуска.
Шлифовальные круги выбирают в зависимости от
обрабатываемого материала и от величины шага s.
Из табл. 9 следует, что чем меньше шаг резьбы, тем
тверже круг и меньше размер зерна.
Таблица 9
Рекомендуемые шлифовальные круги
для термически обработанных материалов
Шаг резьбы s в мм	Абразивный материал	Зернистость	Т вердость
0,4—0,8 1—1,5 2—4 4—6	КЗ КЗ—ЭБ КЗ—ЭБ ЭХ	М40—М28 4—5 5-6 8—12	СТ1—С2 CI—С2 СМ1 СМ1
Скорость резания при резьбошлифовании выше, чем
при обычном шлифовании (в среднем принимается 50 м/с).
Такая скорость достигается за счет размера кругов. По
ГОСТ 2424—67 (форма 2П) диаметры кругов изготовляют
с размерами 450—500 мм при высоте 10 мм.
Одной из самых ответственных вспомогательных опе-
раций при резьбошлифовании является правка круга.
Правку круга производят зачеканенными в медную дер-
жавку алмазами. Правку однониточных кругов выпол-
няют при помощи специальных приспособлений с руч-
ным управлением. В настоящее время резьбошлифоваль-
ные станки оснащают автоматическими приспособлениями.
Качество правки круга проверяют при наладке станков
на образцах изготовленных деталей. При этом проверяют
прямолинейность сторон резьбы и половину угла про-
филя Проверку производят в контрольном пункте
ОТК на универсальном микроскопе с ножами (рис. 89).
172
Точность выполнения резьбового профиля на резьбо-
шлифовальных станках должна удовлетворять требова-
ниям, предъявляемым к изготовлению рабочих и конт-
рольных резьбовых калибров.
Для изготовления резьбы с точным шагом (ходом)
на резьбошлифовальных станках применяют те же при-
способления, что и на токарных станках, т. е. коррекцион-
ные линейки и наборы коррекционных зубчатых колес.
Настройку станков ведут так же по образцам деталей
(эталонам).
Рис. 89. Схема измерения
угла профиля резьбы
на универсальном микро-
скопе с ножами
Рис. 90. Схема измерения
шага (хода) резьбы
Шаг точных резьб проверяют на универсальном микро-
скопе по левым и правым сторонам профиля. Такой ме-
тод дает более точное определение величины шага (хода)
резьбы, так как исключает погрешность установки в цент-
рах (рис. 90).
При изготовлении резьбы ее средний диаметр d2 из-
меряют микрометром с резьбовыми вставками или наи-
более точным методом при помощи трех калиброванных
проволочек и микрометра, оптиметра или любого рычаж-
ного прибора с ценой деления, обеспечивающей точ-
ность изготовления (рис. 91).
При обработке резьбы в центрах необходимо большое
внимание обратить на тщательность и точность изгото-
вления центровых отверстий, особенно у термически
обработанных деталей.
После термической обработки центровые отверстия
следует зачищать на центрошлифовальных станках. Также
очень хорошие результаты получаются после зачистки
Центров твердосплавным зенкером с углом 60° на свер-
лильных станках.
173
chipmaker.ru
При обработке небольших деталей иногда исполь-
зуют центры с шариками на концах. Меньшая (линей-
ная) поверхность касания обеспечивает совпадение осей
детали и станка с большой точностьюгно эти центры имеют
существенный недостаток — быстрый износ.
Рис. 91. Схема измерения среднего диаметра резьбы:
а — микрометром с резьбовыми вставками; б — методом трех прово-
лочек; М — размер блока измерительных плиток для установки при-
бора; d2 — размер измеряемого среднего диаметра
Глубину резания при шлифовании резьбы принимают
при предварительном шлифовании 0,03—0,05 мм, при
окончательном шлифовании 0,005—0,01 мм.
Скорость вращения деталей при шлифовании резьбы
принимают в пределах 2—3 м/мин.
Рис. 92. Конструкция резьбовых калибров с твердо-
сплавным кольцом:
а — с цилиндрическим корпусом; б — с коническим кор-
пусом (/ — твердосплавное кольцо; 2 — корпус)
Указанные режимы обработки обеспечивает шерохо-
ватость поверхности в пределах 9—10-го Классов чи-
стоты.
Шлифование резьбы многониточными кругами более
производительно. Обработка всей нарезанной части про-
174
исходит за один оборот детали. Глубину резания прини-
мают 0,01—0,03 мм. Точность шлифования резьбы много-
ниточными кругами невысокая. Этот способ применяют
при предварительном шлифовании калибров, метчиков и
других изделий.
За последнее время в инструментальной промышлен-
ности начали изготовлять инструменты и приборы, у ко-
 а)	6)
Рис. 93. Алмазные круги
для шлифования резьбы:
а — конструкция алмазных
кругов по ГОСТ 9770—61
форма А2П; б — конструк-
ция круга НПИЛ
торых измерительные поверхности
армированы твердым сплавом. На
заводе «Калибр» освоено изготов-
ление резьбовых калибров из
твердого сплава. Конструкция та-
ких калибров принципиально не-
сколько отличается от обычных.
Твердосплавный калибр состоит
из корпуса-вставки из стали 40Х
и соединенного с ней кольца из
твердого сплава ВК8. Это кольцо
надевают на цилиндрическую или
коническую поверхность корпуса
и затем склеивают (рве. §2).
Для склеивания твердосплавного
кольца с корпусом калибра при-
меняют клей горячего отвердения
на основе эпоксидной смолы ЭД-5.
Резьбу с шагом до s = 2,5 мм
нарезают на целой твердосплавной
заготовке. Применение пластифи-
цированных заготовок для пред-
варительной нарезки резьбы не
дает хороших результатов из-за
значительного искажения формы и
размеров элементов резьбы после
происходит при 1350—1500° С).
Резьбу на твердосплавных калибрах нарезают на резь-
бошлифовальных станках, причем в качестве инстру-
мента применяют алмазный круг.
Алмазный круг стандартной формы А2П (рис. 93, а)
имеет некоторые недостатки с точки зрения нерацио-
нального расходования алмазов при правке.
На инструментальных заводах сейчас начали приме-
няться алмазные круги конструкции НПИЛ 60° х 350 X
X 1,5 X 203. Эти круги более экономны при правке
(рис. 93, б).
спекания (спекание
175
chipmaker.ru
В настоящее время алмазные шлифовальные круги
выпускают по ГОСТ и стандартам предприятий, разрабо-
танным ВНИИАЛМАЗом.
Алмазный шлифовальный круг состоит из металли-
ческого или пластмассового корпуса и режущей части —
алмазоносного слоя. Форма и расположение режущей
части на корпусе обусловлена назначением круга. Так же
в зависимости от назначения алмазные круги изготовляют
на различных связках (органических, металлических и
керамических). Круги выпускают с различной концен-
трацией алмазов: 26; 50; 100; 150; 200%.
Для шлифования резьбы калибров с твердым сплавом
рекомендуют круги с металлической связкой и концент-
рацией алмазов 100—150%. Режим абработки тот же,
что и при шлифовании обычными абразивными кругами,
т. е. скорость резания 50 м/с, глубина резания 0,005—
0,01 мм, скорость вращения детали 2—3 м/мин.
Шлифование алмазными кругами обеспечивает высо-
кий класс чистоты поверхности и не требует дополни-
тельной полировки.
Доводка резьбы. Процесс доводки заклю-
чается в снятии малых слоев материала абразивными
порошками при помощи притиров. Притиры обычно
изготовляют из мягких или пористых материалов: чугуна,
меди, свинца, имеющих способность удерживать на по-
верхности отдельные абразивные зерна (этот процесс
называют шаржированием).
Для обработки фасонной поверхности, в том числе и
резьбы, притир имеет форму обрабатываемого профиля.
Чаще всего для изготовления притиров применяют
чугун, так как свинец и медь являются материалами де-
фицитными и дорогими. Кроме того, свинец при доводке
быстро изнашивается и меняет свою форму.
Доводка резьбы — операция малопроизводительная,
обычно выполняемая вручную. Режимы процесса доводки
не поддаются точному регулированию.
В настоящее время доводка наружных резьб успешно
заменена резьбошлифованием мелкозернистыми кругами
с высокими скоростями резания. Внутреннюю резьбу
диаметром не менее 30 мм, прошедшую термическую об-
работку, практически обрабатывать можно шлифованием,
причем резьбошлифование внутренних резьб малопро-
изводительно, так как диаметры шлифовальных кругов
также имеют небольшие размеры, вследствие чего ско-
176
роста резания низкие. Резьба, полученная внутренним
шлифованием, имеет невысокую точность и низкий класс
чистоты (6—7).
Для шлифования внутренней резьбы станок трудно
настроить, так как контроль отдельных элементов резьбы
приходится выполнять по «слепкам». Общий же контроль
внутренней резьбы производят комплексным методом,
т. е. по калибрам.
Доводка внутренней резьбы пока является единствен-
ным технологическим процессом, позволяющим веста об-
работку внутренней, термически обработанной резьбы.
При доводке резьбы калибров притир как бы переносит
все размеры элементов резьбы на резьбу обрабатывае-
мого изделия, вследствие чего допуски на изготовление
притиров по углу ~ и шагу s такие же жесткие, как и
на сами калибры.
Обычно в комплект для доводки резьбовых калибров
входят три притира, причем притиры изготовляют раз-
жимными (для малых диаметров резьбы — жесткими).
Притир насаживают на конусную оправку и в процессе
обработки он постепенно разжимается, компенсируя
износ.
Материалом для притиров служит чугун с перлито-
вой структурой, для резьб мелких размеров — конструк-
ционная сталь. Наличие раковин на рабочей части при-
тира не допускается.
Расход притиров при доводке очень велик. Одним
комплектом притиров (3 шт.) можно довести не более
12—15 резьбовых калибров-колец. Технологический про-
цесс доводки заключается в навинчивании и свинчивании
резьбового кольца на притир. Обычно притир закреп-
ляют в шпинделе доводочного станка. Доводочный станок
прост по своей кинематике и представляет собой шпин-
дельную бабку с реверсивным вращением шпинделя.
Удерживая рукой резьбовое кольцо-калибр, рабочий
периодически изменяет направление вращения шпинделя,
в результате чего совершается осевое возвратно-посту-
пательное перемещение детали. Шаржирование притира
происходит в процессе самой доводки.
В связи с тем, что при доводке внутренних резьб после
термической обработки приходится удалять значитель-
ные припуски, предварительную доводку на первом при-
тире обычно производят более твердыми абразивными
177
chipmaker.ru
материалами, применяя либо карбид кремния, либо
карбид бора с зернистостью 10—12. Окончательную до-
водку производят на втором и третьем притирах электро-
корундовым порошком М28—М20 с последующей поли-
ровкой пастой ГОИ.
Проведенные опыты доводки резьбы пастами «Эльбор»
зернистостью М14 и М10 на чугунном притире дали поло-
жительные результаты.
8. ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ ЗУБЧАТЫХ ЗАЦЕПЛЕНИЙ
В измерительных инструментах и приборах зубчатые
зацепления служат для передачи движения от измери-
тельного стержня к показывающему устройству, а в конт-
рольно-измерительных автоматах — для передачи дви-
жения на распределительный вал, поворотные меха-
низмы, отсчетные устройства и т. д.
Детали зубчатых передач изготовляют: 1) методом
копирования (деления), основанным на передаче формы
режущего инструмента профилю зуба колеса; 2) методом
обкатки (огибания), основанным на имитировании зацеп-
ления и обкатывания зубчатой пары (колеса с другим
колесом, с рейкой и т. д.) относительно друг друга.
Зубья образуются за счет превращения одного из обка-
тываемых колес или рейки в режущий инструмент.
Выбор способа изготовления Цилиндрических зубча-
тых колес определяется видом производства и требуемой
точностью. Точность изготовления зубчатых колес опре-
деляется принятой в зависимости от конструкции изде-
лия степенью точности. По ГОСТ 1643—56, утвержден-
ному взамен ГОСТ 1643—46, установлено 12 степеней
точности изготовления зубчатых колес, причем каждая
степень точности устанавливает нормы кинематической
точности, плавности и величины контакта зубьев. На
рис. 94 приведено графическое сопоставление классов
точности по ранее действующему ГОСТ 1643—46 со сте-
пенями точности по ГОСТ 1643—56. Степени точности 1;
2 и 12 в ГОСТ 1643—56 даны как перспективные и в дан-
ное время еще не применяются (ГОСТ 1643-56 действует
до 1 января 1975 г. С 1 января 1975 г. вводится в дей-
ствие ГОСТ 1643-72).
Изготовление цилиндрических зубчатых колес с пря-
мыми и спиральными зубьями. 1. Обработка зуб-
чатых .колес методом копирования.
Фрезерование цилиндрических колес с прямым зубом
174*
методом копирования осуществляют дисковыми модуль-
ными фрезами на горизонтально-фрезерных станках, ос-
нащенных делительными устройствами, или на много-
шпиндельных зуборезных
полуавтоматах.
Сущность метода ко-
пирования заключается в
том, что впадина между
зубьями и соответственно
профиль зубьев образу-
ются за счет копирования
профиля дисковой модуль-
ной фрезы. На рис. 95 по-
казана схема фрезерова-
ния зубьев методом копи-
рования. Оправку вместе
с закрепленными на ней
заготовками устанавли-
вают в центры делитель-
ного устройства или де-
лительной головки. При
продольном ходе стола с подачей s мм/мин дисковая мо-
дульная фреза, закрепленная на шпинделе станка, фре-
зерует впадину между зубьями. После возвращения
стола в первоначальное положение заготовки поверты-
Рис. 95. Схема фрезерования зубчатых колес
методом копирования
вается на часть окружности и фрезеруется следую-
щая впадина. Производя таким образом последователь-
ное деление окружности на требуемое число зубьев z,
фрезеруют остальные зубья колеса. Так как в основе
процесса лежит и деление окружности на число
179
chipmaker.ru
Рис. 96. Схема фрезерования
вубчатых колес со спираль-
ными зубьями
зубьев, то этот метод иногда называют также методом
деления.
Теоретически эвольвентный профиль зуба колеса од-
ного и того же модуля, но с разным числом зубьев имеет
различную форму, и, следовательно, для образования
правильного профиля необходимо иметь для каждого
числа зубьев колеса одного и то же модуля свою фрезу.
Практически это условие не может быть выполнено, так
как потребуется огромное количество фрез. Например,
при изготовлении колес только
одного модуля с наиболее часто
применяемыми числами зубьев
от 17 до 134 потребуется 117
различных дисковых модульных
фрез. С учетом большого разно-
образия применяемых модулей
и необходимости иметь в нали-
чии по несколько штук одина-
ковых фрез количество их ста-
новится чрезвычайно большим.
Вследствие незначительного
изменения эвольвентного про-
филя зуба колеса одного и того
же модуля в определенном ин-
тервале чисел зубьев, количе-
ство фрез, допуская некоторое
отклонение профиля зубьев,
можно сократить. Для этой цели применяют стандартные
наборы фрез, состоящие для каждого модуля из 8; 15 или
26 шт. Применяя один из наборов фрез, можно фрезеро-
вать зубья колес в широком диапазоне различных чисел
зубьев. При этом профиль фрезы, обслуживающей опре-
деленный интервал чисел зубьев, соответствует эволь-
вентному профилю зуба колеса с наименьшим числом
зубьев данного интервала.
Точность изготовления эвольвентного профиля зуба
зависит от выбранного набора фрез. Применяя набор фрез
из 8 шт., можно обеспечить 9-ю степень точности, для
изготовления более точных зубчатых колес применяют
наборы из 15 или 26 шт.
Применяя универсально-фрезерный станок и дели-
тельную головку, дисковыми модульными фрезами можно
также производить фрезерование цилиндрических колес
со спиральными зубьями. На рис. 96 показана схема фре-
160
зерования зубчатого колеса со спиральными зубьями.
Для получения спирали стол станка повертывают на угол,
равный углу подъема спирали зуба а. Фрезерование спи-
рали происходит за счет сочетания двух движений: пере-
мещения стола в продольном направлении (движение по-
дачи s) и одновременного медленного вращения заготовки.
Для изготовления цилиндрических зубчатых колес
с модулем более 15 мм и с точностью 9—10-й степени,
а также зубчатых колес с шевронными зубьями приме-
няют пальцевые модульные фрезы.
Фрезерование зубьев колес и трибов методом копи-
рования является простым процессом по применяемому
оборудованию, инструменту и наладке станков, но имеет
ряд недостатков, ограничивающих его применение.
К числу основных недостатков следует отнести: 1) неко-
торое отклонение эвольвентного профиля от расчетного
вследствие применения для обработки наборов фрез;
2) погрешности по шагу, возникающие вследствие неточ-
ностей делительного устройства; 3) большие потери вре-
мени на врезание и перебег, повторяющиеся при обра-
ботке каждой впадины, а также потери времени на деле-
ние окружности и холостые хода.
Фрезерование методом копирования может быть реко-
мендовано для изготовления колес с точностью 9—11-й
степени в мелкосерийном производстве, а также колес
с циклоидальным или специальным профилем зуба.
2. Обработка зубьев колес методом
обкатывания. Изготовление зубчатых колес ме-
тодом обкатывания является наиболее совершенным, про-
изводительным и обеспечивающим высокую точность
зубьев колес процессом.
Метод обкатывания основан на воспроизведении (ими-
тировании) зацепления зубчатой пары, в которой одно
зубчатое колесо или рейка превращены в режущий инст-
румент, а вторым колесом является заготовка. При соз-
дании движения обкатывания и одновременно рабочего
движения режущего инструмента последний образует
зубья на заготовке.
Изготовление цилиндрических колес с прямыми и
косыми зубьями по способу обкатки, производят червяч-
ными фрезами, круглыми долбяками и гребенками в виде
реек.
Фрезерование зубьев цилиндрических колес червячными
фрезами. Особенностью зубчатых колес с эвольвентным
181
chipmaker.ru
профилем является сохранение правильного зацепления
между колесами с любым числом зубьев одного и того же
модуля. Эта особенность относится и к зацеплению колес
любого числа зубьев с рейкой того же модуля, что и у ко-
леса.
Фрезерование зубьев червячными фрезами основано на
обкатывании рейки и обрабатываемого зубчатого колеса.
Рис. 97. Схема фрезерования
зубьев червячной фрезой
фрезы 2 устанавливают
Червячная фреза представляет
собой червяк с продольными
канавками, образующими режу-
щие зубья, профиль которых
в нормальном сечении совпа-
дает с профилем зубьев рейки.
Фрезерование зубьев цилиндри-
ческих колес и трибов червяч-
ными фрезами осуществляется
на специальных зубофрезерных
станках и является одним из
распространенных способов,
при этом одной червячной фре-
зой можно изготовлять колеса
с любым числом зубьев одного
и того же модуля.
На рис. 97 показана схема
фрезерования зубьев однони-
точной фрезой с правой спи-
ралью. Заготовку 1 устанавли-
вают на оправке и крепят на
столе станка. Для повышения
жесткости крепления верхний
конец оправки поддерживается
кронштейном. Ось червячной
под углом к торцу обрабатывае-
мого колеса, равным углу подъема винтовой линии фрезы.
Установка оси фрезы под углом обеспечивает совпаде-
ние направления винтовой линии фрезы с направлением
зубьев.
Во время вращения заготовки и фрезы (обкатываю-
щее движение) последней сообщают еще и движение по-
дачи s вдоль образующей цилиндрической поверхности
заготовки. Процесс резания при этом осуществляется
непрерывно, вследствие чего обеспечивается высокая про-
изводительность. Червячную фрезу устанавливают на
требуемую глубину резания перемещением заготовки
R2
в направлении, указанном стрелкой А. При фрезерова-
нии колес с точностью 9—10-й степени и с модулем при-
мерно до 8 мм обработку призводят за один проход и
фрезу устанавливают на глубину резания, равную пол-
ной высоте зуба. При фрезеровании колес с точностью
6—8-й степени производят черновые и чистовые проходы.
При фрезеровании зубчатых коле с z <17 и трибов
для исключения подрезания ножки зуба зацепление кор-
ригируют, т. е. изменяют межцентровое расстояние между
фрезой и заготовкой на величину —jy— tn- Соответственно
необходимо увеличивать радиус заготовки для получе-
ния стандартной высоты зуба.
Зубофрезерование червячными фрезами может быть
применено также для изготовления цилиндрических ко-
лес с косыми зубьями, для этого ось фрезы устанавливают
под углом к торцу заготовки, равным:
а)	разности углов подъемов винтовых линий колеса и
фрезы, при одинаковых направлениях наклонов винтовых
линий фрезеруемого колеса и фрезы, т. е. если фреза и зуб-
чатое колесо являются правозаходными или левозаход-
ными;
б)	сумме углов подъемов винтовой линии фрезы и ко-
леса при разных углах наклона винтовых линий фрезы и
зубчатого колеса, например, при изготовлении колеса
с левой спиралью правозаходной фрезой. Настройку
станка на угол требуемой спирали осуществляют путем
установки сменных зубчатых колес на гитаре дифферен-
циала.
Нарезание зубчатых колес долбяками. Метод изгото-
вления цилиндрических зубчатых колес долблением ос-
нован на воспроизведении движения обкатывания колес
относительно друг друга. Если одно из колес преобразо-
вать в режущий инструмент, т. е. в долбяк, и придать
ему во время обкатывания относительно заготовки дви-
жение резания, то, очевидно, на заготовке будут наре-
заться зубья того же модуля и профиля, что и у долбяка.
Нарезание колес с обеспечением указанных движе-
ний осуществляют на зубодолбежных станках. На рис. 98
показана схема нарезания зубьев долблением. Заготовку 1
колеса устанавливают на оправку, закрепляемую на
столе станка. Долбяку 2 и заготовке сообщают обкаты-
вающее относительно друг друга движение со скоростью
круговой подачи, кроме того, долбяк во время обкаты-
183
chipmaker.ru
вания совершает возвратно-поступательное движение по
стрелке А. Величина круговой подачи долбяка опреде-
ляется длиной дуги, измеренной по делительной окруж-
ности колеса, пройденной за один двойной ход. Для ис-
ключения трения задней грани режущих зубьев долбяка
о заготовку при обратном ходе (движение вверх) произво-
дится автоматический отвод заготовки от долбяка, а при
начале поступательного — рабочего движения долбяка
заготовка перемещается в исходное положение (дви-
жение по стрелке Б).
Радиальная подача
для врезания в заго-
товку и установка дол-
бяка на требуемую глу-
бину резания при обра-
ботке за несколько
проходов производятся
перемещением суппорта
с долбяком по стрел-
Рис. 98. Схема нарезания зубьев ке В. Под проходом в
долблением	данном случае следует
понимать один оборот
обрабатываемой заготовки. Количество проходов, потреб-
ное для нарезания колеса, назначают в зависимости от мо-
дуля, требуемой точности и шероховатости поверхности.
Нарезание колес с модулем до 2 мм производят за один
проход, с модулем более 2 мм — за два—три прохода, при
этом обеспечивается точность 8—9-й степени и шерохо-
ватость поверхности 6—7-го класса чистоты. Увеличивая
число проходов и назначая соответствующие режимы
резания и класс точности долбяка, можно нарезать зуб-
чатые колеса 6—7-й степени точности с шероховатостью
поверхности 7—8-го класса чистоты.
Зубодолбежные станки, работающие режущим инстру-
ментом типа зубчатого колеса-долбяка, выполняют те же
виды работ, что и зубофрезерные станки (за исключением
нарезания червячных колес), и обладают рядом преиму-
ществ:
а)	обеспечивают более высокую точность и класс чис-
тоты поверхности;
б)	позволяют нарезать зубья на блоках зубчатых ко-
лес, так как для выхода долбяка при обработке венца
достаточно иметь канавку 2—5 мм, а при фрезеровании
зубьев червячной фрезой ширина канавки под свободный
184
выход фрезы без повреждения другого венца должна
быть примерно равна половине диаметра фрезы;
в)	позволяют нарезать колеса с внутренним зацепле-
нием.
Сопоставляя по производительности нарезание колес
на зубофрезерных и зубодолбежных станках, можно
сделать вывод, что при нарезании колес с модулем до 5 мм
способы равноценны. При нарезании колес с модулем
от 5 мм и более, т. е. при необходимости снятия большого
слоя металла, а также при изготовлении неточных колес
более производительным является зубофрезерование. По-
этому при изготовлении точных колес, в некоторых слу-
чаях, применяют комбинированную обработку: пред-
варительно нарезают зубья на зубофрезерных станках,
а затем обрабатывают на зубодолбежных станках. При
комбинированной обработке иногда применяют специаль-
ные червячные фрезы, отличающиеся от нормальных
толщиной зуба, уменьшенной на величину припуска под
последующее зубодолбление.
Зубострогание. Цилиндрические колеса с прямым и
косым зубом можно нарезать на зубострогальных станках
инструментом в виде гребенки. Принцип нарезания колес
зубостроганием заключается в создании обкатывающего
движения заготовки относительно рейки-гребенки. Для
нарезания зубьев гребенке сообщают возвратно-посту-
пательное движение вдоль оси заготовки, а заготовке —
вращение и перемещение вдоль гребенки. Так как при-
менение гребенок с числом зубьев, равным числу зубьев
колеса, ввиду большой сложности и стоимости их изго-
товления нерационально, то длина и соответственно
число зубьев гребенки должны быть небольшими, на-
пример для модулей от 5 до 20 мм число зубьев принимают
от 5 до 8. Поэтому после нарезания двух — трех зубьев
заготовку выводят из зацепления с гребенкой и поверты-
вают на то число зубьев, которое было нарезано, затем
снова вводят в зацепление с гребенкой и продолжают
обработку следующих зубьев. Точность изготовления ко-
лес зубостроганием 7—8-я степень, шероховатость поверх-
ности 6—7-й класс чистоты.
Зубострогание гребенками по производительности
уступает нарезанию колес зубофрезерованием и зубо-
долблением, поэтому находит применение в мелкосерий-
ном производстве при изготовлении колес с крупным
модулем, так как по сравнению с долбяками и червяч-
185
chipmaker.ru
ными фрезами изготовление и заточка гребенок значи-
тельно проще и дешевле.
Нарезание зубьев червячных колес на зубофрезерных
станках можно производить: а) по способу радиальной
подачи; б) по способу тангенциальной подачи и в) комби-
нированным способом.
В основу всех основных способов нарезания зубьев
червячных колес положен метод обкатки, т. е. воспроиз-
ведение зацепления червячного колеса с червяком. Если
вместо червячного колеса установить заготовку, а вместо
Рис. 99. Схема фрезерования червячных колес:
а — по методу радиальной подачи; б — по методу танген-
циальной подачн
червяка — червячную фрезу, то при создании движения
обкатывания на заготовке будут фрезероваться зубья
червячного колеса.
При любом способе нарезания червячных колес ось
червячной фрезы должна быть установлена строго перпен-
дикулярно к оси заготовки и симметрично по отношению
к ее ширине. Наиболее распространенным является наре-
зание червячных колес по способу радиальной подачи.
При этом способе (рис. 99, а) заготовке 1 во время обка-
тывающего движения относительно червячной фрезы 2
сообщают перемещение в радиальном направлении (sp)
для врезания на высоту зуба. Если нарезание осуще-
ствляется за один проход, то полная обработка (без учета
перебега фрезы) происходит за один оборот заготовки.
Настройка на обработку заключается в расчете числа
оборотов фрезы и заготовки из условия, что за один обо-
рот червячной фрезы заготовка должна повернуться на
число зубьев, равное числу заходов червячной фрезы.
При условии фрезерования червячной фрезой со шли-
фованным профилем может быть достигнута точность
7—9-й степени по ГОСТ 3675—56. При введении операции
186
шевингования фрезой с насеченными по боксзым сторо-
нам зубьями обеспечивается 6-я степень точности.
Нарезание червячных колес по способу тангенциаль-
ной подачи (рис. 99, б) заключается в том, что специальной
фрезе во время вращения сообщают тангенциальную
(т. е. по касательной линии к червячному колесу) подачу
по стрелке Б, фрезерование червячного колеса или части
его зубьев закончится, когда червячная фреза выйдет
из зацепления с заготовкой (положение II). При исполь-
зовании червячной фрезы с числом витков, меньшим, чем
число зубьев у колеса, после
фрезерования одного участка
фреза и заготовка возвраща-
ются в исходное положение,
заготовка повертывается на на-
резанное число зубьев и фрезе-
рование . продолжается.
Фрезерование по способу
тангенциальной подачи являет-
ся менее производительным, чем
фрезерование по способу ра- Рис. 100. Схема накатывания
диальной подачи, но обеспечи- зубьев на токарном станке
вает более правильный профиль
зуба. Способ применяют для фрезерования многозаход-
ных червячных колес, а также в тех случаях, когда
требуется обеспечить постоянство межцентрового расстоя-
ния А в пределах изготовления одной партии колес.
Нарезание червячных колес комбинированным спосо-
бом заключается в последовательном сочетании методов
радиальной и тангенциальной подач, причем черновую
обработку производят по способу радиальной подачи,
а чистовую — по способу тангенциальной подачи. Чер-
вячные колеса нарезают специальными комбинированными
фрезами, а также «летучими» резцами, установленными
в оправке. Летучие разцы используют только в индиви-
дуальном производстве специальных червячных колес,
когда изготовление червячных фрез экономически не целе-
сообразно.
Накатывание зубьев зубчатых колес. Изготовление
цилиндрических зубчатых колес накатыванием является
прогрессивным способом, резко увеличивающим произ-
водительность по сравнению с обработкой резанием (при-
мерно в 10—20 раз). Кроме высокой производительности,
накатывание обеспечивает значительную экономию ме-
187
chipmaker.ru
талла, а также упрочняет поверхность зубьев (в особен-
ности накатанных в холодном состоянии), что способ-
ствует повышению износостойкости.
Накатывание зубьев может осуществляться как в хо-
лодном, так и в горячем состоянии заготовки. В холодном
состоянии накатывание применяют для изготовления ко-
лес из цветных металлов, а также стальных колес до
модуля 1 мм.
В холодном состоянии накатывание зубьев производят
на специальных или токарных станках (рис. 100).
В центры станка устанавливают оправку с закрепленными
на ней заготовками 1 и образцовым колесом 2, последнее
находится в начале накатывания в зацеплении с одним,
двумя или тремя накатниками 3, установленными в при-
способлении на суппорте станка. При вращении заготовки
и продольном перемещении суппорта с накатниками,
выполненными в виде зубчатых колес и имеющими забор-
ную часть, происходит пластическая деформация металла
и заполнение им впадин зубьев накатника. После вывода
из зацепления с образцовым колесом накатники вращаются
образовавшимися на заготовках зубьями. Для повышения
точности и качества поверхности зубьев накатывание
можно осуществлять в несколько проходов, при этом
достигается 8--9-я степень точности.
Накатывание зубьев в горячем состоянии заготовки
производят на станках, работающих с радиальной или про-
дольной подачей накатников. Поверхность заготовок пе-
ред накатыванием нагревают токами высокой частоты
на глубину, необходимую для накатывания.
С целью повышения точности зубчатых колес, нака-
танных в горячем состоянии, применяют комбинирован-
ное накатывание, т. е. горячее накатывание с последую-
щим накатыванием в холодном состоянии.
Отделочные способы обработки зубча гых колес. Повы-
шения точности, бесшумности и плавности хода зубчатых
зацеплений можно достигнуть применением отделочных
способов обработки зубьев.
К отделочным способам обработки зубьев относятся:
обкатка, шевингование, шлифование, притирка и при-
работка и полирование.
Обкатку зубьев колес осуществляют на специальных
станках тремя образцовыми колесами, расположенными
по окружности под углом 120° друг к другу. Зуоья образ-
цовых колес должны быть закалены и иметь точный, шли-
188
фованный профиль. Обкатку применяют для отделки
поверхностей зубьев незакаленных или термически обра-
ботанных колес, имеющих твердость не более HRC 30—
32, при этом достигается повышение класса чистоты по-
верхности и некоторое исправление погрешности про-
филя.
Применять обкатку для колес, подвергающихся после-
дующей термообработке, не рекомендуется, так как обра-
зование при обкатывании наклепа на поверхности зубьев
вызывает деформацию
зуба после закалки.
Шевингование
(шевинг-процесс).
Шевингованием назы-
вается отделочная опе-
рация, применяемая
для обработки профиля
зубьев незакаленных
колес с целью повыше-
ния точности и класса
Рис. 101. Шевингование дисковым ше-
вером:
а — форма зуба шевера; б — схема ше-
вингования
чистоты поверхности.
Процесс шевингования
заключается в срезании
с профиля зубьев весьма
тонких волосообразных
стружек толщиной от 0,001 до 0,005 мм, снимаемых спе-
циальным инструментом: шевер-рейкой или шевер-ко-
лесом.
Более производительным и широко применяемым спо-
собом является шевингование шевер-колесом, представ-
ляющим собой режущий инструмент, на поверхности
зубьев которого в радиальном направлении нанесены
канавки глубиной 0,5—1 мм (рис. 101, а), образующие
режущие кромки. Схема шевингования зубьев показана
на рис. 101, б. Обрабатываемое колесо 1 закрепляют на
оправке и устанавливают в центры стола специального
станка. Шевер 2 располагается над обрабатываемым
колесом, причем его оси устанавливают под углом по
отношению к оси обрабатываемого колеса, равным углу
наклона зубьев. Шевер для обработки прямозубых зуб-
чатых колес имеет винтовые зубья с углом подъема 15°.
Зацепление прямозубого колеса с шевером, имеющим
наклонные зубья, обеспечивает относительное перемеще-
ние профиля зубьев шевера вдоль зубьев колеса.
189
chipmaker.ru
Относительная скорость продольного перемещения ше-
вера и зубчатого колеса относительно друг друга и яв-
ляется скоростью резания при шевинговании. Шевер,
получая принудительное вращение, в процессе обработки
вращает зубчатое колесо, одновременно столу станка
с обрабатываемым колесом сообщается возвратно-посту-
пательное перемещение, называемое продольной подачей.
Окружную скорость шевера в зависимости от материала
обрабатываемого колеса принимают в пределах 1,5—
2 м/с, а продольную подачу—в пределах 0,1—0,3 м,м
за один оборот зубчатого колеса. Для равномерного сня-
тия припуска с разных сторон профиля зубьев стол станка
с обрабатываемым колесом имеет вертикальную попереч-
ную подачу 0,02—0,04 мм на каждый ход станка, причем
по окончании каждого хода стола меняется направление,
вращения шевера и осуществляется обработка другой
стороны зуба.
Шевингование несколько исправляет погрешности пре-
дыдущей обработки, обеспечивая устойчивое получение
зубчатых колес 6 и 8-й степеней точности. Шероховатость
поверхности обрабатываемых зубьев обеспечивается в пре-
делах 7—8-го классов чистоты, чему в какой-то степени
способствует применение смазочно-охлаждающих жидко-
стей (сульфофрезол, веретенное или трансформаторные
масла). ।
Шевингование с применением специальных приспособ-
лений может быть применено для создания зубьев бочко-
образной формы, т. е. таких зубьев, у которых концы
тоньше на 0,02—0,05 мм, чем середина.
Шлифование зубьев зубчатых колес. Зубошлифование
является сложной и трудоемкой операцией, поэтому
применяется для изготовления высокоточных зубчатых
колес с повышенными требованиями к качеству поверх-
ности. Шлифованию профиля зубьев подвергают как не-
закаленные, так и главным образом закаленные зубчатые
колеса, так как всегда в той или иной степени зубья
после закалки деформируются. Величина деформации
зубьев после термообработки является одним из основных
факторов, определяющих величину припуска на зубо-
шлифование. Шлифование зубьев производится методом
копирования и методом обкатывания.
Шлифование методом копирования осуществляют шли-
фовальным кругом, профиль которого соответствует про-
филю впадины между зубьями обрабатываемого зубчатого
190
колеса (рис. 102, а). Аналогично фрезерованию зубьев
дисковой модульной фрезой шлифование производят по-
следовательно, т. е. по окончании шлифования разных
сторон двух соседних зубьев обрабатываемое зубчатое
колесо повертывают с помощью делительного механизма
и производят шлифование следующих двух других сторон
зубьев. Шлифование методом копирования осуществляют
профилированным шлифовальным кругом, установленным
на определенную глубину резания, а для шлифования
Рис. 102. Схема шлифования зубьев колес по ме-
тоду копирования:
а — фасонным кругом; б — схема профилирования круга
тремя алмазами
по всёй длине зуба заготовка обрабатываемого зубчатого
колеса совершает возвратно-поступательное движение со
скоростью подачи sB.
Для профилирования шлифовального круга зубо-
шлифовальные станки, работающие по методу копирова-
ния, оснащены устройством с автоматическим перемеще-
нием трех алмазов (рис. 102, б), копирующих тот про-
филь, который имеют специальные шаблоны, установлен-
ные на станке. Для получения точного эвольвентного
профиля профилирование кругов при шлифовании зубча-
тых колес с различными модулями и количеством зубьев
производят по отдельным шаблонам. Профилирование
шлифовального круга может быть произведено и для
шлифования зубьев с зацеплениями, отличными от эволь-
вентного, для этого также должны быть изготовлены
шаблоны Соответствующего профиля.
Шлифование зубьев зубчатых колес методом копирова-
ния является наиболее производительным способом, но
менее точным, чем шлифование методом обкатывания.
Достижимая точность шлифования методом копирования
191
chipmaker.ru
зависит от погрешности профилирования шлифовального
круга, погрешности делительного механизма станка,
а также от износа профиля круга. Износ профиля шли-
фовального круга имеет особенно большое значение при
шлифовании зубчатых колес с большим числом зубьев,
так как при последовательном шлифовании зубьев износ
профиля увеличивается и толщина последнего шлифуемого
зуба резко отличается от толщины первого зуба. Для
исключения накопленной ошибки, возникающей при из-
носе профиля круга, шлифование обычно ведут через один
или несколько зубьев. Например, шлифование зубчатого
колеса, имеющего 42 зуба, можно производить последо-
вательно через каждые три зуба. В данном случае шлифо-
вание производят в следующем порядке: сначала после-
довательно шлифуют 14 зубьев, повертывая каждый раз
заготовку на три зуба; затем таким же образом шлифуют
следующие 14 зубьев, каждый раз повертывая заготовку
на три зуба и т. д. Такой прием шлифования позволяет
при той же величине износа профиля шлифовального
круга уменьшить величину накопленной ошибки, так как
суммарная погрешность более равномерно распределится
на большое количество зубьев колеса.
Степень точности, достигаемая при шлифовании ме-
тодом копирования, 5—7 и класс чистоты поверхности
7—8.
Наиболее распространенным способом шлифования
зубьев с эвольвентным профилем методом обкатывания
является шлифование двумя тарельчатыми кругами на
зубошлифовальных станках.
В основу принципа шлифования положено обкатыва-
ющее движение зубчатого колеса относительно зубчатой
рейки. Профиль зуба рейки можно воспроизвести двумя
шлифовальными кругами, оси которых установлены под
углами друг к другу и плоскости шлифовальных кругов
как бы образуют профиль рейки, по которому и произво-
дится обкатывание обрабатываемого зубчатого колеса
(рис. 103, а). По отношению к горизонтали оси шлифо-
вальных кругов устанавливают под углом, равным углу
зацепления. Для удобства работы шлифовальные круги
могут устанавливаться через зуб (рис. 103, б).
В процессе шлифования зубчатое колесо поверты-
вается вокруг своей оси и одновременно перемещается
вдоль воображаемой рейки. Для шлифования по всей
длине зуба зубчатое колесо, установленное на столе станка,
192
совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль
своей юси. По окончании шлифования двух разных сторон
зубьев зубчатое колесо выводят из зацепления с кругом,
поворачивают его на один зуб, снова вводят в зацепление
с кругом и шлифуют следующий зуб.
Правку шлифовальных кругов по мере их износа про-
изводят алмазами, установленными в автоматическом
приспособлении, а подналадочное устройство автомати-
чески перемещает шлифовальные круги на величину
Рис. 103. Схемы шлифования зубьев колес по методу
обкатывания:
а последовательно каждой впадины; б — через зуб
снятого с кругов слоя абразивного материала, обеспечи-
вая тем самым постоянство размеров зубьев. Шлифование
по методу обкатывания обеспечивает точность зубчатых
колес в пределах 5—6-й степени и шероховатость поверх-
ности 8—9-го класса чистоты.
Шлифование двумя тарельчатыми кругами методом
обкатывания обеспечивает наиболее высокую точность
обработки зубьев как прямозубых, так и винтовых зуб-
чатых колес.
Одним из современных способов шлифования зубчатых
колес с прямыми и спиральными зубьями является шли-
фование червячным абразивным кругом (рис. 104) на
станках (например, 5А830, 5А832), работающих анало-
гично зубофрезерным станкам для нарезания зубьев
червячно-модульными фрезами.
Для образования профиля червяка исходный круг
принимают плоской формы и с керамической связкой,
193
chipmaker.ru
Рис. 104. Схема
шлифования зубьев
колес червячным
абразивным кругом
обладающей наибольшей кромкостой костью. Предвари-
тельное профилирование круга производят многониточным
накатным роликом, имеющим профиль зуба прямобочной
рейки.. При профилировании частоту вращения круга
принимают от 50 до 100 об/мин, а накатной ролик вра-
щается свободно. Окончательное профилирование червяка
производят алмазными резцами, причем для свободного
выхода алмазных резцов дно впадины
обкатывают однониточным накатным
роликом.
Шлифование зубьев зубчатых колес
абразивным червяком является наибо-
лее производительным по сравнению
с другими способами зубошлифования
(в особенности мелкомодульных колес
с модулем до 1,5 мм и также с доста-
точной эффективностью колес с модулем
до 6 мм включительно). Способ обеспе-
чивает получение 6—8-й степени точ-
ности и 7—8-й классы чистоты поверх-
ности.
Притирка зубьев зубчатых
колес применяется для чистовой — от-
делочной обработки закаленных зубча-
тых колес. Процесс притирки заклю-
чается в том, что обрабатываемое зуб-
чатое колесо обкатывается между притирами, имеющими
форму зубчатых колес такого же модуля. В качестве ре-
жущего материала применяют абразивные мелкозерни-
стые порошки (М20—М40) в смеси с маслом, наносимые
на притиры.
Для обеспечения интенсивности обработки необхо-
димо, чтобы зерна абразивного материала вдавливались
бы в поверхность притира (шаржировались) и удержива-
лись бы в нем в процессе работы. Наилучшим материалом,
отвечающим этому требованию, является серый мелко-
зернистый чугун с перлитовой структурой, имеющей
твердость НВ 170—200.
Притирку осуществляют на станках, отличающихся
расположением осей притиров относительно оси обраба-
тываемого зубчатого колеса. Наибольшее распростране-
ние имеют станки, работающие со скрещивающимися
осями притиров, устанавливаемых под различными углами
по отношению друг к другу.
194
Обеспечивая лучшее качество поверхности зубьев по
сравнению со шлифованием и точность 5—6-й степени,
притирка исправляет небольшие погрешности профиля,
шага и начальной окружности колеса. При большой
величине деформации зубьев после термообработки перед
притиркой необходимо производить шлифование зубьев,
так как иначе интенсивный износ зубьев притира не
позволит исправить погрешность, а притир придет в не-
годность.
Полирование зубьев колес применяют в отдельных
случаях для повышения класса чистоты поверхности и
производят червяком из дерева или мягкого металла.
Используя различные пасты полированием, можно обес-
печить 9—10-й класс чистоты поверхности.
Изготовление реек. Фрезерование зубьев реек обычно
производят на горизонтально-фрезерных станках дисковой
модульной фрезой из стандартного набора, принятой по
интервалу числа зубьев зубчатых колес от 135 и выше.
Обрабатываемую рейку устанавливают параллельно сред-
нему пазу стола станка, а ось фрезы с помощью наклад-
ной головки располагают перпендикулярно к оси шпин-
деля. Продольное перемещение стола на шаг производят:
а) для неточных реек — непосредственно по лимбу винта
продольной подачи; б) для точных реек— при помощи
делительной головки, соединенной с винтом продольной
подачи.
Одним из вариантов высокопроизводительного способа
нарезания и шлифования зубьев точных реек измеритель-
ных приборов является обработка их на токарных и
резьбошлифовальных станках. Для этой цели используют
приспособление в виде цилиндрического барабана боль-
шого диаметра (рис. 105), на поверхности которого выпол-
нены в зависимости от вида рейки призматические или
прямоугольные пазы. Приспособление вместе с закреп-
ленными рейками устанавливают в центры станка, и
после обработки по наружному диаметру производят
последовательное нарезание зубьев резцом или шлифо-
вальным кругом, имеющими профиль впадины. Точное
перемещение резца или приспособления относительно
шлифовального круга на величину шага производят по
лимбу, упорам или концевым мерам длины. Рейки с tn < 1
обычно шлифуют без предварительного нарезания зубьев,
а с т > 1 нарезают резцом и, если необходимо, шлифуют
на резьбошлифовальном станке.
195
chipmaker.ru
Данный способ обеспечивает высокую производитель-
ность и точность по шагу (при шлифовании ±3 мкм),
но форма зуба по его длине очерчена дугой окружности,
величина которой зависит от диаметра приспособления.
Для реек с небольшой шириной и при большом диа-
метре барабана погрешность формы очень мала и во мно-
Рис. 105. Схема нарезания зубьев реек на
токарных и резьбошлифовальных станках:
а — форма зуба в продольном направлении; б —
наклон зубьев, образованный винтовой линией
гих случаях практически не имеет значения. Так, напри-
мер, при В = 10 мм и Д = 200 мм (рис. 105, а) величина
стрелки h 0,05 мм.
Еще более производительным и точным является наре-
зание зубьев рейки как обычной резьбы, но с профилем
зуба рейки. Возникающее при этом отклонение профиля
от перпендикулярности к боковой стороне незначительно
и во многих случаях допустимо. Так, например, для
рейки с т = 1 и при диаметре приспособления D = 400 мм
(рис. 105, б)
tg а = -4г =	= 0,0025 и а 8'.
°	дт/Э TT/J	’
196
9.	ОБРАБОТКА ШПОНОЧНЫХ КАНАВОК
И ШЛИЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
Обработка шпоночных канавок на всех охватываемых
деталях (валах) в зависимости от их формы произво-
дится тремя способами.
1.	Сквозные и открытые с одной стороны канавки
фрезеруют дисковыми фрезами на горизонтально-фрезер-
ных станках. Способ простой по исполнению и обеспечи-
вает высокую производительность. При невозможности
фрезерования на длинных деталях сквозных канавок
последние можно обрабатывать строганием на строгальных
станках.
2.	Закрытые канавки с закруглениями на концах
фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами на вер-
тикально-фрезерных станках. Одним из существенных
недостатков данного способа является то, что фреза
в основном работает периферией и при последующих
переточках уменьшается в диаметре. Более точным яв-
ляется фрезерование закрытых шпоночных канавок на
шпоночно-фрезерных станках, работающих по методу
маятниковой подачи. Фрезерование по методу маятнико-
вой подачи заключается в том, что шпоночная двузубая
фреза, имеющая на торце режущие зубья, врезается на
небольшую глубину (t == 0,I-j-0,4 мм), после чего фрезе-
руется канавка на всю длину. По окончании прохода
фреза снова врезается на такую же глубину, и при дви-
жении в другом направлении происходит снятие слоя
металла. Такие движения, аналогичные движению маят-
ника, совершаются до получения требуемой глубины
шпоночной канавки.
Фрезерование шпоночных канавок по методу маят-
никовой подачи обеспечивает наибольшую точность по
сравнению с фрезерованием концевыми фрезами по методу
продольной подачи, так как износ, а следовательно, и
заточка шпоночных фрез производятся по торцу.
Способ применяют в основном в серийном и массовом
производстве, так как большие затраты времени на на-
ладку и невозможность обеспечения полной загрузки
шпоночно-фрезерного станка приводят к нерентабель-
ности его применения в мелкосерийном производстве.
3.	Шпоночные канавки под сегментные шпонки фрезе-
руют сегментными фрезами на горизонтально-фрезерных
станках. ’
197
chipmaker.ru
Правильное соединение деталей с помощью шпонок
определяется не только выдерживанием точных размеров
шпоночных канавок, но и правильным их расположением
относительно оси. При обработке шпоночных канавок
на партии валов любым способом, но на настроенном
для данной работы станке положение оси вала должно
быть постоянным. Это достигается установкой валов на
призму или в самоцентрирующих тисках. В этом случае
отклонения диаметра вала в любых пределах не оказы-
вают влияния и его ось примет постоянное положение,
а следовательно, и шпоночная канавка получит правиль-
ное положение относительно оси вала. При установке
валов в обычных тисках с базированием на неподвижную
губку возможно смещение положения оси вала, а следо-
вательно, и шпоночной канавки на величину, равную
половине допуска на вал. Шпоночные канавки в отвер-
стиях шкивов, зубчатых колес, муфт и т. д. обрабатывают
протягиванием. Применяемые протяжки имеют прямо-
угольную форму, простую и удобную в изготовлении. Для
направления и центрирования протяжки применяют спе-
циальные переходные втулки (адаптеры) различной кон-
струкции.
Шпоночные канавки в отверстиях деталей при инди-
видуальном или мелкосерийном производстве обрабаты-
вают резцами на долбежных станках.
Обработка шлицевых поверхностей. Шлицевые соедине-
ния применяют в машинах и приборах для передачи как
только крутящих моментов, так и в основном крутящих
моментов с обеспечением различных положений одной
детали относительно другой в осевом направлении (муфты,
зубчатые колеса или блоки зубчатых колес и т. д.).
В зависимости от назначения шлицевого соединения
шлицы могут иметь прямобочную (прямоугольную), эволь-
вентную и треугольную форму. Наиболее распространен-
ными являются шлицевые соединения со шлицами прямо-
бочной формы. Центрирование сопрягаемых деталей
(втулки и валы) со шлицами прямобочной формы осуще-
ствляют по наружному или внутреннему диаметру шли-
цевых выступов вала или по боковым сторонам шлицев.
Вкбор способа центрирования по наружному или
внутреннему диаметрам прежде всего определяют требо-
вания к термообработке деталей шлицевого соединения.
При необходимости обеспечения высокой твердости, т. е.
введения закалки шлицев в отверстии втулки, центрируе-
198
мой по наружному диаметру, очевидно, обязательно
потребуется операция по шлифованию впадины шлицев.
Если при центрировании по наружному диаметру легко
выполнить шлифование шлицевого вала по наружному
диаметру как в незакаленном, так и в закаленном состоя-
нии, то во втулке шлифование поверхности наружного
диаметра шлицев практически выполнить невозможно.
Поэтому при необходимости закалки шлицев во втулке
применяют центрирование по внутреннему диаметру.
В этом случае сравнительно просто осуществить шлифо-
вание по внутреннему диаметру как шлицев во втулке,
так и шлицев вала, имеющих открытую форму.
Если шлицы во втулке не подвергаются закалке, то
применяют центрирование по наружному диаметру. При
этом шлицы во втулке по наружному диаметру можно
обработать протягиванием, а шлицевой вал можно обто-
чить или прошлифовать по наружному диаметру. Для
создания нормального (без заедания) перемещения втулки
по шлицевому валу конструктивное оформление шлицев
в соответствии с ГОСТ 1139—58 предусматривает:
а)	при центрировании по наружному диаметру нали-
чие фасок или радиусов на шлицах вала;
б)	при центрировании по внутреннему диаметру вы-
полнение фасок или радиусов на пересечении шлицев
и поверхности внутреннего диаметра шлицевой втулки.
Для исключения быстрого износа углов шлифовального
круга при шлифовании впадины шлицев вала в углах
впадин допускается изготовление канавок.
Методы изготовления шлицевых валов и втулок. Об-
работка шлицевых валов. Шлицы на ва-
лах и различных деталях, в том числе и шлицевых ка-
либрах, обрабатывают фрезерованием, строганием, нака-
тыванием, а точные шлицевые валы подвергают шлифо-
ванию.
Фрезерование является наиболее распространенным
способом обработки шлицев на валах и в зависимости от
вида производства может выполняться либо дисковой
фасонной фрезой на горизонтально-фрезерных станках
при помощи делительной головки или делительных ус-
тройств (рис. 106), либо по отдельным элементам шлицев
(раздельное фрезерование). Раздельное фрезерование за-
ключается в том, что сначала набором дисковых фрез
обрабатывают боковые стороны шлица (рис. 107, а), а за-
тем фрезеруют специальной фрезой впадину (рис. 107, б).
199
chipmaker.ru
Преимуществом данного способа обработки является воз-
можность применения высоких режимов резания и более
простых фрез.
В крупносерийном и массовом производстве обработку
шлицевых валов производят на зубофрезерных или шли-
Рис. 106. Схема фрезерования шлицевых канавок фасон-
ной фрезой
цефрезерных станках, работающих по методу обкатывания,
специальными червячными шлицевыми фрезами, обеспе-
чивающими наибольшую производительность и точность.
При высоких требова-
ниях к точности шлицевых
соединений и в особенности
для обработки закаленных
валов и втулок применяют
шлифование, а при изготов-
лении шлицевых калибров —
и доводку. Методы шлифо-
вания, применяемые для об-
работки шлицевых валов,
зависят от способа центри-
рования шлицевого соеди-
нения.
При центрировании по
внутреннему диаметру шли-
впадины шлицев производят
тремя способами.
1.	Шлицы обрабатывают фасонным шлифовальным кру-
гом (рис. 108, а) на специальных шлицешлифовальных
станках, а в мелкосерийном производстве — на плоско-
шлифовальных станках при помощи делительного устрой-
Рис. 107. Схемы фрезерования
по отдельным элементам шли-
цев:
а — боковых сторон двумя диско-
выми фрезами; б — впадины фасон-
ной фрезой
фование боковых сторон и
200
ства. Шлифование фасонным кругом является наиболее
производительным способом, но вследствие неравномер-
ного износа профиля шлифовального круга требует частой
его правки.
2.	Шлицы обрабатывают раздельным шлифованием по
элементам на обычных плоскошлифовальных станках
с прямоугольным столом или на специальных .станК^Х
с автоматическим поворотом вала после каждого двойногб
хода стола станка.
Рис. 108. Схемы шлифования шлицев валов:
а — фасонным кругом. Раздельное шлифование: б — боковых
сторон двумя кругами; в — впадины фасонным кругом
Сначала шлифуют боковые стороны шлицев двумя
кругами одинакового диаметра (рис. 108, б), а затем —
впадины по внутреннему диаметру (рис. 108, в).
Способ раздельного шлифования менее производителен
по сравнению со шлифованием фасонным кругом, но более
прост по наладке и оборудованию, поэтому в основном
применяется в серийном производстве.
3.	Боковые стороны и впадины шлицев шлифуют
набором из трех абразивных кругов (операции раздель-
ного шлифования объединены в одну).
При центрировании по наружному диаметру валы
шлифуют на круглошлифовальных станках, а шлифование
дна впадины не производят. Шлифование боковых сторон
шлицев производят только в отдельных случаях при
особо высоких требованиях к точности и качеству поверх-
ности и осуществляют указанными ранее способами.
Обработка шлицевых втулок. Шлицы
в отверстиях различных деталей (зубчатые колеса, втулки
муфты и т. д.) обычно обрабатывают протягиванием.
Обработку отверстий и торцов в заготовках производят
обычным способом, т. е. сверлением, зенкерованием и,
реже, растачиванием, а калибруют отверстия перед
201
chipmaker.ru
протягиванием шлицев круглыми протяжками или раз-
вертками.
При центрировании по наружному диаметру шлицы
обрабатывают шлицевыми протяжками и как исключение
в индивидуальном производстве — долблением резцами.
Центрирование шлицевых соединений по внутреннему
диаметру применяют, как правило, для втулок, имеющих
высокую твердость после термообработки, у таких втулок
после термообработки шлифуют отверстие по внутрен-
нему диаметру. За базу при установке втулки на внутри-
шлифовальном станке принимают такую наружную по-
верхность втулки, концентричность которой по отношению
к внутренней поверхности обеспечена с наибольшей точ-
ностью
Изготовление шлицевых калибров в основном анало-
гично изготовлению шлицевых валов и втулок, но так
как требования к точности и качеству поверхности шли-
цевых калибров значительно выше, чем для деталей
шлицевого соединения, то вводят доводку рабочих по-
верхностей калибров.
10. ОТДЕЛОЧНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ И ДЕТАЛЕЙ ПРИБОРОВ
Обычными, широко применяемыми способами механи-
ческой обработки не всегда можно выполнить предъявляе-
мые высокие требования к точности, геометрической
форме и качеству поверхности инструментов и деталей
приборов. Поэтому в зависимости от формы деталей и
предъявляемых требований применяют различные виды
отделочных способов обработки.
Все отделочные виды обработки делят на две группы:
1) работы, выполняемые резанием инструментами с ме-
таллическими лезвиями, алмазами и абразивными ма-
териалами с малым сечением стружки. Возникающие
при отделочных работах силы резания незначительны
по величине и не оказывают существенного влияния на
деформацию системы станок—деталь—инструмент, что
обеспечивает высокую точность;
2) работы, выполняемые за счет пластической дефор-
мации поверхностного слоя металла.
Основными видами отделочных работ, осуществляемых
резанием, являются тонкое (алмазное) точение и раста-
202
чивание, тонкое фрезерование, тонкое шлифование, обра-
ботка абразивными брусками (хонингование и суперфи-
ниш), полирование и обработка методом пластической
деформации.
Тонкое точение. В основу способа положена обработка
алмазными резцами при высоких скоростях и весьма
малой глубине резания и подаче. Так как современные
твердые сплавы обладают высокими скоростными возмож-
ностями, то в большинстве случаев тонкое точение выпол-
няют твердосплавными резцами, но в режиме алмазного
точения.
Тонкое точение в основном применяют при расточке
отверстий и выполняют на обладающих высокой жест-
костью и точностью отделочно-расточных станках.
Скорости резания при расточке отверстий в деталях
из черных металлов принимают в пределах 80—200 м/мин,
в деталях из бронзы 200—300 м/мин, а в деталях из алю-
миниевых сплавов до 1000 м/мин. Глубину резания в за-
висимости от характера обработки принимают от 0,05
до 0,25 мм, а величину подачи, оказывающую главное
влияние на качество обрабатываемой поверхности, назна-
чают в пределах 0,02—0,12 мм.
Тонкое растачивание с применением указанных ре-
жимов и резцов, имеющих специальную геометрию с тща-
тельно шлифованными, а иногда доведенными режущими
кромками, обеспечивает точность обработки отверстий
2-го класса и шероховатость поверхности 7—8-го классов
чистоты, а в некоторых случаях и 9—10-го классов.
Тонкое фрезерование осуществляют торцовыми или кон-
цевыми фрезами, оснащенными твердым сплавом, причем
режущие кромки зубьев фрез, как правило, имеют отри-
цательные передние углы. Фрезерование производят при
скорости резания 200—300 м/мин по стали и до 500 м/мин
при обработке цветных металлов и их сплавов. При
глубине резания в пределах от 0,1 до 0,8 мм и подаче
на зуб фрезы от 0,02 до 0,08 мм обеспечивается шерохо-
ватость поверхности 6—8-го классов чистоты и точность
2а—За класса.
По качеству и точности обработки тонкое фрезерование
уступает шлифованию, поэтому применяется в качестве
окончательной обработки плоскостей и фасонных поверх-
ностей деталей только в тех случаях, когда невозможно
применить шлифование, а также для обработки деталей
из цветных металлов.
203
chipmaker.ru
Тонкое шлифование, являясь разновидностью обыч-
ного шлифования, предназначено для получения высокой
точности и качества поверхности. Шероховатость поверх-
ности 9—12-го классов чистоты и точность 2 и 1-го клас-
сов может быть достигнута при выполнении определен-
ных условий шлифования. К таким условиям следует
в первую очередь отнести хорошее состояние станка,
обеспечивающее работу без вибрации, а также точность по-
дачи на глубину резания и плавность продольной подачи.'
Вторым важным условием является точная баланси-
ровка и правка шлифовального круга. Правку кругов
производят алмазом, причем, как всякий режущий инстру-
мент, алмаз оставляет на поверхности круга следы в виде
винтовых линий, образованных при продольной подаче
алмаза, а выступы винтовых линий могут иметь неров-
ности. При тонком шлифовании таким кругом неровности
после правки оказывают существенное влияние на ка-
чество поверхности, поэтому режимы правки назначают
в зависимости от требуемого класса чистоты поверх-
ности. Продольная подача алмаза должна быть в не-
сколько раз меньше величины абразивных зерен и при-
нимается: для получения 9-го класса чистоты поверх-
ности 0,06—0,08 мм/об; 10-го класса 0,03—0,05 мм/об
и 11-го класса 0,01—0,03 мм/об. Кроме продольной
подачи, качество правки зависит также от заточки алмаза,
так как при правке затупившимся алмазом происходит
вдавливание зерен, а выпадение их в процессе шлифования
вызывает ухудшение качества поверхности. Поэтому по
окончании правки рекомендуется производить чистку
круга жесткой щеткой.
Тонкое шлифование применимо в основном при наруж-
ном круглом шлифовании, что объясняется наиболее
простым и надежным осуществлением поставленных усло-
вий. Тонкое внутреннее шлифование, как правило, не
применяют, так как консольное крепление шлифоваль-
ного круга не обеспечивает безвибрационную работу.
Режимы резания при тонком шлифовании характери-
зуются малым удельным съемом, металла. Припуск на
шлифование принимают от 0,02 до 0,04 мм и снимают
за несколько проходов. При предварительных проходах
глубину резания принимают до 0,005 мм, а при оконча-
тельных — в пределах 0,002—0,003 мм. Величина про-
дольной подачи 1—2 мм/об при скорости вращения обра-
батываемой детали от 10 до 20 м/мин.
204
Для исключения дефектов на поверхности шлифуемой
детали, вызываемых частицами металла и абразивного
материала, попадающих в зону резания вместе с охлаж-
дающей жидкостью, последняя должна быть тщательно
очищена. хДля очистки охлаждающих жидкостей приме-
няют отстойники, фильтры, магнитные сепараторы,
а также центрифуги.
Одной из разновидностей тонкого шлифования является
шлифование мелкозернистыми шлифовальными кругами
на бакелитовой связке с графитовым наполнителем.
Благодаря смазывающим свойствам графита и при соот-
Рис. 109. Схема процесса суперфиниширования
ветствующих режимах шлифования может быть обеспе-
чено получение 12-го класса чистоты поверхности. Вели-
чину припуска при шероховатости поверхности —\79,
полученную перед тонким шлифованием, принимают от
0,01 до 0,03 мм.
Режимы резания: окружная скорость вращения обра-
батываемой детали 40—60 м/мин, глубина резания
0,001 мм/ход, скорость продольной подачи от 0,3 до
0,5 м/мин. Охлаждающая жидкость — чистая проточная
вода, а при наличии фильтровальных установок может
быть применена циркуляция воды.
Суперфиниш представляет собой отделочную операцию,
применяемую в основном для обработки наружных тел
вращения: валов, шеек валов и т. д., колеблющимися
абразивными брусками.
Сущность процесса заключается в обработке поверх-
ностей абразивными брусками, осуществляемой при соче-
тании трех движений (рис. 109), вращения детали и бы-
стрых, коротких (2—4 мм) колебательных движений
абразивных брусков при одновременном продольном пере-
мещении головки, несущей абразивные бруски, вдоль
2 ОБ
chipmaker.ru
оси детали. Такое сочетание нескольких движений не-
обходимо для того, чтобы создать сложную траекторию
движения зерен абразива относительно обрабатываемой
детали и тем самым обеспечить неповторяемость пути
этих зерен.
Обработку осуществляют обычно двумя абразивными
брусками, закрепленными в головке, с обильной смазкой.
В качестве смазки применяют смесь из керосина и масла
(10% веретенного масла и 90% керосина). Смазка имеет
большое значение для получения высокого качества
поверхности, так как, кроме уменьшения трения, способ-
ствует уменьшению удельного давления в процессе
обработки. В начале обработки абразивные бруски со-
прикасаются с обрабатываемой поверхностью только по
вершинам неровностей, оставшихся после предыдущей
операции, и удельное давление брусков сравнительно
большое, при этом масляная пленка не препятствует реза-
нию и абразивные зерна срезают вершины неровностей.
По мере уменьшения неровностей площадь соприкоснове-
ния увеличивается, следовательно, удельное давление
уменьшается и масляная пленка препятствует резанию.
Таким образом, по мере уменьшения вершин неровностей
процесс резания постепенно замедляется.
По достижении высокого класса чистоты поверхности
площадь соприкосновения брусков с обрабатываемой
поверхностью увеличивается настолько, что масляная
пленка не разрывается под действием небольших удель-
ных давлений и отделяет обрабатываемую поверхность
от абразивных брусков, тем самым обработка как бы
автоматически прекращается. Увеличивая давление,
можно разорвать масляную пленку и продолжить реза-
ние, но при этом качество поверхности не улучшится,
так как резание происходит всухую. Поэтому для каче-
ственной обработки опытным путем установлена опти-
мальная величина удельного давления в пределах от
0,5 до 2 кгс/см2 (от 0,049 до 0,245 МН/м2) — большее
давление принимают для предварительной обработки и
меньшее — для окончательной.
При выборе характеристик абразивных брусков не-
обходимо учитывать, что они должны обладать режущими
и полирующими свойствами и отвечать условиям самоза-
тачивания.
На условия самозатачивания и очистку абразивных
брусков от частиц металла благоприятно влияют колеба-
20ь
тельные движения брусков. Частота колебаний, прини-
маемая в пределах от 200 до 1000 двойных ходов в минуту,
изменяя направления движения, обеспечивает для одного
и того же абразивного зерна резание различными кром-
ками. Работа различными кромками абразивных зерен
способствует улучшению качества обработки и увеличи-
вает их стойкость, а колебательные движения способствуют
очистке абразивных брусков от металлической стружки.
В качестве абразивного материала брусков применяют
электрокорунд белый (ЭБ7—ЭБ9). Для обработки твер-
дых закаленных сталей применяют бруски с мягкой
связкой (Ml—М3), а для обработки мягкой стали —
с более твердой связкой (М2—СМ2). Связку чаще всего
принимают бакелитовую, как обладающую большей эла-
стичностью.
Выбор зернистости абразивного материала опреде-
ляется требуемым качеством поверхности. Для предва-
рительной обработки абразивный материал берут зерни-
стостью от № 3 до М40, а для окончательной обработки —
от М20 до М10.
Суперфиниширование производят как на специальных
станках, так и при помощи приспособлений, устанавли-
ваемых на токарных или круглошлифовальных станках,
и в зависимости от режимов обеспечивается точность
2-го и даже 1-го классов и шероховатость поверхности
до 13-го класса чистоты.
Примерные режимы обработки: окружная скорость
вращения детали — 0,1-^0,3 м/с, скорости продольного
перемещения = 0,1-^-0,15 м/с и v2 = 0,3-^-0,5 м/с.
Небольшая величина припуска под суперфиниширова-
ние (0,005—0,03 мм) предъявляет высокие требования
к качеству поверхности предыдущей обработки и главным
образом к геометрической форме, так как головки с абра-
зивными брусками делаются «плавающими» и поэтому
исправить погрешности геометрической формы не могут.
Хонингование представляет собой отделочную обра-
ботку внутренних цилиндрических поверхностей при по-
мощи абразивных брусков (хонов), закрепленных в спе-
циальной головке. По качеству обработки хонингование
является промежуточной операцией между тонким шли-
фованием и доводкой.
Как и во всех отделочных операциях, в основу хонин-
гования положен принцип неповторяемости пути движе-
ния абразивных зерен относительно обрабатываемой по-
207
chipmaker.ru
Рис. 110. Прин-
ципиальная схема
хонинговальной го-
ловки
тыре держателя
верхности. Сложная траектория движения абразивных
зерен осуществляется за счет сочетания двух движений:
вращения и возвратно-поступательного движения хонин-
говальной головки, закрепленной на шпинделе хонинго-
вального станка.
В зависимости от диаметра и длины обрабатываемых
отверстий применяют различные головки, отличающиеся
количеством устанавливаемых брусков
и способом их раздвижения. При обра-
ботке отверстий малых диаметров при-
меняют головки с двумя или тремя
брусками. При обработке отверстий
больших диаметров применяют головки,
имеющие от 3 до 24 брусков с одно-
рядным или двухрядным их располо-
жением. Для получения отверстия тре-
буемого диаметра абразивные бруски
раздвигают в радиальном направлении
при помощи механических (клиновых),
гидравлических или пневматических
устройств. Раздвижение брусков в про-
цессе обработки выполняют как непо-
средственно регулировкой вручную,
так и автоматически через определен-
ные промежутки времени или через
определенное число двойных ходов го-
ловки.
На рис. ПО показана принципиаль-
ная схема хонинговальной головки.
В корпусе головки 1 установлено че-
с закрепленными в них абразивными
брусками 3. Для установки на требуемый размер и ком-
пенсации износа брусков держателям сообщается радиаль-
ное перемещение через стержни 4 от конических втулок 5,
перемещающихся вдоль оси по резьбе. Бруски закреп-
ляются в держателях либо механическим зажимом (винты,
пружины, прихваты и т. д.), либо с .помощью ацетоно-
целлулоидного клея или шеллака. Для устойчивого
положения держатели соединяются с корпусом или по-
парно между собой пружинами.
Одним из принципиально важных факторов, влияющих
на качество отделки обрабатываемой поверхности отвер-
стия, является такое сочетание движений головки с абра-
зивами, которое обеспечивает неповторяемость пути. Если
208
проследить за траекторией движения одного абразивного
зерна при одном возвратно-поступательном движении
головки за один оборот (рис. 111, а), то зерно по оконча-
нии двойного хода возвратится в исходную точку А
развертки поверхности отверстия. Очевидно, при повто-
рении ходов все точки хона перемещаются все время по
одному и тому же пути.
Возможность повторения пути устраняют подбором
такой кинематической схемы движения головки, в кото-
рой отношение числа оборотов к числу двойных ходов
в единицу времени будет некратным. В результате такого
Рис. 111. Схема движения абразивных зерен при хонинговании:
а — с повторяющейся траекторией; б — с неповторяющейся
движения абразивное зерно начинает каждый последу-
ющий цикл обработки в новом месте обрабатываемой
поверхности отверстия, образуя некоторую величину
перекрытия I. Схема такого движения показана на
рис. 111, б. Абразивное зерно, а следовательно, и все
зерна брусков, начав движение в точке А, заканчивают
движение в точке Б. При следующем цикле начало дви-
жения находится в точке Б, а окончание — в точке В и т. ц.
Хонингование производят после обработки отверстий
растачиванием, развертыванием или шлифованием, при-
чем точность выполнения этих операций должна быть
высокая, так как макрогеометрия предыдущей обработки
исправляется хонингованием не более чем на 70%. Хо-
нингование обеспечивает 8—11-й класс чистоты и 2-й класс
точности, а при двукратном хонинговании и соответ-
ствующем подборе режимов и зернистости брусков можнэ
достичь 12-го класса чистоты.
Абразивный материал брусков принимают так же,
’как и при шлифовании, т. е. для обработки стали —
электрокорунд (ЭБ7—ЭБ9), а для чугуна — карбид крем-
ния (К37—К39). Зернистость для предварительной обра-
209
chipmaker.ru
ботки выбирают от № 16 до 5, а для окончательной —
от № 4 до М10. Правку брусков, установленных на соот-
ветствующей диаметр, производят шлифованием на круг-
лошлифовальных станках кругами из карбида кремния
Величина припуска на хонингование зависит от вида
и точности предыдущей обработки, диаметра отверстия
и материала. Практически величину припуска принимают
для обработки стали в пределах от 0,01 дс 0,08 мм, а для
чугуна — от 0,02 до 0,2 мм. С целью получения каче-
ственной поверхности обрабатываемого отверстия, окруж-
ную скорость головки принимают в 3—4 раза больше
скорости возвратно-поступательного движения, при этом
скрещивающиеся штриховые линии образуют угол а =
= 30-ь60°. Окружную скорость головки берут в пре-
делах 0,3—0,8 м/с, а скорость возвратно-поступательного
движения 0,1—0,3 м/с, причем большие значения отно-
сятся к обработке более твердых металлов. В качестве
смазочно-охлаждающей жидкости применяют керосин с до-
бавлением 10—20% веретенного масла.
Хонингование при обработке точных отверстий имеет
довольно широкое применение, так как по сравнению
с внутренним шлифованием имеет ряд преимуществ.
При хонинговании уменьшается вспомогательное время
на установку и выверку - положения обрабатываемой
детали, так как головка соединена со шпинделем станка
посредством шарнира, что позволяет ей самоустанавли-
ваться по обрабатываемому отверстию. Кроме того, при-
менение плавающей головки позволяет принимать при-
пуски на хонингование в несколько раз меньшими, чем
на шлифование, вследствие того, что отпадает необходи-
мость в компенсации погрешности установки. Удельное
давление при хонинговании принимают от 3 до 6 кгс/см2
(давление на зерно от 0,4 до 1 гс), что значительно меньше,
чем при шлифовании. Вызываемый при таком давлении
нагрев детали до 40—70° С также значительно меньше,
чем при шлифовании. Хонингованием можно обрабаты-
вать точные отверстия в крупногабаритных деталях.
Полирование. Полированием называется процесс от-
делочной обработки, предназначенный для получения
высокого качества поверхности без соблюдения точных
размеров и геометрической формы.
Основным назначением всех видов полирования яв-
ляется: повышение класса чистоты поверхности, получе-
ние блестящего зеркального декоративного вида, удаление
210
следов коррозии и пленок окислов, подготовка поверх-
ностей деталей под гальванические и другие покрытия,
а также уменьшение коэффициента трения и износа по-
верхностей деталей.
Ниже рассмотрены основные способы полирования.
Обработка абразивными шкурками
и лентами. Обработку с применением абразивной
шкурки (полотна) применяют как для грубой зачистки,
так и для полировки поверхностей деталей и инструмен-
тов. Для механизации зачистных — полировальных работ
применяют специальные станки, производящие обработку
бесконечными абразивными лентами, изготовленными из
шлифовальных полотен на тканевой или бумажной основе.
Качество поверхности после обработки зависит от зерни-
стости абразивных порошков, износа ленты и применяе-
мых смазочно-полирующих материалов. Ленты с зерни-
стостью от № 50 до 25'обеспечивают шероховатость по-
верхности до 7-го класса чистоты, с зернистостью от № 20
до 5 — до 9-го класса, а ленты с зернистостью от № 5
до 3 с применением паст позволяют получить зеркальную
поверхность с шероховатостью до 12-го класса чистоты
включительно.
Полирование мягкими кругами.
Одним из наиболее распространенных способов обработки
поверхностей деталей является полирование мягкими
кругами из войлока, парусины, фетра, хлопчатобумажной
ткани, а в некоторых случаях из дерева. Применение
мягких кругов позволяет, в отличие от шлифовальных
кругов, полностью обрабатывать поверхности деталей,
имеющих неправильную геометрическую форму и отклоне-
ния от плоскостности, — без удаления всех неровностей
и, следовательно, без снятия большого слоя металла.
Для предварительного полирования применяют круги
из войлока или парусины, на поверхность которых нано-
сят слой абразивного порошка различной зернистости.
Абразивные порошки удерживаются на поверхности кру-
гов с помощью клея (мездрового, казеинового и т. д.).
По мере срабатываемости на круги наносят новый слой
абразива, и таким образом поддерживается постоянная
их работоспособность.
Для окончательной полировки применяют круги из
войлока, фетра или ткани, на поверхность которых
наносят мелкозернистые абразивы, различные полировоч-
ные материалы или пасты. Для обработки поверхностей
21]
chipmaker.ru
стальных деталей применяют: абразивные порошки с зер-
нистостью от М40 до М14, пасту ГОИ или окись хрома.
Для полирования деталей из цветных металлов приме-
няют: крокус (окись железа Fe2Oa), окись хрома, трепел
(двуокись кремния — кремнезем). Для полирования стек-
ла применяют крокус, а для полирования дерева, кожи,
целлулоида — пемзу (продукт вулканического проис-
хождения).
Шлифование и полирование в гал-
товочных барабанах. Галтование в барабанах
с наклонной осью применяют для зачистки и полирова-
ния поверхностей деталей, удаления заусенцев и при-
тупления острых кромок. Обработка осуществляется за
счет перемещения деталей и абразивно-полирующих
материалов относительно друг друга при вращении ба-
рабана.
Для предварительного галтования объем барабана
заполняют примерно на г/3 часть деталями и кусками
абразива. Чистовое галтование производят с заполнением
объема барабана на 2/3 деталями, кусками абразива и
стальными шариками» При полировании барабан запол-
няют на 4/Б объема деталями, стальными шариками, ку-
сками кожи или опилками, смоченными в каустике.
Подводное шлифование и полиро-
вание. Сущность процесса заключается в том, что
шестигранный барабан 1 (рис. 112), имеющий отверстия,
погружают в ванну 2 с мыльным раствором и вращают
вместе с деталями и абразивно-полирующими материа-
лами с небольшой частотой вращения (^20—40 об/мин).
В качестве рабочей жидкости применяют воду, содержа-
щую от 3 до 5 г ядрового 72%-ного мыла и от 3 до 5 г
кальцинированной соды на 1 л воды, температура рас-
твора 20—40° С.
Подводное шлифование применяют для чистовой обра-
ботки поверхностей и притупления острых кромок. Обра-
ботанные детали имеют ровную и гладкую поверхность
без особого блеска и с шероховатостью V7—V9. В ка-
честве абразивных материалов применяют куски из
отходов шлифовальных кругов. Круги предварительно
дробят на куски от 15 до 40 мм, затем для удаления острых
граней обкатывают в галтовочных барабанах. При за-
грузке барабана объемное соотношение между деталями
и абразивным материалом принимают примерно равным
1 : 5.
212
Подводное полирование обеспечивает более высокое
качество поверхности (\7Ю—V11) и также может быть
использовано для притупления острых кромок на дета-
лях. В качестве абразивно-полирующих материалов при-
меняют бой фарфора (изоляторы), который предвари-
тельно размельчают на куски размером от 10 до 30 мм
и обкатывают в галтовочном барабане в течение 30—
50 мин. Кроме обкатанных кусочков фарфора, в барабан
добавляют стальные шарики и куски войлока.
По сравнению с галтованием подводное шлифование
и полирование обладает рядом преимуществ.
Рис. 113. Схема электрополиро-
вания
Рис. 112. Схема устройства для
подводного шлифования
При подводном шлифовании применяемая жидкость
выполняет функцию амортизатора, ослабляющего удары
деталей друг о друга и, следовательно, уменьшающего
забоины на поверхности деталей. При этом мыльная
среда, растворяя загрязнения, уменьшает засаливание
абразивных материалов.
Наличие отверстий в барабанах обеспечивает удале-
ние отходов металла и абразива. Детали после обработки
выгружаются в сито и легко без пыли отделяются от
абразивных материалов.
Электрополирование металлических по-
верхностей деталей, является одной из разновидностей
электрохимической обработки, основанной на анодном
растворении в процессе электролиза.
На рис. 113 показана схема установки для электро-
полирования. Деталь 1 подвешивают в качестве анода
в ванну 3, заполненную нагретым до температуры 70—
90° С электролитом. Катод 2 представляет собой стержень
из меди или свинца. Плотность тока, рекомендуемую для
электрополирования стальных деталей, принимают в пре-
делах 40—60 А/дц2 и регулируют при помощи реостата 4.
213
chipmaker.ru
Вольтметр и амперметр предназначены для наблюдения
за режимом работы ванны.
При прохождении электрического тока напряжением
10—14 В через электролит и деталь на поверхности
последней в результате электрохимического действия
образуется вязкая пленка из продуктов распада вершин
неровностей. Пленка покрывает впадины более толстым
слоем, чем выступы, следовательно, электросопротивле-
ние на выступах меньше и растворение металла выступов
происходит значительно быстрее, чем во впадинах. Тео-
ретически процесс электрополирования должен обеспечить
полное удаление с поверхности детали неровностей пре-
дыдущей обработки, но практически качество поверх-
ности может быть улучшено не более чем на два-три
класса выше исходного и в любом случае не выше 11—
12-го классов чистоты.
Электрополирование, кроме повышения класса чи-
стоты поверхности, может быть применено для удаления
острых кромок и заусенцев.
Обработка поверхностей деталей без удаления поверх-
ностного слоя осуществляется за счет пластической дефор-
мации и применяется с целью повышения качества по-
верхности, твердости и прочности (упрочнения) поверх-
ностного слоя, а также точности.
Обработку поверхностей пластическим деформирова-
нием производят путем обкатывания наружных цилин-
дрических поверхностей. роликами, раскаткой отверстий
или калиброванием их шариками или дорнами и обдувкой
поверхностей металлическим песком или дробью.
Обкатывание наружных поверхностей и раскатывание
отверстий производят одним или несколькими роликами,
изготовленными из закаленной стали или твердого сплава.
На рис. 114, а показана схема обкатывания наружных
поверхностей, а на рис. 114,6—раскатывания отвер-
стий. Ролики, установленные в державках, имеют сво-
бодное вращение и соприкасаются с поверхностью при-
нудительно вращающейся детали под определенным дав-
лением. При перемещении державки с роликами вдоль
оси обрабатываемой детали (движение подачи s) проис-
ходит смятие и выглаживание неровностей, одновременно
сопровождаемое изменением размеров детали.
Качество поверхности и точность размеров обрабаты-
ваемой детали зависят от многих факторов, основными
из которых являются:
214
а)	качество поверхности и точность размеров детали
после предыдущей обработки (поверхность исходной за-
готовки должна быть гладкой, без острых вершин гре-
бешков и заусенцев на них, так как заусенцы могут быть
закатаны роликами и в процессе эксплуатации произойдет
отслаивание частиц металла);
б)	материал детали, пластичность которого определяет
режимы обработки и число проходов;
в)	давление, которое, в свою очередь, зависит от целей
обработки (так, для обработки, применяемой только
Рис. 114. Схемы обработки по методу пластической дефор-
мации:
а — обкатка валов; б — раскатка отверстия
для повышения качества поверхности, давление в зависи-
мости от обрабатываемого материала назначают от 50 до
200 кгс, а для обработки с целью упрочнения поверх-
ностного слоя принимают значительно большее);
г)	режимы обработки (если скорость обкатывания,
принимаемая в пределах 0,5—2,5 м/с, в основном влияет
только на производительность, то величина подачи ока-
зывает прямое воздействие на качество обрабатываемой
поверхности; величину подачи в зависимости от величины
радиуса закругления ролика или цилиндрического пояска
принимают от 0,1 до 0,5 мм/об);
д)	конструкция и качество изготовления роликов;
е)	вид смазочно-охлаждающей жидкости (масла, ке-
росин). С увеличением давления при обкатывании необ-
ходимо применять смазки с меньшей вязкостью.
Обработка за счет пластической деформации находит
наибольшее применение при изготовлении валов, облада-
ющих большой жесткостью, и отверстий больших диа-
метров, обеспечивая при этом точность 2—3-го классов
и шероховатость поверхности 7—9-го классов чистоты,
215
chipmaker.ru
а по сравнению с исходной заготовкой повышает класс
чистоты (на один-два класса).
Калибрование отверстий заключается в продавливании
через них стального закаленного шарика, при этом не-
ровности на поверхности стенок отверстий сглаживаются
за счет их деформации. Кроме повышения класса чистоты
поверхности, при калибровании шариком происходит и
повышение микротвердости поверхностного слоя, а также
повышение точности отверстия. В процессе калибрования
возникают остаточные и упругие деформации, вследствие
чего диаметр отверстия после калибрования может .быть
меньше диаметра шарика. Поэтому для получения отвер-
стия заданного диаметра делают «упреждение», т. е.
диаметр шарика принимают несколько большим диаметра
отверстия. Величина упругой деформации и соответ-
ственно подбор диаметра шарика зависят от высоты не-
ровностей и точности предыдущей обработки, конфигура-
ции, размеров и материала детали.
Калибрование отверстий проглаживающими прошив-
ками (дорнами), не имеющими режущих кромок, позво-
ляет сглаживать неровности и обеспечивать требуемые
размеры. Принцип работы прошивок аналогичен обра-
ботке шариками, различие заключается в том, что гео-
метрическая форма Выглаживающих частей может иметь
различную форму (ленточки, радиуса и т. п.) и при про-
шивании возможно в некоторой степени исправление не-
правильной оси отверстия.
11. ХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
Обработку поверхностей инструментов и деталей при-
боров в большинстве случаев выполняют резанием метал-
лическими лезвийными или абразивными инструментами.
Но иногда при изготовлении деталей сложной конфигу-
рации и в особенности имеющих объемные поверхности,
деталей из твердых сплавов или закаленных сталей, или
деталей с отверстиями малых диаметров существующие
способы механической обработки либо вообще нельзя
применить, либо необходимо дополнительно вводить тру-
доемкую ручную обработку. Например, при изготовле-
нии сложных объемных штампов и пресс-форм, даже
с использованием копировально-фрезерных станков тре-
буется большая и трудоемкая ручная доработка. Отвер-
216
стия в деталях из закаленной стали или из твердого
сплава вообще невозможно выполнить режущим инстру-
ментом.
Применение химических и электрических методов
обработки значительно расширяет технологические воз-
можности, так как при использовании этих методов
твердость обрабатываемых металлов не имеет принципиаль-
ного значения, изменяя только производительность, опре-
деляемую обычно объемом удаляемого металла в единицу
времени. Изготовление электродов сложной формы не
представляет больших затруднений, так как для них
применяют материалы, легко поддающиеся обработке
(медь, латунь, графит).
Способы обработки поверхностей измерительных ин-
струментов и деталей приборов, основанные на химиче-
ском и электрохимическом растворении или разрушении
(электроэрозии) металла за счет непосредственного воз-
действия электрических разрядов, весьма разнообразны.
Химическое и электрохимическое травление. Сущность
способа заключается в вытравливании и удалении с по-
верхности деталей слоя металла определенной величины
и формы путем непосредственного воздействия кислот или
щелочей,- или электрохимического травления. Обработка
поверхностей путем травления носит условное название
«химическое фрезерование». Для травления и удаления
металла только с определенных участков всю поверхность
детали покрывают защитным кислотоупорным слоем, за
исключением мест, подлежащих травлению. После про-
сушки кислотоупорного слоя, обнаженные поверхности
металла подвергают химическому или электрохимиче-
скому травлению. В зависимости от формы детали и
формы поверхности, подлежащей травлению, в некоторых
случаях кислотоупорный слой наносят на всю поверх-
ность детали и после просушки его производят прореза-
ние и удаление участков пленки, имеющих форму и раз-
меры вытравливаемой поверхности. -
Электрополирование является разновидностью элек-
трохимической обработки поверхностного слоя металла.
Сущность и описание процесса приведены в п. 10. .
Электроэрозионные методы обработки основаны на раз-
рушении (эрозии) металла под действием электрического
тока. К основным разновидностям электроэрозионной
обработки относятся: электроконтактный, электроискро-
вой и электроимпульсный метод.
217
chipmaker.ru
Электроконтактный метод обра-
ботки основан на использовании тепла, возникающего
при прохождении электрического тока через обрабатывае-
мую деталь и инструмент. Возникновение тепла в местах
контакта инструмента и обрабатываемой детали объяс-
няется малой площадью контактируемых микровыступов
и, следовательно, высоким сопротивлением, увеличива-
ющимся за счет переходного сопротивления, которое,
в свою очередь, зависит от наличия на поверхности детали
пленки окислов.
Применение электроконтактного метода для размер-
ной обработки деталей с обеспечением точных размеров
и правильной формы невозможно, так как нагрев про-
исходит не только в месте контакта, но и в близлежащей
к нему зоне.
Электроискровой метод обработки
разработан в 1943 г. советскими учеными Б. Р. Лаза-
ренко и Н. И. Лазаренко. Метод основан на том, что
энергия к обрабатываемой поверхности изделия подво-
дится в виде импульсов большой частоты и малой про-
должительности. Время, за которое происходит разряд,
измеряется десятками микросекунд (от 20 до 200 мкс)
при плотности тока до 10 000 А/мм2. Вследствие высокой
концентрации энергии на малом участке поверхности
детали электрические разряды (короткие дуги) создают
высокую температуру (до 10 000 °C), при этом происхо-
дит расплавление и частичное испарение элементарных
объемов металла.
Мгновенное расплавление частиц металла, вызванное
энергией, подводимой через канал разряда, сопровож-
дается под действием электрического поля и ударной
волны микровзрывом, образованным мгновенным выде-
лением газа, растворенного в металле, и выбрасываю-
щим молекулы металла в направлении с анода на
катод. Следующие друг за другом разряды возникают
между наиболее близко расположенными участками
поверхности электрода-инструмента и обрабатываемой
детали, что создает возможность производить размер-
ную обработку с отображением (копированием) формы
электрода-инструмента на обрабатываемой поверхности
детали.
Электроискровая обработка может производиться как
в воздушной, так и в жидкой среде. При обработке в воз-
душной среде, частицы металла беспрепятственно пере-
218
носятся с анода на катод, образуя прочное соединение.
Такой перенос металла используют для нанесения тон-
ких слоев различных металлов на поверхность детали.
В частности, его применяют для упрочнения и повышения
износостойкости поверхностей деталей путем нанесения
тонкого слоя хрома, твердого сплава или слоя меди на
пластины твердого сплава перед их напайкой. В зависи-
мости от режимов толщина наносимого слоя твердого
сплава может быть получена до 0,15 мм с качеством по-
верхности до 7-го класса чистоты. Применение упрочнения
твердым сплавом измерительных поверхностей деталей
приборов или инструментов, как правило, требует после-
дующей механической обработки этих поверхностей, при-
чем не гарантируется отсутствие отдельных точечных
раковин, что необходимо, учитывать при выборе способа
упрочнения поверхности.
При обработке в жидкой среде, т. е. если между элек-
тродом-инструментом и деталью в момент разряда на-
ходится жидкость (маловязкое масло, керосин и т. д.),
то выбрасываемые частицы металла охлаждаются в жид-
кой среде в виде мелкодиспергированных гранул и тем
самым сохраняются необходимые для размерной обработки
форма и размеры эл'ектрода.
Установки, применяемые для электроэрозионной об-
работки, различаются параметрами импульсов, генери-
рование которых может быть выполнено механическим
или электрическим способом. При механическом генери-
ровании подвод энергии контактно-дуговой, т. е. импульсы
возникают вследствие вибрации или вращения электрода-
инструмента, при этом последнему для поддержания
междугового расстояния придается движение подачи.
При электрическом генерировании подвод энергии осу-
ществляется через канал разряда. Генерирование может
быть выполнено и комбинированным способом, т. е. под-
вод энергии контактно-дуговой (за счет разрыва электро^-
цепи), но поступление тока импульсное. Наибольшее
применение находит электрическое генерирование, обес-
печивающее лучшие условия для размерной обработки
(меньший нагрев детали).
Существующие электроискровые установки с электри-
ческим генерированием делятся на конденсаторные и
установки с питанием низкого напряжения. Наиболее
распространенными для размерной электроискровой об-
работки являются конденсаторные установки, импульсы
219
chipmaker.ru
тока в которых образуются с помощью релаксационного
(конденсаторного) генератора типа RC.
Принципиальная схема установки с использованием
генератора типа RC показана на рис. 115. Обрабатывае-
мая деталь 2 присоединяется к аноду, а электрод-инстру-
мент 1 — к катоду (прямая полярность) и находится
в ванне 3, заполненной маслом или керосином. Конден-
сатор С заряжается через сопротивление R от источника
постоянного тока. При достижении на конденсаторе
напряжения, достаточного для пробоя диэлектрической
жидкости, возникает разряд
конденсатора. По окончании
разряда конденсатора про-
хождение импульса тока
прекращается, вновь начи-
нается зарядка конденсатора
и цикл повторяется снова.
Такая прерывистость в по-
даче импульсов объясняется
тем, что сопротивление в
цепи зарядов значительно
контуре разряда, т. е. заряд
Рис. 115. Принципиальная схема
электроискровой установки
больше сопротивления в
конденсатора производится дольше, чем разряд.
Эффективность электроискровой обработки опреде-
ляется объемом удаляемого металла в единицу времени,
точностью и качеством обрабатываемой поверхности.
В свою очередь, все эти факторы зависят в основном от
электрических параметров, материала и размеров обра-
батываемой детали и частично от материала электрода
и жидкой среды.
Режимы работы определяются величиной напряжения
в начале разряда, емкостью конденсатора и величиной
сопротивления. С увеличением емкости конденсатора
происходит увеличение накапливаемой энергии, а следо-
вательно, образование и большей лунки расплавленного
металла от действия единичного разряда, очевидно при
этом увеличивается производительность. Увеличение со-
противления R увеличивает время зарядки конденсатора
и снижает производительность. Уменьшение сопротивле-
ния до очень малых величин приводит к возникновению
непрерывной дуги, что недопустимо для размерной об-
работки.
Режимы электроискровой обработки обычно подразде-
ляют на три группы: жесткие, средние и мягкие. При
220
обработке стальных деталей на жестких режимах дости-
гаемая производительность составляет 100—700 мм3/мин,
но шероховатость обрабатываемой поверхности соответ-
ствует 2—3-му классу чистоты и на ней наблюдаются
микротрещины. Возникновение трещин объясняется рас-
пространением тепла на большую глубину, вызывающего
напряжения в поверхностном слое. При средних режимах
съем металла равен примерно 15—100 мм3/мин, а при
мягких 0,1—15 мм3/мин. При мягких режимах, выпол-
няемых при напряжении 40—70 В, силе тока 0,1—1 А
и емкости .конденсатора 0,01 до 3 мкФ, достигается ка-
чество поверхности 6—8-го класса чистоты при полном
отсутствии микротрещин. Для изготовления электродов
применяют латунь, медь, медно-графитовые смеси и
графит. Сравнительно большой износ электродов, состав-
ляющий примерно 50—100% по отношению к удаляемому
материалу, окупается легкостью их обработки, так как
материал электродов легко поддается обработке резанием
и давлением, а электроды сложной формы могут быть
изготовлены сборными.
Точность обработки зависит от точности изготовления
электрода и от зазора, образующегося между электродом
и боковыми стенками детали при внедрении в нее элек-
трода. Зазор неизбежно образуется за счет работы боко-
вых стенок электрода, кроме того, зазор необходим для
выброса частиц металла. Проходящие через зазор ча-
стицы металла делают боковые поверхности детали токо-
проводящими и тем самым вызывают дополнительные
разряды, увеличивающие зазор. Мощность дополнитель-
ных разрядов, а следовательно, и величина зазора, оче-
видно, зависят только от режимов обработки. Поэтому
для обеспечения требуемой точности размеры электродов
должны быть изменены на величину зазора. Величина
зазора при мягких режимах колеблется от 0,01 до 0,1 мм,
заданные ориентировочно размеры электрода с учетом
зазора рбычно корректируют опытным путем.
Электроискровым методом возможна обработка всех
токопроводящих материалов, причем твердость их ока-
зывает влияние, только на производительность. При из-
готовлении различных деталей приборов и инструментов
с обеспечением высокой точности и качества поверхности
обработку производят в основном на мягких режимах
Поэтому область применения метода с учетом низкой
производительности и интенсивного износа инструмента
221
chipmaker.ru
ограничивается изготовлением отверстий в деталях из
закаленных сталей и твердых сплавов и обработкой не-
больших поверхностей или деталей сложных конфигура-
ций (штампы, пресс-формы и т. д.), изготовление которых
обычными способами затруднительно.
Электрой мпульсный метод предложен
советским ученым А. Я. Лившицем. По принципу об-
работки, т. е. по методу подвода энергии через канал
разряда, электронмпульсный метод аналогичен электро-
искровому. Основное отличие заключается в устройстве
для генерирования импульсов тока, а также в пара-
метрах и форме импульсов. Возбуждение разрядов осу-
ществляется при помощи специальных генераторов, созда-
ющих более продолжительные и мощные дуговые разряды.
Длительность импульсов тока доходит до 1000 мкс
с частотой до 600 Гц, при силе тока не менее 5—10 А.
Метод обладает более высокой производительностью и
меньшим износом инструмента по сравнению с электро-
искровым, поэтому применяется для обработки сложных
поверхностей со съемом большого объема металла. При
обработке на жестких режимах обеспечивается съем ме-
талла до 5000 мм®/мин при качестве поверхности ниже
1-го класса чистоты, на мягких режимах обеспечивается
2—4-й класс чистоты и съем металла по стали 6—
8 мм3/мин и в 2—3 раза меньше по твердому сплаву.
Обработка с применением ультразвуковых колебаний.
Электроэрозионные методы, обладая широкими возмож-
ностями при обработке сложных внутренних контуров
и отверстий малых размеров, не могут быть применены
для материалов, не проводящих электрический ток.
Обработку с применением ультразвуковых колебаний
можно применить для любых материалов, в частности
для получения отверстий и разрезки стекла, керамики,
кварца, термокорунда и других материалов.
Обработка с применением ультразвуковых колебаний,
основана на удалении материала с обрабатываемой по-
верхности за счет гидравлического и механического воз-
действия на нее суспензии, состоящей из воды и взвешен-
ных в ней частиц абразивного порошка. Направленное
действие суспензии, обеспечивающее получение отверстия
определенной формы, осуществляется вибрирующим
с определенной частотой и амплитудой инструментом.
Установки для ультразвуковой обработки представ-
ляют собой высокочастотный генератор с рабочей голов-
222
кой для преобразования электрических колебаний в ме-
ханические. На рис. 116 показана схема рабочей головки
для ультразвуковой обработки. К обрабатываемой детали 1
подводят инструмент 2, имеющий негативную (обратную)
форму обрабатываемого отверстия. Инструмент закреп-
ляют на концентраторе 4, ультразвуковые колебания
которого создаются магнитострикционным преобразова-
телем энергии 5. Концентратор 4 делают в виде стержня
переменного сечения по длине и амплитуда его колебаний
Рис. 116. Схема уль-
тразвуковой головки
вместе с инструментом составляет
0,01—0,08 мм. Преобразователь из-
готовляют из пластин магнитострик-
ционного металла, способного изме-
нять свои размеры под действием
магнитного переменного поля с ча-
стотой, соответствующей частоте
переменного тока, поступающего в
обмотку. Изменения размеров маг-
нитострикционных материалов, кото-
рыми являются никель, пермолой
(сплав железа и никеля), железо,
альфер (сплав железа и алюминия)
и другие материалы, позволяют пре-
образовать электрические колебания
в механические. Исследованиями
установлено, что наибольшая эффек-
тивность обработки достигается при
частоте колебания вибратора в пределах 18—25 кГц. Ток
такой частоты подается к магнитострикционному преоб-
разователю от ультразвукового генератора.
В зону обработки через сопло 3 непрерывно подается
суспензия, которая предназначена для удаления разрушен-
ного материала, подачи свежего абразива и создания
гидравлических ударов. При прохождении ультразвуко-
вых волн в жидкости возникают напряжения растяжения,
величина которых превышает кавитационную прочность
жидкости. Также возникает большое количество кави-
тационных пузырьков, заполненных воздухом, сжатие
которых или их захлопывание приводит к гидравличе-
ским ударам местного действия, разрушающим твердые
и хрупкие материалы. Зерна абразивных порошков,
находящихся в суспензии, под действием гидравлических
ударов получают огромные ускорения, ударяются с гро-
мадной силой об обрабатываемую поверхность и вызы-
223
chipmaker.ru
вают дополнительные разрушения обрабатываемого ма-
териала. По мере разрушения материала производится
подача рабочей головки до соприкосновения с обрабаты-
ваемой поверхностью, при этом создается небольшое
давление 2—5 кгс/см2 (0,19—0,49 МН/м2). Для облегче-
ния подачи абразива при внедрении инструмента на
большую глубину периодически инструмент выводят из
зоны обработки. При нормальных условиях обработки
глубина отверстий может достигать трех—Ияти диа-
метров.
Производительность ультразвуковой обработки зави-
сит от размеров обрабатываемого отверстия, материала
детали, давления на деталь и амплитуды колебания инстру-
мента, а также материала и зернистости абразива. С умень-
шением площади обрабатываемой поверхности произво-
дительность увеличивается, так как обеспечивается более
легкая подача абразива под инструмент. При обработке
хрупких материалов производительность также увеличи-
вается, так как метод ультразуковой обработки и основан
на выкрашивании материала. С увеличением зернистости
абразива съем металла увеличивается, но при этом ве-
личина зерна должна быть обязательно меньше ампли-
туды колебания инструмента.
Точность и качество поверхности зависят от зернисто-
сти абразивных порошков. Наиболее распространенными
являются порошки карбида бора (КБ) с зернистостью
от № 5 до М40, реже применяют карбиц кремния (КЗ).
Концентрация абразива в суспензии составляет 20—40%
по объему. Обработка последовательно несколькими
инструментами позволяет исключить возникающую ко-
нусность и обеспечить точность до 2-го класса.
Для изготовления инструментов при обработке хруп-
ких материалов (керамика, стекло) применяют закален-
ную сталь, а при обработке твердых материалов (твердые
сплавы и т. д.) инструмент изготовляют из мягкой стали.
Размеры инструмента с учетом разбивки отверстия при-
нимают несколько меньше номинального размера при-
мерно на 0,02—0,05 мм.
Обработку при помощи ультразвуковых колебаний
в основном используют для изготовления отверстий раз-
личной формы и резки материалов из керамики, твердых
сплавов, кварца, германия, алмазов, и в отдельных
случаях для чистовой отделки поверхностей, предвари-
тельно полученных электроискровым способом.
224
В современном производстве ультразвуковые колеба-
ния находят применение при выполнении ряда техноло-
гических операций, например, при выявлении пороков
в металле (трещины, пленки и т. д.) с помощью ультра-
звукового дефектоскопа, при промывке и обезжиривании
деталей сложной конфигурации (мелкомодульные зубча-
тые колеса, мелкие корпусные детали и т. д.), пайке и др.
Лучевые способы обработки. Современная техника
создала ряд новых способов обработки, имеющих большое
перспективное значение, к таким способам относятся
электронно-лучевая, ионно-лучевая и светолучевая обра-
ботка.
Электронно-лучевая обработка. Сущ-
ность электронно-лучевой обработки заключается в пре-
образовании кинетической энергии электронов в тепловую
и использовании возникающей при этом высокой темпе-
ратуры для местного нагрева и испарения микрообъемов
металла. Установка для изучения электронов представ-
ляет собой электронную пушку, находящуюся в вакуум-
ной камере. При нагреве нити катода в вакууме до 2200° С
возникает излучение электронов, поток которых уско-
ряется в мощном электрическом поле и, проходя через
магнитную призму, фокусируется в узкий пучок, направ-
ленный на деталь. Скорость движения электронов до
200 000 км/с, и при ударе потока электронов о поверх-
ность обрабатываемой детали кинетическая энергия пере-
ходит в тепловую, при этом достигается плотность кон-
центрации энергии до 100 мВт на 1 см2.
Перемещение луча по обрабатываемой пбверхности
и изменение характера воздействия его на деталь, от
непрерывного до импульсов длительностью 0,1 мкс,
создают возможность обработки деталей сложной конфи-
гурации и отверстий малых диаметров в металлах раз-
личной твердости. Обработка в вакууме обеспечивает
дополнительное преимущество, так как исключается обра-
зование окислов на обрабатываемой поверхности.
Светолучевая обработка. Способ осно-
ван на том, что световой луч квантового оптического
генератора (лазера) фокусируется через рубиновый кри-
сталл (сапфир, газы) в узкий световой луч диаметром
0,03—0,5 мм. Высокая концентрация энергии, направлен-
ной на небольшой участок поверхности обрабатываемой
детали, вызывает высокую температуру и давление (ты-
сячи атмосфер), позволяющие производить обработку
225
chipmaker.ru
любых по твердости материалов. Особенно перспективное
значение светолучевая обработка имеет при изготовлении
отверстий малых диаметров (фильеры), вырезке сложных
контуров, пазов и т. д.
12. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
При изготовлении измерительных инструментов и де-
талей приборов пластмассу применяют как для экономии
металла, так и с целью улучшения эксплуатационных
свойств деталей. В частности, снижается масса деталей,
так как плотность пластмассы (в пределах 1,05—2,1 г/см3)
значительно меньше плотности даже алюминиевых спла-
вов (2,7—2,8 г/см3), кроме того, пластмасса обладает
повышенной устойчивостью против коррозии, высокими
диэлектрическими свойствами и меньшей теплопровод-
ностью.
Детали из пластмассы изготовляют прессованием,
литьем или из отформованных-конструкционных материа-
лов (плиты, листы, стержни, пленки и т. д.). Заусенцы
(облой) у деталей, полученных прессованием, удаляют
штамповкой, резанием или (при небольших величинах
облоя) галтованием в барабанах с наполнением их бру-
сками твердых пород дерева.
Из листового материала детали штампуют вырубкой
или вытяжкой, детали из материалов, обладающих малой
пластичностью и склонных к трещинам, вырубают после
их подогрева. При штамповке-вытяжке деталей из фибры
заготовки предварительно выдерживают в воде (1 ч на
1 мм толщины), а после штамповки и удаления заусенцев
сушат до Допустимых норм влажности.
Обработку резанием применяют при изготовлении
деталей непосредственно из листовых или стержневых
заготовок, а также для доработки прессованных заготовок
и выполняют на обычных металлорежущих или деревооб-
рабатывающих станках.
Точение чаще всего применяют для изготовления дета-
лей из текстолита или органического стекла и производят
резцами из быстрорежущей стали или оснащенными пла-
стинами твердого сплава ВК8 или ВК6. Рекомендуемые
углы заточки резцов: задний угол а = 15ч-20°, передний
угол у = 10-ь 20° и угол <р = 45°. Скорость резания при
точении резцами из быстрорежущей стали рекомендуется
226
до 5 м/с, а резцами, оснащенными твердым сплавом, —
до 15 м/с. Величину подач ограничивает возможное отры-
вание слоев пластмасс при выходе инструмента и поэтому
ее принимают в пределах 0,2—0,4 мм/об.
Отверстия в заготовках из текстолита и прессшпана
сверлят спиральными сверлами из быстрорежущей стали
с углом при вершине 2<р = 90-ь 100°, а в заготовках из
органического стекла — с углом 2<р = 70-ь 90°. Во избе-
жание прижогов и оплавления поверхности отверстия
скорость резания принимают в пределах 0,8—I м/с, а ве-
личину подачи, учитывая слоистое строение указанных
пластмасс, принимают для устранения отслаивания на
входе и выходе сверла из отверстия, в пределах 0,03—
0,12 мм/об.
Фрезерование и разрезку листового материала про-
изводят различными фрезами, причем режимы резания
принимают в зависимости от вида пластмасс. Например,
фрезерование текстолита обычно производят со скоростью
резания 30—60 м/с, с подачей 0,1—0,5 мм/зуб, а фрезе-
рование органического стекла — со скоростью 15—35 м/с
при подаче 0,02—0,1 мм/зуб.
Полирование поверхностей деталей из пластмасс, под-
вергавшихся обработке резанием, а также удаление цара-
пин, рисок и потертостей осуществляют войлочными или
матерчатыми кругами с нанесенной на них пастой ГОИ.
Chlpmaker.ru
chipmaker.ru
Глава III
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Chipmaker.ru
1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ
Во всех видах современного производства широко
применяются различные приспособления, представляю-
щие собой устройства, основным назначением и преиму-
ществами которых являются:
1)	правильное расположение обрабатываемой детали по
принятым установочным базам и надежное ее закрепление;
2)	повышение производительности труда и сокращение
вспомогательного времени, т. е. времени на установку,
выверку и закрепление детали;
3)	расширение технологических возможностей обору-
дования (например, с помощью делительных устройств
возможно нарезание зубьев колес на горизонтально-
фрезерных станках);
4)	устранение ручной и трудоемкой операции разметки
заготовок перед механической обработкой;
5)	повышение точности обработки деталей;
6)	уменьшение трудоемкости сборочных и регулиро-
вочных работ, так как применение приспособлений позво-
ляет сократить время на выверку положения деталей и
узлов в собираемой конструкции;
7)	обеспечение нормальных условий труда и безопас-
ности работы;
8)	правильное и надежное крепление режущего ин-
струмента.
Все виды приспособлений как для непосредственного
крепления деталей, так и для крепления режущего ин-
струмента (оправки, державки и т. д., т. е. так называе-
мый вспомогательный инструмент) подразделяют на стан-
дартный, специализированный и специальный.
К стандартным приспособлениям относятся: а) универ-
сальные приспособления, применяемые для разнообраз-
228
ных работ и используемые при обработке деталей на раз-
личных станках (патроны, машинные тиски, поворотные
столы, делительные головки и т. д.);
б)	прочий нормализованный инструмент (оправки,
пневмопатроны, переходные втулки и т. д.).
К специализированным относятся приспособления,
в которых введены дополнительные элементы, позволя-
ющие использовать нормальные приспособления для опре-
деленных видов работ (специальные кулачки к патронам,
сменные губки к тискам и т. д.).
Специальные приспособления предназначаются для
установки и закрепления детали на одной операции.
Область применения таких приспособлений — крупно-
серийное и массовое производство и реже серийное.
Все конструкции приспособлений состоят из:
1)	установочных элементов (опор), предназначенных
для придания правильного положения детали относи-
тельно режущего инструмента;
2)	зажимных устройств, предназначенных для фикси-
рования созданного положения детали;
3)	направляющих для обеспечения требуемого напра-
вления движения режущего инструмента;
4)	делительных или поворотных устройств, обеспечи-
вающих различные положения детали относительно ре-
жущего инструмента;
5)	корпусов приспособлений, предназначенных для
компоновки всех запроектированных элементов;
6)	крепежных деталей, соединяющих все элементы
приспособления.
Применение того или иного элемента определяется
назначением приспособления, требуемой точностью об-
работки и производительностью. Во всех случаях необ-
ходимо стремиться к использованию типовых решений
и стандартных деталей и узлов, что позволяет ускорить
проектирование, уменьшить время на изготовление при-
способления и, следовательно, его себестоимость.
2.	ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВКИ
ДЕТАЛЕЙ В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ
Как указывалось ранее, правильный выбор баз, т. е.
поверхностей деталей, которые определяют ее положение
относительно режущего инструмента, является одним из
основных. этапов проектирования технологического про-
229
chipmaker.ru
цесса. Поверхности, выбранные в качестве установочных
баз, должны обеспечивать правильное положение и на-
дежное закрепление детали и тем самым гарантировать
требуемую точность ее изготовления.
Способы установки и закрепления деталей при их
механической обработке зависят от вида производства,
формы и размеров деталей и методов обработки. В единич-
ном и мелкосерийном производстве детали устанавливают
и закрепляют с помощью универсальных приспособлений
или непосредственно на столе станка. При таком способе
установки во многих случаях требуется выверка ее поло-
жения относительно стола станка или режущего инстру-
мента, а заданные размеры обеспечиваются путем проб-
ных проходов и измерений.
На установку деталей с последующей выверкой тре-
буются большие затраты времени, во многих случаях
превосходящие время механической обработки, кроме
того, необходимо использовать рабочих высокой квали-
фикации. Поэтому установку с последующей выверкой
применяют только в тех случаях, когда экономически
нецелесообразно изготовлять специальные приспособле-
ния, или при обработке крупных корпусных заго-
товок.
При использовании приспособлений правильная уста-
новка детали без выверки ее положения в каждой выпол-
няемой операции достигается путем строго определенной
ориентации принятых базовых поверхностей по опорным—
установочным элементам приспособления.
Выбор вида и количества опорных элементов приспо-
собления подчиняется определенной закономерности и
выражается так называемым правилом шести точек.
Правило шести точек. Из механики известно, что твер-
дое тело в пространстве имеет шесть степеней свободы:
три возможных перемещения вдоль трех произвольно
выбранных взаимно перпендикулярных осей коорди-
нат х, у, z и три угловых перемещения при повороте отно-
сительно этих же осей. На рис. 117, а показано положе-
ние детали призматической формы в пространстве. В дан-
ном случае деталь может иметь бесконечное количество
различных положений, как вдоль осей координат, так
и различных угловых положений относительно тех же
осей. Если деталь переместить до соприкосновения с пло-
скостями xoz, хоу и zoy, то ее положение станет более
определенным, так как она лишится шести степеней сво-
230
боды. Каждая из плоскостей, до соприкосновения с ко-
торой досылают деталь, участвует в ограничении степени
свободы. Деталь, установленная на плоскость хоу, лишена
трех степеней свободы, а именно: исключается иное поло-
жение ее относительно оси г, а также возможность каких-
либо иных угловых положений относительно осей х и у.
Так как в данном случае рассматривается только
вопрос о правильной установке и ориентации детали
Рис. 117. Схема базирования деталей призматической формы:
а — положение детали в пространстве; б — опорные точки в каждой пло-
скости координат
относительно режущего инструмента, то условно принято,
что на деталь воздействует только ее собственная сила
тяжести.
Деталь, установленная до соприкосновения с пло-
скостью zoy, лишается еще двух степеней свободы, так как
иных положений ее вдоль оси х не может быть, исклю-
чается также возможность иных угловых положений
относительно оси z. При соприкосновении детали с пло-
скостью xoz исключаются иные положения в направле-
нии оси у. Следовательно, при установке детали призма-
тической формы по плоскостям координат она лишается
шести степеней свободы.
Вследствие того, что поверхности детали всегда имеют
той или иной величины отклонения от правильной гео-
метрической формы, в особенности увеличивающиеся
у черных и грубо обработанных поверхностей, то, оче-
видно, полного соприкосновения всех точек каждой
плоскости детали с плоскостями координат не может быть.
Из математики известно, что плоскость определяется
тремя точками. Поэтому если рассматривать плоскость
231
chipmaker.ru
координат хоу как плоскость стола станка или приспособ-
ления, то деталь будет касаться ее только в трех точках.
В обработанной партии базовые поверхности деталей
могут иметь различные отклонения геометрической формы,
а следовательно, и точки касания могут быть различными,
что создает неустойчивое и неопределенное положение.
Такая неопределенность в расположении опорных точек
может привести к неустойчивости детали, даже только
под действием силы тяжести. Очевидно, под действием
сил зажима и сил резания неустойчивость и неопре-
деленность положения еще более увеличатся, что вызовет
погрешность обработки', ухудшение качества поверх-
ности из-за возникновения вибрации, а также увеличение
возможности поломки инструмента.
При установке основной базовой поверхности детали
на три точечные опоры (рис. 117,6), расположенные
в определенных местах и создающие опорный треуголь-
ник (показан штриховой линией), в который вписывается
центр тяжести детали, обеспечивается устойчивое и опре-
деленное положение. Очевидно, при установке базовой
плоскости на три точки деталь лишается трех степеней
свободы, т. е. каждая точечная опора исключает у детали
одну степень свободы.
Для придания детали определенного положения необ-
ходимо лишить ее оставшихся трех степеней свободы.
Деталь, перемещенная до соприкосновения с пло-
скостью zoy, лишится двух степеней свободы, но полного
соприкосновения направляющей плоскости детали с пло-
скостью zoy не может быть, так как всегда имеются по-
грешности геометрической формы. Очевидно, точки со-
прикосновения детали с плоскостью могут быть распо-
ложены только по линии, а линия определяется двумя
точками. Следовательно, боковая плоскость детали всегда
соприкасается с плоскостью zoy только в двух точках,
но место их расположения неопределенно, так как эти
точки могут быть в любом месте на линии соприкоснове-
ния. Поэтому для устойчивого и определенного положе-
ния детали в направляющей плоскости zoy достаточно
иметь две точечные опоры, расположенные в определен-
ных местах, при этом деталь лишается двух степеней
свободы. Для устранения последней степени свободы
достаточно иметь .в плоскости xoz одну опорную точку.
Таким образом, для лишения детали всех шести сте-
пеней свободы и обеспечения тем самым определенного
232
и устойчивого ее положения без какой-либо последующе*!
выверки необходимо и достаточно иметь шесть опорных
точек: три в основной установочной плоскости, две в на-
правляющей плоскости и одну в упорной плоскости.
Такое базирование детали на шесть опорных точек носит
название «правило шести точек». Правилу шести точек
подчиняется установка деталей любой формы как при их
обработке, так и при монтаже в собираемых конструкциях
машин и приборов.
Введение излишних неподвижных опор сверх теоре-
тически необходимых шести не только не улучшает,
а наоборот, ухудшает условия правильной установки
детали, так как неизвестно, на какие точки из большего
их числа будет опираться деталь. Кроме того, попытка
прижать деталь ко всем излишним неподвижным опорам
приведет к ее деформации.
В качестве основной установочной поверхности детали
обычно принимают поверхность, имеющую наибольшие
габаритные размеры в качестве направляющей, — по-
верхность, имеющую наибольшую длину, а в качестве
упорной — короткую (торцовую) поверхность.
Установка деталей цилиндрической формы. Базирова-
ние деталей, имеющих форму тел вращения, подчиняется
правилу шести точек и может производиться различными
способами.
1.	Базирование цилиндрических
деталей По вогнутой цилиндриче-
ской поверхности (рис. 118, а). Изменение
размеров валика за счет допуска на его изготовление
приводит к двум случаям базирования: а) при диаметре
валика, меньшем диаметра базовой поверхности, базиро-
вание происходит по образующей цилиндра; б) при
диаметре валика, большем диаметра базовой поверхности,
базирование валика производится по четырем точкам
(каждая образующая цилиндра опирается на две точки),
при этом валик лишается четырех степеней свободы,
т. е. исключаются иные положения его вдоль осей z и х
и иные угловые положения относительно осей z и х.
Приведенные схемы базирования не отвечают предъявляе-
мым требованиям, так как в первом случае определенное
положение валика будет только по оси z, а во втором —
положение валика по оси z не определено, кроме того,
при наличии бочкообразности валика точки касания
сближаются и валик устанавливается неустойчиво.
233
chipmaker.ru
2.	Базирование цилиндрических де-
талей по координирующим плоско-
стям. Из рис. 118,6 следует, что положение валика
определяется пятью координатами, которые лишают его
пяти степеней свободы, т. е. иных положений вдоль осей х,
у, z и иных угловых положений относительно осей х и г.
Шестая степень свободы, т. е. различные угловые положе-
ния валика относительно собственной оси, может быть
исключена за счет фиксации его по шпоночным канавкам
Рис. 118. Схемы базирования деталей ци-
линдрической формы:
а — по вогнутой поверхности; б — по коор-
динирующим плоскостям
или пазам, а при отсутствии, их, или когда нет необхо-
димости фиксировать определенное положение валика
относительно собственной оси, функцию фиксатора вы-
полняет зажимное устройство; к недостаткам базирования
цилиндрических заготовок по координирующим плоско-
стям относятся необходимость прижатия валика к пло-
скости zoy в момент установки и создание конструкции
зажима с направлением его действия по биссектрисе угла.
3.	Базирование цилиндрических де-
талей на призме (рис. 119, а} является наиболее
удобным и надежным способом установки цилиндриче-
ских деталей. Деталь, установленная на призме, лишается
четырех степеней свободы. Каждая образующая цилиндра
представляет собой теоретически прямую линию, которая
касается плоскости призмы только в двух точках. Таким
образом, деталь, касается плоскостей призмы в четырех
точках и, следовательно, исключаются четыре степени
234
свободы, т. е. исключаются иные положения вдоль осей х
и z и угловые положения относительно тех же осей. Для
исключения пятой степени свободы, т. е. иных положений
детали вдоль оси у, необходимо и достаточно поставить
упор /. Для устранения шестой степени свободы, т. е.
исключения возможности различных угловых положений
детали относительно собственной оси, необходимо фикси-
ровать деталь по шпоночной канавке 2, пазам, лыскам
или отверстиям с осями, перпендикулярными к оси де-
тали, а при их отсутствии функцию фиксатора выполняет
Рис. 119. Схемы базирования цилиндрических деталей:
а — на призму; б — на призму с выемкой
зажимное устройство. Для того чтобы исключить неустой-
чивое положение детали, имеющей отклонения от пра-
вильной геометрической формы, необходимо точки каса-
ния детали плоскостей призмы расположить на макси-
мальном расстоянии друг от друга. Чаще всего для пра-
вильной установки в призме делают выемки 3 и 4
(рис. 119, б), при этом каждая опорная точка находится
на участках а—б и а'—б', что вполне обеспечивает устой-
чивость детали.
4.	Базирование коротких цилин-
дрических деталей. В данном случае основной
базовой поверхностью является торцовая поверхность
детали, опирающаяся на три точки (рис. 120). Короткая
цилиндрическая поверхность детали опирается только
на две точки а и б. Большего количества опорных точек
в направляющей и упорной плоскостях не может быть,
так как деталь практически всегда имеет той или иной
величины отклонения от геометрической формы (конус-
ность, бочке образность и т. д.). При таком базировании
235
chipmaker.ru
деталь лишается пяти степеней свободы. Шестую степень
свободы детали, т. е. возможность иных различных угло-
вых положений относительно собственной оси, можно
исключить фиксацией ее по шпоночным канавкам, пазам
и т. д. или использова-
Рис. 120. Схема базирования коротких
цилиндрических деталей
нием зажима.
На рис. 121, а по-
казан пример базиро-
вания такого типа де-
тали . в трехкулачковом
патроне, а на рис.
121,б—в призме. В каж-
дом из указанных слу-
чаев деталь опирается
на пять точек 1—5 и,
следовательно, лишает-
ся пяти степеней сво-
боды. Шестую степень
свободы детали исклю-
чают приложением за-
жимного усилия.
Схемы упрощенного базирования. Для обеспечения
координирования размеров обрабатываемой детали по
трем осям х, у и г применяют схему полного базирования
с лишением детали всех шести степеней свободы. Опорные
Рис. 121. Примеры базирования коротких цилиндрических де-
талей:
а «г- в трехкулачковом патроне; б — на призму
поверхности должны быть предусмотрены во всех трех
направлениях (рис. 122, а). Для получения размеров
в одном или в двух направлениях применяют схемы
упрощенного базирования. На рис. 122, б показана уста-
новка детали, у которой требуется обработать только
236
верхнюю плоскость и выдержать размер г’. В данном
случае базой для установки является только нижняя
плоскость и деталь лишена трех степенен свободы. Боко-
вые поверхности детали могут прилегать к упорам, ко-
торые применяются только для восприятия сил резания,
а не координирования детали по осям х и у.
Рис. 122. Схемы базирования:
а — полного; б, виг — упрощенного
На рис. 122, в показана деталь, в которой необходимо
обработать паз, положение которого определяется раз-
мерами х' и г'. Неточность установки по оси у не имеет
значения, поэтому координирование выполняют по двум
плоскостям, и следовательно, деталь лишается пяти сте-
пеней свободы. Для восприятия продольной составляющей
силы резания используют упор, к которому прилегает
торец детали. Координаты положения упора по оси у
принимают ориентировочно, так как его положение не
влияет на точность обработки.
237
chipmaker.ru
Для обработки сквозной канавки в цилиндрической
детали (рис. 122, а) с базированием ее па призму доста-
точно иметь четыре опорных точки, т. е. лишить деталь
четырех степеней свободы. При этом обеспечивается сим-
метричность расположения канавки у всех деталей в пар-
тии. Для восприятия усилий резания торец детали исполь-
зуют в качестве упорной поверхности. При обработке
канавок на определенную длину положение детали
к оси у должно быть ограничено упорной плоскостью.
Базирование деталей по отверстиям. 1. Базирова-
ние деталей типа тел вращения по
центровым отвер-
г	22	с т и я м. При обработке
деталей типа валов их
устанавливают в центры.
S'Центр передней бабки ли-
S'	шает деталь трех степеней
/ivY iS'''	свободы, т. е. исключа-
ются, кроме первоначально
х	созданного, иные положе-
ния детали относительно
Рис. 123. Схема базирования по осей X И Z (оис 123)
центровым отверстиям	п ’	‘	’’
F 1	I фактически получить
полное прилегание центро-
вого отверстия к центру станка невозможно, так как всегда
имеются отклонения по углу 60° как конуса центрового
отверстия, так и самого центра. Поэтому все точки сопря-
жения центрового конуса и центра станка будут находиться
на окружности только в одной плоскости, т. е. каждая
образующая конуса центра станка всегда будет касаться
образующей центрового отверстия детали только в одной
точке.
Центр задней бабки ограничивает две степени свободы,
т. е. исключает иные угловые положения детали относи-
тельно осей z и у. Шестую степень свободы (вращение отно-
сительно собственной оси) детали можно устранить двумя
путями. Вращение относительно собственной оси детали
можно исключить путем создания осевого усилия центром
задней бабки. Такой способ лишения шестой степени
свободы можно использовать только в отдельных случаях,
например, при установке деталей в центры измерительных
приборов.
При обработке деталей на станках крутящий момент,
создаваемый силой трения на переднем центре, как пра-
238
вило, всегда значительно меньше момента сил резания.
Поэтому для исключения шестой степени свободы, в том
числе и для создания вращения детали, применяют хому-
тик или специальный поводковый центр.
2. Базирование деталей по торцу
и отверстию можно выполнить при соблюдении
одного из двух условий: деталь устанавливают либо на
оправку или палец со свободной посадкой по отверстию
(рис. 124, а, б), либо на короткую оправку или низкий
Рис. 124. Схемы базирования деталей по торцу и от-
верстию:
а и б — со свободной посадкой на оправку или палец; в и
г — с точной посадкой на короткий палец или оправку
палец с точной посадкой (рис. 124, в, г). При базировании
детали одновременно по точному отверстию и торцу
нарушается правило шести точек, так как деталь по
отверстию базируется на четыре точки, а по торцу —
на три. Практически указанное базирование может при-
вести к деформации недостаточно жесткой оправки или
пальца, так как торец детали всегда имеет некоторые
отклонения от перпендикулярности к оси.
3. Базирование по плоскости (торцу)
и двум отверстиям показано на рис. 125, а.
В данном случае деталь лишена всех шести степеней
свободы, так как базируется плоскостью на три точки,
короткий цилиндрический палец лишает деталь двух
степеней свободы (две точки) и короткий срезанный па-
лец — одной степени свободы, т. е. вращения вокруг
оси цилиндрического пальца. Применение срезанного
(ромбовидного) пальца вызвано необходимостью компен-
239
chipmaker.ru
сировать погрешность межцентрового расстояния 8L
между осями отверстий в детали. Величину зазора,
компенсирующего погрешность межцентрового расстоя-
ния, определяют расчетным путем в зависимости от уста-
новленных допусков на деталь.
На рис. 125, б показана установка детали на основную
и направляющую плоскости. Перемещение детали в на-
правлении, параллельном направляющей плоскости, огра-
ничивается срезанным пальцем. Если вместо срезанного
пальца установить цилиндрический, то правило шести
точек нарушается, так как основная плоскость детали
Рис. 125. Схемы установки деталей по пло-
скости и отверстиям
касается трех точек, направляющая — двух и цилиндри-
ческий палец— также двух точек. В этом случае деталь
за счет допуска на расстояние В от боковой плоскости
до оси отверстия либо не будет касаться направляющей
плоскости, либо вообще не сможет быть установлена.
При базировании заготовок по черным (необработан-
ным) отверстиям их устанавливают на конические пла-
вающие пальцы, позволяющие достаточно точно для чер-
новой обработки выставить заготовку даже при значи-
тельной погрешности межцентрового расстояния.
Базирование по плоскости и двум отверстиям является
одной из наиболее распространенных схем, широко при-
меняемых при обработке корпусных деталей, кронштей-
нов, плит и т. д. Типовой технологический процесс обра-
ботки с применением таких схем базирования выпол-
няют примерно в следующей последовательности:
1) обрабатывают основную плоскость от черновой базы;
2) обрабатывают два базовых отверстия, которые при
выполнении всех последующих операций принимают за
базу, что исключает возникновение погрешностей бази-
рования и поэтому обеспечивает наибольшую точность.
240
3. УСТАНОВОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Основные опоры в приспособлениях могут быть не-
подвижными и регулируемыми.
Основные неподвижные опоры выполняют в виде
опорных штырей, опорных пластин или опорных пло-
скостей. Головки опорных штырей (рис. 126) выполняют
плоскими, сферическими или с насечкой. Штыри со сфе-
рической или насеченной головкой применяют при уста-
новке деталей по черным поверхностям. Детали с предва-
рительно обработанными поверхностями устанавливают
Рис. 126. Опорные штыри с головкой:
а — плоской; б — сферической; в — насеченной
на штыри с плоской опорной поверхностью, что позволяет
несколько уменьшить вмятины на поверхности детали.
При базировании деталей по обработанным поверхностям
вместо опорных штырей применяют опорные пластины.
При изготовлении приспособлений расположение в одной
плоскости как опорных пластин, так и штырей с плоскими
головками достигается их шлифованием в собранном
виде.
Детали небольших размеров, имеющие хорошо обра-
ботанные базовые поверхности, в некоторых случаях
устанавливают на плоскости, образованные непосред-
ственно в корпусе приспособления. Такая конструкция
упрощает изготовление приспособления и исключает за-
мины поверхности детали, однако место расположения
трех опорных точек неопределенно и зависит от вида
и величины погрешностей геометрической формы базовой
поверхности детали.
Обычным конструкторским приемом, обеспечивающим
устойчивое положение детали и отвечающим правилу
шести точек, является введение выемок в тех местах опор-
ной поверхности приспособления, где необходимо исклю-
чить касание точек поверхности детали с опорной поверх-
241
chipmaker.ru
ностью приспособления. На рис. 127, а показана пло-
скость приспособления, имеющая выемку А. В этом слу-
чае положение деталей, имеющих как выпуклую, так и
вогнутую форму, более устойчиво, но все же положение
трех опорных точек неопределенно, так как на одной
стороне могут быть две опорные точки, а на другой —
только одна и место их расположения неизвестно. Более
рациональной является конструкция, в которой выемки
выполнены так, что опорная поверхность приспособления
представляет собой три площадки (рис. 127, б). В данном
Рис. 127. Схемы базирования детали на плоскость:
а — с выемкой; б — с тремя опорными площадками
случае точки касания А; В и С поверхности детали с опор-
ной поверхностью приспособления всегда находятся в пре-
делах этих площадок и небольшие отклонения от теоре-
тически правильного положения точек касания практи-
чески не влияют на установку детали. Введение выемок,
кроме повышения устойчивости, исключает попадание
пыли и стружки между деталью и плоскостью приспо-
собления, что, в свою очередь, также улучшает устой-
чивость детали.
Регулируемые опоры применяют в тех случаях, когда
необходимо изменить положение опорных точек, в част-
ности при колебании размеров деталей в отдельных
партиях. Применение регулируемых опор в ряде случаев
значительно упрощает изготовление приспособлений, так
как точные координаты можно обеспечить не механиче-
ской обработкой, а просто регулировкой положения опор.
Преимуществом регулируемых опор также является воз-
можность восстановления требуемых координат по мере
износа опор.
242
Примеры применения винтовых регулируемых опор
показаны на рис. 128.
Подводимые и самоустанавливающиеся опоры. Кроме
основных неподвижных и регулируемых опор, в при-
способлениях дополнительно применяют вспомогатель-
ные — подвижные опоры, предназначаемые для повыше-
ния жесткости и устойчивости деталей, а также восприя-
тия сил резания. Применение подводимых и самоуста-
навливающихся опор является единственным способом,
обеспечивающим создание дополнительных опор при ба-
Рис. 129. Погрешности при установке
детали на две параллельные плоскости
зировании деталей на две или более параллельные пло-
скости. Это объясняется тем, что детали, имеющие
параллельные основанию плоскости, могут быть уста-
новлены на такое же количество неподвижных опор
только при абсолютном равенстве высоты опорных по-
верхностей приспособления и высоты параллельных пло-
скостей детали (рис. 129, а). Такое равенство выполнить
невозможно, так как фактически размеры деталей всегда
имеют отклонения от номинальных размеров и детали,
243
chipmaker.ru
устанавливаемые на параллельные поверхности, при-
нимают различные положения (рис. 129, б).
Применение подвижных опор, подводимых до сопри-
косновения с поверхностью детали, но не изменяющих
ее положения, позволяет увеличить жесткость, а следо-
вательно, исключить деформацию детали как при уста-
новке, так и в процессе обработки.
По конструкции вспомогательные опоры делят на
самоустанавливающиеся й подводимые. Схема самоуста-
навливающейся опоры показана на рис. 130. При уста-
Рис. 130. Схема самоустанавливаю-
щейся опоры
новке детали в приспособ-
ление винт 1 отвертывают
и под действием пружины 4
подвижная опора 3 пере-
мещается до соприкосно-
вения с деталью. После
закрепления детали поло-
жение опоры 3 фиксируют
стопорным винтом 1.
Промежуточный плун-
жер 2 предназначается
для ограничения переме-
щения подвижной опоры 3
и фиксирования ее положения после установки.
К подводимым опорам, широко применяемым в еди-
ничном и мелкосерийном производстве, относятся дом-
кратики и клиновые опоры.
Установка деталей по цилиндрическим поверхностям.
Как указывалось ранее, наиболее правильно цилиндри-
ческие детали можно установить в призме. Положитель-
ным свойством опорных поверхностей в виде призм яв-
ляется и то, что оси устанавливаемых цилиндрических
деталей независимо от их диаметров всегда лежат на бис-
сектрисе угла призмы. Это свойство широко используют
при проектировании кондукторов для сверления отвер-
стий в деталях типа валов, а также при фрезеровании
шпоночных канавок с жесткими требованиями к их
симметричности относительно оси вала. Отрицательное
свойство призматических баз заключается в том, что
в зависимости от угла призмы и колебаний в размерах
детали даже в пределах допуска положение осей деталей
в плоскости, перпендикулярной к оси призмы, различное.
Величина х (рис. 131, а), на которую отличается распо-
ложение осей деталей в зависимости от допуска на диа-
244
метр б и половину угла призмы а, может быть определена
из прямоугольных треугольников ОАВ и ОА'В'. Вели-
чина смещения осей х = О А—ОА', но
ОА
а ОА' = -Д—
sin a	sin а
откуда
Xr= R_________г R-r .
sin a	sin a sin а
т	б	б
1 ак как R — г — то х =	;
2	2 sin а ’
при а = 30° х = б;
при а = 45° х = 0,716;
при а = 60° х = 0,5756;
при а = 90° х — 0,56 (установка на плоскость).
Из приведенных соотношений следует, что с увеличе-
нием угла призмы величина смещения положения осей
Рис. 131. Базирование на призму с различным
положением ее оси
деталей уменьшается. Поэтому при конструировании
приспособлений, в которых требуется выдержать точное
расстояние обрабатываемой поверхности до оси детали,
принимают угол призмы 2а = 120-ь 150° в отличие от
обычно применяемых призм с углом 2'а = 90°.
В отдельных случаях для исключения колебаний
положения осей устанавливаемых деталей применяют
базирование на призму с горизонтальным расположением
ее оси (рис. 131, б). При таком расположении призмы,
используемом для фрезерования или шлифования лысок,
канавок и т. д., у всех деталей в партии независимо от
величины диаметров и угла призмы расстояния h от оси
245
chipmaker.ru
до обрабатываемой поверхности будут одинаковыми. При-
менение указанного способа базирования на призму
с горизонтальной осью ограничивает неудобство уста-
новки и закрепления деталей.
4.	ЗАЖИМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Зажимные устройства в приспособлениях служат для
создания надежной фиксации детали на неподвижных
установочных опорах и сохранения этого положения
в процессе обработки.
Конструкции зажимных устройств в приспособлениях
должны удовлетворять следующим основным требова-
ниям:
1)	сила тяжести детали и силы резания должны вос-
приниматься только жесткими неподвижными опорами,
но не зажимным устройством. Указанное требование
вызвано тем, что в процессе обработки возможно смятие
зажимного элемента и, следовательно, уменьшение силы
зажима. Возникающая при этом вибрация приведет к ухуд-
шению качества обработки, а в некоторых случаях —
и к поломке инструмента;
2)	величина зажимного усилия должна быть доста-
точной для противодействия силам резания, но в то же
время не должна вызывать деформацию детали. Для этого
направление сил зажима должно быть таким, чтобы их
действие на деталь создавало только напряжения сжатия;
3)	при обработке деталей с недостаточной жесткостью
необходимо вводить вспомогательные опоры для восприя-
тия сил зажима и сил резания;
4)	установочные прижимы, применяемые для досыла
детали небольшой массы до установочных опор, должны
только обеспечивать правильное ее положение. Обычно
установочные прижимы делают в виде тонких стальных
плоских пружин, прикрепленных к корпусу приспособ-
ления;
5)	зажимное устройство должно быть простым по
конструкции, а затраты времени и физических сил рабо-
чего при закреплении детали должны быть минималь-
ными. Необходимо избегать применения разъемных за-
жимных устройств, например, болта и гаечного ключа,
гайки и ключа и т. д.;
6)	зажимное устройство должно быть расположено
около рабочего и обеспечивать безопасность работы.
24G
Расположение точек приложения сил зажима. Одним
из основных факторов, определяющих надежность работы
приспособления независимо от его конструкции, является
правильное расположение точек приложения сил зажима.
Для устойчивого положения детали в момент установки
ее в приспособление необходимо, чтобы центр тяжести
всегда вписывался бы в треугольник, образованный основ-
ными опорами. При расположении центра тяжести де-
тали О вне опорного треугольника, образованного тремя
опорами 1, 2 и 3 (рис. 132), возникает опрокидывающий
момент относительно оси I—I (рис. 132, а) и деталь
Рис. 132. Точки приложения сил зажима
необходимо поддерживать даже в процессе ее установки,
что, конечно, недопустимо. Устойчивое положение уста-
навливаемой детали будет обеспечено, если центр тяжести
ее вписывается в треугольник, образованный опорами
(рис. 132, б). Очевидно, такое же рассуждение можно
распространить' и на действие сил резания й сил Зажима.
При приложении силы резания Рг вне опорного треуголь-
ника возникает момент Му = Рга', стремящийся опро-
кинуть деталь относительно оси I—I, а при приложении
силы зажима Р создается момент М2 — Ра", величина
которого должна быть равна или больше момента Му.
Так как равенства моментов практически не может быть,
то возможно опрокидывание детали относительно оси /—I.
Если принять, что М2^> Му, то деталь переместится
до опорной точки 3, но, очевидно, при этом силы резания
воспринимаются зажимным устройством, что может быть
источником возникновения вибрации.
Правильным решением, обеспечивающим устойчивое
положение детали при установке ее в приспособление
и обработке, является такая конструкция приспособле-
ния, в которой центр тяжести детали О, силы резания Рг
и точки приложения сил зажима вписываются в опорный
треугольник (рис. 132, в).
247
chipmaker.ru
При определении величины сил зажима необходимо
учитывать направление сил резания, их величину и
возникающие от их действия моменты. Силы резания
определяются по формулам резания или по нормативам
и для большей надежности увеличиваются на коэффи-
циент запаса К = 1,5ч-2.
Конкретную величину сил зажима можно определить
при решении задачи статики на равновесие твердого тела
под действием всех сил и моментов (сил резания, сил
зажима, сил трения, реакций опор и т. д.).
Типы зажимов. Резьбовые зажимы. Наибо-
лее распространенным видом ручных зажимбв, в особен-
ности широко применяемых в мелкосерийном и серийном
производствах, а также в универсальных приспособле-
ниях, являются резьбовые зажимы.
В зажимных устройствах обычно применяют ленточные
или трапецеидальные резьбы, обеспечивающие большую
износостойкость, быстрый зажим и отвечающие условиям
самоторможения. Применение резьбы с треугольным про-
филем ограничивается ее быстрым износом и может быть
рекомендовано для зажимных устройств в приспособле-
ниях мелкосерийного производства.
Неразъемные резьбовые зажимы, применяемые для
создания небольших усилий, выполняют в виде болтов-
барашков, гаек-барашков и т. п. Болты с плоскими или
сферическими торнами применяют для зажима деталей
с необработанными поверхностями или с поверхностями,
смятие которых не имеет значения. К недостаткам зажима
деталей торцом винта, кроме смятия, относится и то, что
силы трения, возникающие на торце винта, стремятся
повернуть деталь и придать ей новое положение. Для
избежания смятия и потертостей на поверхности детали,
предотвращения сдвига и уменьшения изгиба винта при
зажиме поверхностей, не перпендикулярных к его оси,
на конец винта устанавливают качающуюся пяту. При
закреплении деталей с поверхностью, имеющей отклоне-
ние от перпендикулярности к оси винта или шпильки,
может возникнуть искривление последних. Поэтому под
гайку или торец винта подкладывают сферические шайбы,
исключающие изгиб винтов.
Во избежание быстрого износа резьбы в чугунных
корпусах приспособлений последние армируют сталь-
ными резьбовыми втулками, являющимися гайками для
зажимных винтов.
248
Установка детали отверстием на шпильку с закрепле-
нием гайкой любого вида всегда связана с необходимостью
полного свинчивания гайки и соответственно с большими
затратами вспомогательного времени.
В случае, если диаметр отверстия в детали больше
диаметра гайки, то обычно применяют быстросъемные
шайбы. Применение быстросъемных шайб позволяет за
счет поворота гайки на l/2—1 оборот снять или отвести
быстросменную шайбу, снять готовую деталь со шпильки
и так же быстро установить новую заготовку.
Рис. 133. Байонетный зажим
При необходимости перемещения зажимного винта на
большое расстояние в конструкциях приспособлений для
сокращения времени на подвод винта применяют спе-
циальные устройства. Для создания небольших зажимных
усилий служит байонетный (штыковой) зажим (рис. 133).
Для закрепления детали производят перемещение
стержня 2 по продольной шпоночной канавке. В конце
хода поворотом рукоятки 3 перемещают шпонку по спи-
ральному участку, представляющему собой часть витка
резьбы, при этом стержень 2 получит продольное пере-
мещение и зажмет деталь. Для устранения потертости на
торце детали при ее закреплении в отверстии стержня 2
установлен подпятник /.
Для создания больших сил зажима применяют плун-
жерные устройства или устройства с откидным упором.
Конструкция последнего схематично показана на рис. 134.
Для открепления и снятия детали достаточно повернуть
249
chipmaker, ru
рукоятку 2 гайки по часовой стрелке, при этом упор 3
освобождается и может быть отведен за счет поворота
вокруг своей оси. Далее, перемещая по шпонке зажимной
стержень 1 вправо, можно освободить деталь. Затем
закрепляют новую деталь в следующем порядке: стер-
жень 1 перемещают до соприкосновения с деталью, упор 3
устанавливают по оси стержня 1 и поворотом рукоятки 2
против часовой стрелки производят зажим.
Рис. 134. Схема работы зажимного устройства с откидным
упором
Осевую силу зажима, создаваемую винтом со сфери-
ческим торцом, т. е. с учетом только трения в резьбе,
определяют по формуле
„	Л4
Q =---——-—— кгс,
Гер tg (а + р)
где М — Р1 — момент, создаваемый силой Р, приклады-
ваемой к рукоятке ключа, имеющего длину I мм; гср —
средний радиус резьбы в мм; а — угол подъема винтовой
лйнии резьбы в градусах; р — угол трения в градусах.
Силу зажима, создаваемую винтом с плоским торцом,
т. е. с учетом трения не только в резьбе, но и на торце
винта, определяют по формуле
л	М
~ Гср tg (а + р) + kf КГС’
где f 0,14-0,15 — коэффициент трения; k — коэффи-
циент, зависящий от формы торца винта.
250
Упрощенный расчет силы зажима для винтов с ме-
трической резьбой можно производить по формуле
п=________*______
v 0,Щр + 0,15£ ’
где dp — диаметр резьбы в мм.
Эксцентриковые зажимы по сравнению
с винтовыми требуют значительно меньших затрат сил
и времени на зажим и освобождение детали, поэтому,
являясь быстродействующими, находят широкое приме-
нение для закрепления деталей в приспособлениях.
Эксцентрики бывают круглые и криволинейные. Круг-
лый эксцентрик (рис. 135, а) представляет собой диск или
валик с осью вращения, смещенной по отношению к оси
диска на величину эксцентриситета е. Криволинейный
эксцентрик — кулачок (рис. 135, б) имеет рабочий про-
филь, очерченный в зависимости от назначения по опреде-
ленной кривой.
Эксцентриковый зажим любого вида работает как
клин, обладающий свойствами самоторможения. В круг-
лом эксцентрике при смещении оси вращения на величину
эксцентрисистета образуются два дугообразных клина
(один из которых показан радиальной штриховкой).
Вследствие эксцентриситета точки профиля эксцентрика
удалены от оси вращения на разные расстояния. При
повороте эксцентрика на 180° расстояние между точками Л
и Б, лежащими на линии эксцентриситета, равно
2R — 2г = 2 (R — г) = 2е,
т. е. удвоенной величине эксцентриситета, которую на-
зывают ходом эксцентрика.
В криволинейном эксцентрике, имеющем определен-
ную закономерность построения рабочего профиля (чаще
всего по архимедовой спирали), величина хода не связана
с эксцентриситетом и назначается, исходя из условий
работы эксцентрика.
Круглый и криволинейный эксцентрики различаются
в основном характером образуемых дугообразных клиньев.
На рис. 135, а внизу изображена в увеличенном по высоте
масштабе развертка клина круглого эксцентрика. Характер
развертки показывает, что угол клина йе является постояН'
ным и меняется в зависимости от угла поворота <р. Каса-
тельные к каждой точке профиля клина образуют свой
угол а с основанием, а следовательно, условия самотор-
251
chipmaker.ru
можения и силы зажима не будут постоянным11* При малых
и больших значениях угла <р угол а уменьшается, а уси-
лие зажима увеличивается. При средних значениях угла <р
угол а увеличивается и сила зажима, создаваемого на
данном участке, при сохранении одинакового приложен-
ного усилия к рукоятке эксцентрика уметывается. На
рис. 135, б внизу изображена развертка клина криволи-
нейного эксцентрика, выполненного по архймеД°вой спи-
ч)	б)
Рис. 135. Эксцентрики:
а — круглый; б — криволинейный
рали. Так как в данном случае равным угл^м поворота <р
соответствуют равные приращения радиус-вектора, то
развертка клина представляет собой пряМУю линию и
в любой точке подъема клина условия самоторможения и
создаваемые силы зажима одинаковые.
Круглые эксцентрики, несмотря на некоторую нерав-
номерность создаваемых усилий зажима, широко при-
меняются в приспособлениях для закрепления деталей,
так как, представляя собой диск со смещенном отверстием,
технологически просты в изготовлении.
Эксцентриковые зажимы применяются в основном при
ручном закреплении деталей в приспособлениям поэтому
они должны обеспечивать не только надежное закрепле-
ние, но и сохранение созданных усилий заШима во время
обработки. Для выполнения последнего условия, эксцен-
252
трик обязательно должен быть самотормозящим, т. е.
угол подъема условного клина в любой точке соприкосно-
вения с закрепляемой деталью должен быть равен или
меньше угла трения. Степень самоторможения, очевидно,
в первую очередь зависит от соотношения величины эксцен-
триситета к диаметру диска эксцентрика.
Из рис. 135, а следует, что в круглом эксцентрике
углы подъема клина в различных точках различны.
Ввиду малых величин этих отклонений можно пренебречь
искажениями формы клина и принять угол а постоянным
для всех угловых положений эксцентрика, соответственно
заменив «кривой» клин прямым (показан штриховой ли-
нией I—I). При таком допущении рабочий участок про-
филя эксцентрика, обычно соответствующий средним
углам поворота <р, имеет большое значение угла а, и
следовательно, силу зажима несколько больше расчетной,
а условия самоторможения несколько худшие по сравне-
нию с другими точками профиля эксцентрика. Значение
угла а можно определить из треугольника О А Б, так как
.	2е	4е
щ а = —— = ——,
6 nD	nD
~2~
В данной формуле для упрощения допущена неточность,
так как в действительности длина основания клина равна
не—g—, а л I——)• Такое допущение при большом соот-
ношении диаметра к эксцентриситету е вполне возможно.
Исходя из условия самоторможения, угол клина а
должен быть равен или быть меньше угла трения р, т. е.
tg а tg р
или
-5y^tgp.
Так как tg р приравнивается к коэффициенту трения,
то неравенство может быть записано так:
Для стальных шлифованных поверхностей f = 0,15
(р = 8° 30'), но для более устойчивой и надежной работы
эксцентрика и обеспечения самотормозящих свойств в лю-
бой точке рабочего участка профиля и с учетом возмож-
253
chipmaker.ru
ности попадания смазки обычно принимают f = 0,1.
Подставляя значение коэффициента трения, равное 0,1,
получим соотношение
При конструировании приспособлений с применением
в качестве зажима эксцентриков основными параметрами,
подлежащими расчету, являются: величина хода эксцен-
трика, диаметр диска, рабочий участок профиля, длина
Рис. 136. Схема действия сил
при закреплении деталей экс-
центриком
рукоятки и величина созда-
ваемой силы зажима.
Величина хода 2е опре-
деляется величиной допуска
на закрепляемую деталь или
при закреплении нескольких
деталей суммой допусков на
каждую из них. Кроме того,
для удобства установки де-
талей, имеющих наибольшие
предельные размеры, между
ними и крайней точкой экс-
центрика при <р = 0 необ-
ходимо предусмотреть зазор.
Величина зазора зависит от
формы и размеров детали и
обычно принимается в пределах от 0,5 до 2 мм. При при-
менении прокладок между эксцентриком и закрепляемыми
деталями и отсутствии регулировки положения оси экс-
центрика необходимо также учесть допуск на толщину
прокладки. Таким образом, величина хода эксцентрика 2е
определяется суммой, состоящей из суммы допусков на
толщину закрепляемых деталей, величины зазора и до-
пуска на прокладку и в некоторых случаях величины,
учитывающей износ эксцентрика.
Соотношение между эксцентриситетом е и диаметром
эксцентрика D можно установить, исходя из условия само-
торможения, при котором эксцентрик под действием сил
находится в равновесии (рис. 136). При <р = 90°, т. е.
по условиям самоторможения при наиболее неблагоприят-
ном положении эксцентрика, он находится под действием
силы зажима Р, реакция которой имеет плечо, равное
эксцентриситету е, и сил трения F и в точке зажима
и на оси эксцентрика. Условие равновесия может быть
254
выдержано, если будет соблюдено равенство моментов, т. е.
Pe^F-^ + F^.
Так как условие самоторможения может быть соблюдено
только в случае, если момент, образуемый силой зажима Р,
равен или меньше моментов, образуемых силами трения,
то уравнение можно записать так:
Pe^F-^ + F,-^.
Из механики известно, что силы трения F = Pf, a Ft =Pfi,
где f и — коэффициенты трения. Подставляя значения
сил трения, получим
Pe^Pf-^ + Pft^-,
и после сокращения на Р уравнение примет вид
е sg. f+ fi-^- Если не учитывать трение на оси
эксцентрика, которое может только усилить самотормо-
жение, то при коэффициенте трения f = 0,15 получим
зависимость е ^0,15-^- или е 0.075D, а при / = 0,1
е < 0,05/7.
Сила зажима, создаваемая эксцентриком, может быть
определена из условия работы комбинированного меха-
низма, состоящего из рычага и клина. Без учета действия
сил трения силу зажима можно определить по формуле
р__ QL
fltga ’
с учетом трения в точке касания эксцентрика поверхности
детали и на оси эксцентрика
р —________QL_______
fltgfa+pJ+rtgpx ’
где Q — усилие, прикладываемое рабочим к ру-
коятке;
L — длина рукоятки;
R — радиус эксцентрика;
г — радиус отверстия эксцентрика;
а — угол подъема клина эксцентрика;
р и pi — углы трения эксцентрика о зажимаемую
поверхность и на оси эксцентрика.
255
chipmaker, ru
Q
Рис. 137. Схемы работы при-
хватов:
1 — зажимаемая деталь; 2 — точка
приложения исходной силы фо-
точка опоры рычага (ось, шарнир)
При определении силы зажима по приведенной выше
формуле обычно принимают tg р = tg рх = [ = 0,1
(а = 4°).
При длине рукоятки эксцентрика 2D силу за-
жима можно определить по упрощенной формуле
Р 12Q.
Рычажные з а ж и -
м ы предназначаются для
преобразования исходных
усилий в зажимные и рабо-
тают по принципу действия
рычага. Рычажные устрой-
ства применяются как непо-
средственно для зажима де-
талей, так и в качестве уси-
лителей передаваемых сил
зажима, а также для измене-
ния величины и направления
передаваемых сил, одновре-
менного зажима детали в не-
скольких местах и т. д.
Различные схемы работы
рычагов показаны на рис. 137.
Из равенства моментов относительно опор можно опреде-
лить усилие зажима При работе рычагов по схеме, пока-
занной на рис. 137, а,
р^т^г;
на рис. 137, б
Q(l1^l2) = Pl2, P=Wi+U
£2
на рис. 137, в
Qlz = Pllt Р = -^.
Как следует из схем, величина силы зажима Р зависит
от расположения точки приложения силы Q. Например,
при работе рычага по первой схеме за счет увеличения
длины /2 и уменьшения /х сила зажима увеличивается,
но при этом следует помнить, что длина пути элемента
приспособления, создающего исходное усилие, должна
256
быть значительно увеличена для удобства установки
и снятия детали.
Наиболее распространенными зажимами, работающими
по принципу рычага, являются прихваты. Прихваты раз-
личной конструкции и работающие по разным схемам
применяют как в единичном производстве для закрепления
деталей непосредственно на столе станка, так и в качестве
зажимных элементов в приспособлениях.
В качестве механизмов, создающих исходную силу,
воздействующую на рычаг, могут быть применены: винт,
клин, эксцентрики, гидравлические или пневматические
устройства' и т. д.
Применение прихватов в виде элементов зажима имеет
ряд преимуществ по сравнению с непосредственным зажи-
мом деталей винтовыми или другими устройствами, так
как обеспечивает возможность расположения исходного
силового устройства вне закрепляемой детали, что создаёт
свободный проход режущего инструмента и удобства
размещения прочих деталей приспособления.
При конструировании любых прихватов необходимо
учитывать, что положение детали может быть различным
за счет изменения ее размеров в пределах допусков, а
также отклонений от правильной геометрической формы.
Поэтому применение простейших планок (рис. 138, а) при-
водит к неопределенности точки приложения зажима и
возможному при этом нарушению первоначального пра-
вильного положения детали /, закрепленной прихватом 2.
На рис. 138, б показана деталь /, имеющая отклонения
в меньшую сторону по толщине и отклонение от парал-
лельности плоскостей — прихват 2 в данном случае ра-
ботает только одной точкой и сила зажима стремится по-
вернуть деталь. Для устранения указанных недостатков
257
chipmaker.ru
зажимная часть в конструкции прихвата 2 должна быть
выполнена по радиусу (рис. 138, в), а опора 4 под прихва-
том должна быть по возможности сферической. При при-
менении резьбового соединения для создания исходного
усилия возможен изгиб винта, вызываемый неполным
соприкосновением плоской шайбы и гайки с установлен-
ной под углом плоскостью прихвата. Изгиб винта обычно
устраняется установкой сферических шайб 3 под гайку
или головку болта.
Вследствие большого различия форм и размеров закреп-
ляемых деталей конструктивное оформление прихватов
весьма разнообразно, и поэтому лишь отдельные детали
прихватов, наиболее часто применяемые в приспособлениях,
стандартизированы. На рис. 139 показаны конструкции
прихватов, имеющих наибольшее распространение.
Приспособления для одновремен-
ного зажима нескольких деталей.
Сократить вспомогательное время на закрепление несколь-
ких деталей или одной, но одновременно в нескольких
местах, можно применением зажимных устройств различ-
ных конструкций.
Основными затруднениями при одновременном закреп-
лении нескольких деталей являются различие размеров
и погрешности их геометрической формы. На рис. 140, а
показана схема одновременного закрепления двух дета-
лей одним зажимом. Такой зажим дсух деталей может быть
уподобен зажиму одной большой детали, имеющей откло-
нения от правильной геометрической формы (рис. 140, б).
При создании условий, когда движение зажимной планки
строго перпендикулярно к базовой плоскости приспособ-
ления, очевидно, зажим происходит только в одной точке
или из двух деталей закрепляется только одна. Если счи-
тать, что величина отклонений от правильной геометри-
ческой формы одной детали или величина колебания пре-
дельных размеров на каждую из двух деталей являются
сравнительно небольшими, в то же время детали зажим-
ного устройства всегда имеют зазоры (люфты), то зажим
одной большой детали или одновременно двух при таких
условиях возможен. Вызываемое при этом эксцентричное
нагружение деталей узла зажима, будучи незначительным,
не оказывает существенного влияния и не вызывает заеда-
ния или поломки зажима.
Очевидно, при конструировании зажима, жестко свя-
занного с промежуточной деталью приспособления, необ-
258
Рис. 139. Конструкции прихватов:
а — с пружинным плунжером; б — двустороннего действия; в — г-образный;
г — боковой наклонный; д — откидной и е — эксцентриковый прихват
Рис. 140. Схемы одновременного закрепления двух
деталей
259
chipmaker.ru
ходим© подбирать такие посадки, при которых зажим
мог бы компенсировать имеющиеся перекосы в одной йли
разноразмерность двух закрепляемых деталей (рис. 140, в)
и позволял бы прижиму самоустанавливаться. Кроме того,
для определенности приложения точек зажима вместо
плоской зажимной планки необходимо иметь планку
с симметричными выступами, расположенными в местах,
обеспечивающих устойчивое положение детали.
При зажиме деталей с большими отклонениями от
размеров увеличение зазоров может привести к большим
перекосам и, следовательно, к возможному заеданию и
поломке деталей зажима. Поэтому, чтобы в данном случае
обеспечить надежный зажим одновременно двух деталей,
зажимная планка должна иметь шарнирное (плавающее)
соединение с механизмом зажима (рис. 140, г). При таком
устройстве реакция силы зажима направлена под углом а,
но ввиду незначительного угла перекоса планки практи-
чески не оказывает влияния на работу уз та зажима. Пла-
вающие зажимные элементы применяются также во всех
аналогичных случаях. Например, при зажиме одной
большой поверхности детали торцом винта, не имеющего
возможность самоустанавливаться, непараллельность
плоскости детали и торца винта приведет к закреплению
детали только в одной точке, что не только не обеспечит
надежного закрепления, но даже вызовет смещение перво-
начально правильно установленной детали.
Введение нежесткой связи зажимного элемента с узлом
приспособления, т. е. шарнирной опоры (башмака), на-
детой на конец винта и имеющей возможность самоуста-
навливаться (плавать), позволяет компенсировать пере-
косы зажимного узла, приспособления и произвести надеж-
ное закрепление детали.
При зажиме более двух деталей одновременно одной
даже плавающей прижимной деталью приспособления
могут быть закреплены только две. В любом случае при
необходимости передачи сил зажима более чем двум
точкам, лежащим на одной прямой, зажимное устрой-
ство должно иметь несколько плавающих зажимов, свя-
занных между собой так, чтобы разноразмерность дета-
лей компенсировалась относительным перемещением де-
талей зажима. Поставленная задача может быть решена
применением многозвенных зажимных устройств меха-
нического действия или гидравлических и электриче-
ских зажимов.
260
Механические многозвеньевые устройства по принципу
работы и направлению сил зажима можно разделить на
три основные группы:
1)	последовательного действия, передающие силу за-
жима от детали к детали в одном направлении;
2)	параллельного действия, распределяющие зажим-
ное усилие в нескольких параллельных направлениях;
3)	комбинированного действия, т. е. параллельно-по-
следовательного действия.
Простейшими приспособлениями с последовательной
передачей силы зажима являются оправки для закрепле-
Рис. 141. Положение деталей, установленных на
оправке:
а — с зазором; б — с точной посадкой
ния деталей типа колец, коротких втулок, дисков и т. д.
Погрешности базирования, возникающие при установке
деталей на оправку, зависят от параллельности их торцов,
а также от принятых посадок. При установке деталей на
оправку с большими зазорами (рис. 141, а) возможно
отклонение от перпендикулярности торца к обрабатывае-
мой цилиндрической поверхности за счет непараллель-
ности торцов. При посадках с небольшими зазорами
(рис. 141, б) зажим осуществляется не по всей площади
детали, что может привести к вибрации и, следовательно,
к снижению класса чистоты поверхности, искажению гео-
метрической формы и т. д.
Из приведенных примеров следует, что погрешность
базирования прогрессивно увеличивается с увеличением
количества закрепляемых деталей, поэтому в каждом
случае количество деталей необходимо согласовывать
с выбранными посадками и требуемой точностью обра-
ботки.
На рис. 142 показано простое приспособление после-
довательного действия, предназначенное для обработки
261
chipmaker.ru
торцовых поверхностей цилиндрических и других форм
деталей. Приспособление состоит из корпуса /, закреплен-
ного на основании 2. Корпус имеет вертикальные прорези,
оканчивающиеся овальными отверстиями, перемычки
между которыми необходимы для обеспечения упругой
деформации каждой секции. Одновременное закрепление
деталей производится с помощью пневмопривода, создаю-
щего давление Q на рычаг 3, передаваемое через рычаг 4
на тягу 5, последняя вызывает изгиб секций и, следова-
тельно, закрепление деталей.
Рис. 142. Многоместное приспособление последовательного дей-
ствия
Количество устанавливаемых деталей и величина за-
зоров между посадочными местами в приспособлении и
деталями существенно влияют на точность обработки.
В наиболее неблагоприятном случае перемещение одной
из крайних секций может быть равно сумме величин
зазоров, и, следовательно, крайняя секция, а также ось
закрепляемой последней детали получат некоторый наклон.
Для уменьшения погрешностей базирования, т. е. более
равномерного изгиба всех секций, средняя секция не
должна обладать пружинными свойствами, и поэтому ее
делают более широкой.
Сила зажима каждой детали при последовательном
закреплении, если не учитывать силы упругости перемы-
чек, равна исходному усилию, т. е. Р = Q.
Таким образом, в любой конструкции приспособления
с последовательным действием сил зажима погрешности
базирования увеличиваются в направлении, противопо-
ложном направлению действия сил зажима.
262
В отличие от зажимов последовательного действия за-
жимы параллельного действия не нарушают точности уста-
новки деталей, но исходное усилие Q должно быть доста-
точным, так как оно пропорционально распределяется
на каждую из закрепляемых деталей. На рис. 143, а
схематично показан параллельный зажим четырех деталей
одновременно многозвенным зажимным устройством меха-
нического действия. Возможные колебания размеров де-
талей компенсируются шарнирной подвеской башмаков 1.
Сила зажатия каждой детали в данном случае равна .
Рис. 143. Зажимы параллельного действия
В качестве примеров применения зажимов параллель-
ного действия на рис. 143, бив схематично показаны
устройства, предусматривающие одновременно закрепле-
ние одной детали с двух сторон.
Установочно-зажимные устройства.
Функции установочных и зажимных элементов приспособ-
лений можно в отдельных случаях объединить, обеспе-
чив при этом требуемое положение и одновременно закреп-
ление детали. Очевидно, для закрепления детали устрой-
ство должно быть обязательно подвижным в направлении
зажатия. Подвижность зажимного элемента оказывает
отрицательное влияние на этот же элемент, работающий
в качестве установочного, так как всякое перемещение
связано с потерей точности за счет зазоров в направляю-
щих, увеличивающейся по мере износа последних. Поэтому
установочно-зажимные устройства применяются только
в тех случаях, когда конфигурация и масса детали таковы,
что обычно применяемые прижимы (типа плоских пружин)
для досыла детали к установочным базам не обеспечивают
точного ее положения.
Применение установочно-зажимных устройств наибо-
лее распространено для установки и закрепления деталей
263
chipmaker.ru
цилиндрической формы или деталей, имеющих поверх-
ности, очерченные по дугам окружности, при этом в ка-
честве основной детали устройств наибольшее применение
находит призма.
Выбор схемы работы установочно-зажимного устрой-
ства прежде всего зависит от требований, предъявляемых
к точности расположения обрабатываемых поверхностей
детали относительно осей координат. Так, например,
при обработке отверстий на торце цилиндрической детали
в качестве установочной базы принята плоскость
(рис. 144, а), а закрепление детали осуществляется приз-
мой. В этом случае погрешность смещения оси детали бх
в направлении оси х равна 0,56, т. е. смещение оси обра-
батываемых отверстий относительно оси детали нахо-
дится в пределах половины допуска на ее диаметр, а сме-
щение в направлении оси у бу = 0.
При выборе в качестве неподвижной базы призмы
(рис. 144, б) с углом 90° погрешность бх = 0,716, а бу = 0.
Из приведенных схем видно, что погрешность базиро-
вания всегда возникает в направлении перемещений уста-
новочно-зажимного элемента.
Установка по схеме, показанной на рис. 144, в для
деталей цилиндрической формы не всегда рациональна,
так как базирование детали выполняется аналогично бази-
рованию по схеме, показанной на рис. 144, б. При уста-
новке и закреплении деталей, имеющих форму, отличную
от цилиндрической (рис. 144, г), применение призмы в ка-
честве зажима исключает два элемента: упор и зажим
в виде полупризмы, что в некоторых случаях рационально.
Самоцентрирующие зажимные уст-
ройства. При осуществлении многих операций
технологического процесса возникает необходимость ба-
зирования детали таким образом, чтобы ось ее симметрии
вне зависимости от величины допусков на нее была бы
в постоянном положении. Такую установку детали можно
осуществить с применением самоцентрирующих устройств,
установочные и зажимные поверхности которых подвижны
и при одновременном приближении или удалении друг
от друга перемещения их равны по величине и по времени.
Таким образом, самоцентрирующие устройства обеспе-
чивают координирование обрабатываемых поверхностей от
имеющей постоянное положение оси симметрии детали,
т. е., как правило, от конструкторской базы. Такое совпа-
дение конструкторской и исходной баз исключает погреш-
264
ности базирования (если не учитывать погрешности самого
самоцентрирующего устройства).
Координирование положения детали в направле-
нии, перпендикулярном к действию самоцентрирующего
устройства, зависит от формы детали и может быть осуще-
Рис. 144. Схемы установочно-зажимных устройств
ствлено применением соответствующей формы устано-
вочно-зажимных элементов приспособления или введе-
нием упоров.
На рис. 145 показаны схемы самоцентрирующих
устройств. Наиболее простыми и распространенными
Рис. 145. Схемы самоцентрирующих устройств с центриро-
ванием:
а — плоскостями; б —> призмой и плоскостью; в — призмами
являются самоцентрирующие устройства, работающие по
схеме, показанной на рис. 145, а. При этом погрешность
базирования относительно оси хх &х = 0, а погрешность
базирования оси детали относительно оси zz при установке
на неподвижную поверхность равна 0,56. Наиболее часто
самоцентрирующие устройства данного типа применяются
265
chipmaker.ru
для фрезерования шпоночных канавок или обработки лы-
сок на валах. Основные требования, предъявляемые
к шпоночным канавкам: симметричность расположения
канавки относительно оси и обеспечение точности изго-
товления канавки по ширине и глубине. Симметричность
расположения шпоночной канавки в этом случае обеспе-
чена, так как 8х — 0, а точность изготовления канавок
по ширине не зависит от установки, а зависит только от
точности работы оборудования и режущего инструмента.
В самоцентрирующем устройстве, выполненном по
схеме, показанной на рис, 145, б, исключается погреш-
ность базирования по оси zz, но возникает погрешность
базирования относительно оси хх. При применении само-
центрирующего устройства по схеме, показанной на
рис. 145, в, погрешности базирования по осям хх и zz
равны нулю при любых размерах диаметров Детали.
Самоцентрирующие устройства (винтовые, рычажные,
клиновые и т. д.) широко применяются в разнообразных
конструкциях приспособлений, например, в трехкулачко-
вых самоцентрирующих патронах, самоцентрирующих
тисках, клиновых патронах и т. п.
Приспособления с гидропласто-
в ы м и зажимами. По сравнению с зажимами ме-
ханического действия, гидравлические зажимы имеют
ряд преимуществ, так как позволяют создавать большие
зажимные усилия, а равномерное давление жидкости
обеспечивает одновременное закрепление большого коли-
чества деталей, отличающихся друг от друга по размерам.
Одним из основных факторов, ограничивающих приме-
нение гидравлических приспособлений, является затруд-
нение в создании уплотнений, исключающих протекание
жидкости. Это затруднение увеличивается при большом
разнообразии форм деталей измерительных приборов и
инструментов, имеющих к тому же небольшие размеры.
Поэтому гидравлические зажимные устройства в конструк-
циях приспособлений применяют только при необходи-
мости создания больших усилий, потребных для закреп-
ления крупногабаритных деталей.
Замена минерального масла, обычно применяемого
в гидросистемах, упругими массами (гидропласт) позво-
ляет, с одной стороны, сохранить свойства жидкости и,
с другой стороны, отказаться от недостаточно эффектив-
ных уплотнений, так как в небольшие зазоры плунжерных
соединений гидропласт не проходит. Таким образом, при-
266
менение гидропласта в зажимных устройствах, предназна-
ченных для закрепления небольших деталей, создает ряд
преимуществ по сравнению с гидравлическими зажимами,
так как отсутствие уплотнений значительно упрощает
конструкции приспособлений. Кроме того, отпадает необ-
ходимость в гидравлических станциях, а исключение по-
падания масла в зону установки и закрепления деталей
создает лучшие условия для обработки на станках. Приспо-
собления с гидропластом применяют для закрепления как
отдельных, так и одновременно нескольких деталей.
Рис. 146. Схема работы многоместного при-
способления с гидропластом
На рис. 146 показана принципиальная схема работы мно-
гоместного приспособления для установки и закрепления
деталей цилиндрической формы. Основание приспособле-
ния 1 представляет собой плиту с призматическими выем-
ками для установки деталей. Верхняя, откидная часть 5
приспособления имеет цилиндрическую полость, заполнен-
ную гидропластом 4, и отверстия с установленными в них
по посадке — плунжерами 7. Обе половины приспособле-
ния вращаются относительно оси 6 и при стягивании си-
лой Q, создаваемой пневмоприводом или резьбовым бол-
том, давление через плунжеры передается равномерно
на все детали независимо от колебания их размеров. Винт 5
служит для заполнения полости цилиндра гидропластом
и может быть использован также для создания давления.
Заглушка 2 закрывает отверстие, предназначенное для
выпуска воздуха во время заливки гидропласта.
Цанговые зажимы представляют собой раз-
резные пружинные гильзы, применяемые для установки
267
chipmaker.ru
и зажима деталей, а также для центрирования и зажима
режущих инструментов. Наибольшее применение цанго-
вые зажимы находят при закреплении пруткового мате-
риала и штучных заготовок на различных станках, и
особо широко применяются на токарных автоматах, то-
карно-револьверных станках, а также в различных кон-
струкциях оправок для установки и закрепления деталей
по внутреннему диаметру. Основными преимуществами
применения цанговых зажимов по сравнению с трехку-
Рис. 147. Конструкции цанговых устройств
лачковыми самоцентрирующими патронами являются
меньшее время на зажим, более точное центрирование, а
также меньшая величина повреждения поверхности де-
талей.
Конструктивное оформление цанговых устройств и
непосредственно цанг весьма разнообразно и зависит от
назначения и типа станка, а также от формы закрепляе-
мой детали. К основным, наиболее распространенным
типам цанговых зажимных устройств можно отнести сле-
дующие:
1) устройства, в которых цанга вталкивается в центри-
рующий корпус (рис. 147, а). К недостатку этих устройств
следует отнести перемещение цанги и детали в направле-
нии к упору, что вызывает трение между торцом детали
и упором. Для создания лучших условий работы и осо-
бенно в данном случае, упоры на станках, ограничиваю-
щие положение детали, выполняют вращающимися на
упорных шарикоподшипниках (рис. 147, 6);
268
2)’ устройства (рис. 147, г), в которых цанга втягивается
с помощью натяжной трубы в точно центрированное ко-
нусное отверстие втулки, установленной в шпинделестанка,
при этом разрезная часть цанги стягивается и закрепляет
деталь. К недостатку работы таких устройств следует
отнести некоторое осевое перемещение цанги вместе с де-
талью в направлении от упора, что вызывает погрешности
размеров по длине обрабатываемой детали;
3) устройства с постоянным положением цанги в мо-
мент зажима (рис. 147, в). В этом случае закрепление де-
тали производится при помощи перемещения стакана 1,
сжимающего лепестки цанги, перемещение которой в осе-
вом направлении ограничивается колпаком 2.
Основной деталью любого цангового устройства' яв-
ляется цанга, которая, как правило, состоит из трех
частей (рис. 147, а): рабочей III, пружинной II и направ-
ляющей части I.
Работоспособность цанг зависит от количества лепе-
стков, толщины стенок пружинной части и соотношения
длины рабочей части к пружинной. Наиболее рациональ-
ным является количество прорезей, образующих лепестки,
равное трем. Остальные геометрические параметры, прак-
тически не поддающиеся расчету, определяют конструк-
тивно, исходя из условия работы цанг. Выбор угла конуса
цанги должен отвечать двум противоречивым требованиям:
с точки зрения величины передаваемого усилия на деталь
угол 2а должен быть меньше, а для облегчения разжима
детали и уменьшения длины перемещения цанги вдоль
оси угол 2а должен иметь большее значение. Оптимальную
величину угла 2а принимают в пределах 30—32°, что
исключает заклинивание цанги.
Для более надежного закрепления детали и предотвра-
щения продольного сдвига ее под действием силы Рх на
рабочей поверхности цанг, предназначенных для грубых
работ, наносят канавки. Форма рабочей части цанг зави-
сит от формы детали, т. е. цанги могут быть изготовлены
не только для зажима круглого материала но и шести-
гранного, квадратного (цанги с четырьмя лепестками)
и других видов профилей. Перемещение лепестков цанг
нормально допускается в пределах от 0,2 до 0,8 мм в за-
висимости от диаметра, поэтому для закрепления деталей
с различными диаметрами требуется большое количество
цанг. Для уменьшения количества цанг при работах, не
требующих высокой точности, применяют цанги со смен-
269
chipmaker.ru
ными вкладышами, изготовленными на требуемый диа-
метр. Установку и крепление вкладышей в корпусе цанги
выполняют с помощью посадочного пояска и винтов.
Цанги, предназначенные для автоматов и револьвер-
ных станков, а также для работ, не требующих особо
высокой точности центрирования обрабатываемой детали,
должны иметь развод лепестков, т. е. лепестки цанг, из-
готовленных на требуемый диаметр, перед термической
обработкой устанавливаются на несколько больший раз-
мер. В процессе эксплуатации цанг этот развод сохра-
няется за счет упругих свойств лепестков и обеспечивает
более легкое открытие цанги, создавая дополнительный
зазор, облегчающий установку и съем детали. При зажиме
детали цангу устанавливают на тот диаметр, который она
имела до развода лепестков.
Выбор материала для изготовления цанг и способ их тер-
мической обработки должны обеспечить два условия: доста-
точно высокое сопротивление износу рабочей поверхности
цанги и придание лепесткам упругих пружинных свойств.
Цанги небольших размеров с тонкими стенками изготов-
ляют из сталей У7А, У8А, У10А или из легированных
сталей 4ХС, 9ХС, 65Г, крупные цанги часто изготовляют
из цементуемых сталей 12ХНЗА или 15ХА. Рабочую часть
цанг, подвергающуюся истиранию, закаливают в зави-
симости от марки стали до твердости HRC 55—60, а пру-
жинную часть до твердости HRC 35—40.
Пневматические зажимные устрой-
ства, используемые для закрепления деталей (пневмо-
приводы, действие которых основано на преобразовании
энергии сжатого воздуха в механическую работу) обла-
дают рядом преимуществ по сравнению как с механи-
ческими, так и гидроприводами. Основными преимуще-
ствами пневмоприводов являются простая и дешевая
конструкция привода, удобства в эксплуатации, малое
количество изнашиваемых частей, отсутствие утечки,
обычно имеющейся в гидросистемах, и быстрота сраба-
тывания. К существенным недостаткам можно отнести
только некоторую громоздкость конструкций приспособ-
лений с пневмоприводом, а также ограничения в созда-
нии больших усилий, вследствие применения в этом слу-
чае цилиндров больших диаметров. Так как в приспособ-
лениях применяемые усилия зажима сравнительно неве-
лики, то использование пневмоприводов является рацио-
нальным, за исключением случаев закрепления крупно-
270
габаритных корпусных заготовок, когда для создания
больших зажимных усилий применяют гидрозажимы.
Пневмоприводы всей конструкции состоят из пневмодви-
гателя, пневмоаппаратуры (распределительного крана,
регулятора давления, предохранительных клапанов,
маслораспылителя и др.) и воздухопроводов.
Основным узлом пневмоприводов являются пневмо-
двигатели, которые по конструкции можно разделить на
две группы; поршневые и диафрагменные.
Рис. 148. Схемы работы поршневых двигателей:
а — двустороннего действия; б *- одностороннего действия
Поршневые двигатели. На рис. 148 показаны схемы
работы поршневых двигателей (пневмоцилиндров). Дви-
гатель двустороннего действия (рис. 148, а) представляет
собой цилиндр 1, в котором помещен поршень 2, соеди-
ненный со штоком 3. При помощи распределительного
крана 4 сжатый воздух, подаваемый от компрессора,
может быть направлен в левую или правую часть цилин-
дра. В положении I распределительного крана воздух из
сети попадает по воздухопроводу в левую полость цилин-
дра и поршень вместе со штоком перемещается вправо,
при этом воздух из правой полости удаляется в атмосферу.
При переключении распределительного крана в положе-
ние Л воздух из сети пойдет в правую полость цилиндра
и поршень со штоком переместится влево, воздух из ле-
вой полости удаляется в атмосферу.
Двигатель одностороннего действия (рис. 148, б) отли-
чается от двустороннего тем, что сжатый воздух подается
только в левую полость цилиндра и рабочий ход поршня
происходит только в одном направлении. В исходное по-
271
chipmaker.ru
ложение поршень со штоком отводится пружиной после
того, как поворотом распределительного крана воздух
из левой полости будет выпущен в атмосферу.
Наибольшее распространение получили двусторон-
ние пневмодвигатели, обладающие высокой надежностью
в работе, большой длиной хода поршня и обеспечивающие
постоянное зажимное усилие на всей длине хода поршня,
а также надежный отвод механизма зажима в исходное
положение.
Конструкции пневмодвигателей одностороннего дей-
ствия значительно проще и расходуют меньшее количество
воздуха, но при одинаковом с пневмодвигателями двусто-
роннего действия диаметре цилиндра создают меньшее
усилие на штоке, так как часть усилий затрачивается на
сжатие пружины. Кроме того, величина хода поршня
ограничивается возможностями возвратной пружины.
Усилие, развиваемое пневмодвигателями любой кон-
струкции, зависит от удельного давления воздуха и пло-
щади, на которую оно воздействует.
Для двустороннего двигателя усилие, толкающее
поршень со штоком, равно
Р = Fp,
ас учетом потерь на трение
Р = Fpt\ кгс,
где F — площадь поршня в см2;
р — удельное давление воздуха, подаваемого от ком-
прессора, в кгс/см2;
т] — 0,8-ь 0,9 — к. п. д. двигателя.
Давление воздуха в сети обычно колеблется в пределах
3,5—6 кгс/см2, а для расчетов принимают давление
р = 4 кгс/см2. Подставляя данные, получим упрощенную
формулу для расчета усилия
Р = Fpi\ = Д^1.4.0,8« 2,5D2 кгс.
Усилие на штоке при обратном ходе
Pi = pt} (F — FJ,
где У7! — площадь сечения штока.
272
После подстановки данных упрощенная формула для
расчета усилий будет иметь вид
r. / iiD2 ясР \ я
Л = РП (-4------4~ ) = Р^-Т V -
^2,5(Z>2—d2) кгс.
Усилие, создаваемое односторонним пневмодвигателем,
должно преодолеть сопротивление пружины в конце ра-
бочего хода, и формула примет вид
Р — Fpr\ — q = -^-.4.0,8 —
2,5D2— q кгс,
где q — сопротивление пружины в конце хода поршня,
принимается в пределах от 5 до 20% от усилия на штоке
(большие значения для меньших диаметров поршня).
Рис. 149. Схема работы диафрагменного двигателя:
а — двустороннего действия; б — одностороннего
Диафрагменные двигатели (пневмокамеры) представ-
ляют собой камеру, образованную двумя крышками, раз-
деленными эластичной диафрагмой тарельчатого или
плоского типа.
Диафрагменные двигатели могут быть двустороннего
или одностороннего действия. На рис. 149, а показана
схема работы двустороннего двигателя. При подаче сжа-
того воздуха через штуцер в левую полость камеры 1
эластичная диафрагма 2, соединенная со штоком 3, про-
гибается и перемещает его вправо. Для обратного хода
273
chipmaker.ru
штока переключением распределительного крана воздух
подается в правую полост о камеры и одновременно вы-
пускается в атмосферу воздух из левой полости, при этом
диафрагма прогибается в другую сторону и перемещает
шток влево.
Работа пневмодвигателя одностороннего действия
(рис. 149, б) отличается от двустороннего только тем, что
обратный ход осуществляется при помощи пружины.
По форме диафрагмы могут быть тарельчатые или
плоские. Тарельчатые диафрагмы изготовляют прессо-
Рис. 150. Схемы длины хода штока с диафрагмой:
а — тарельчатого типа;~б — плоской из прорезиненной ткани; в — плоской
из листовой резины или резины с тканевой прокладкой
ванием из четырехслойной ткани бельтинг (ГОСТ 2924—67),
Плоские диафрагмы изготовляют из прорезиненной ткани
или листовой резины.
В зависимости от формы и материала диафрагмы соот-
ношение между ходом штока и диаметром диафрагмы по
данным технической литературы 1 рекомендуется следую-
щее: для тарельчатых диафрагм, ход штока в одну то-
рону от крайнего положения (рис. 150, а) принимают
в пределах (0,25ч-0,35) D. Для плоских диафрагм ход
штока в каждую сторону от исходного положения при-
нимают:
а)	для диафрагмы из прорезиненной ткани (0,05-г-
0,07)0 (рис. 150,6);
б)	для диафрагм из резины или резины с тканевой
прокладкой (0,1ч-0,22) D (рис. 150, в).
1 Дзюбандовский К. А. Пневматические приспособления, М.,
«Машиностроение», 1969.
274
Усилие, создаваемое на штоке пневмокамеры, не яв-
ляется постоянной величиной, так как по мере увеличения
прогиба диафрагмы ее сопротивление увеличивается, а
следовательно, передаваемое на шток усилие уменьшается.
Приближенный расчет усилия, создаваемого при рабочем
ходе штока, для тарельчатых и плоских диафрагм из про-
резиненной ткани может быть произведен по формулам:
а)	в исходном положении штока
р ~ (п 4- d)2 р — я кгс;
б)	в конечном положении в указанных ранее пределах
величины хода, т. е. для тарельчатых диафрагм с величиной
хода 0,31), а для диафрагм из прорезиненной ткани —
0,070,
P = ^L(D + d'fp — 4 кгс,
где D — диаметр камеры в свету в см;
d — диаметр опорной шайбы в см;
р — давление сжатого воздуха от компрессора, для
расчетов принимают равным 4 кгс/см2;
q — усилие возвратной пружины (для камер одно-
стороннего действия) в кгс.
При использовании диафрагменных двигателей для
создания исходного усилия необходимо учитывать как их
положительные, так и отрицательные стороны. К преиму-
ществам в первую очередь относятся простая по сравне-
нию с поршневыми двигателями конструкция, изнашивае-
мыми частями которой являются только уплотнение штока
и диафрагмы, а также качество воздуха, так как наличие
в нем влаги и масла не оказывает существенного влияния
на работу камеры. К недостаткам следует отнести неболь-
шую величину хода штока, ограничиваемую диафрагмой,
и переменные усилия на длине хода штока.
Магнитные зажимные устройства.
По удобству установки и скорости закрепления деталей
магнитные устройства из всех существующих способов
закрепления являются наиболее удобными и производи-
тельными. В особенности широкое применение магнит-
ные устройства находят при закреплении деталей на
плоскошлифовальных станках. Созданные современной
металлургией магнитные сплавы позволили еще более
широко внедрять магнитные устройства в приспособле-
ниях, используемых для выполнения разнообразных работ.
275
chipmaker.ru
По принципу работы все магнитные устройства можно
разделить на две группы: электромагнитные и магнитные.
Электромагнитные плиты и приспособления. Прин-
цип работы электромагнитных плит заключается в том,
что при прохождении постоянного тока через обмотку
катушки сердечник намагничивается и на его полюсах
возникает магнитный поток. На рис. 151, а показаны схема
работы электромагнитов и направление действия магнит-
ного потока. Для закрепления детали с помощью возни-
кающего магнитного силового потока полюсы электро-
магнитов 1 (рис. 151, б) выводят на поверхность стальной
плиты 3 и изолируют от нее каким-либо немагнитным ме-
таллом 2 или пластмассой. При этом магнитный силовой
поток выводится на поверхность детали и притягивает
ее к плите.
Электромагнитные плиты в зависимости от назначения,
размеров и формы закрепляемых деталей могут быть
плоскими, круглыми и специальными — с различным
расположением полюсов.
На рис. 152, а схематично показано устройство элек-
тромагнитной плиты для легких работ. Плита состоит
из корпуса 2, изготовленного из стали или силумина, и
закрепленной на нем верхней стальной плиты 1. Нижние
концы сердечников 3 в сборе с катушками соединены по-
парно, а верхние концы закреплены в плите путем за-
ливки немагнитным металлом. В данном случае заливка
немагнитным металлом предназначена не только для
закрепления сердечников, но и для изоляции их от плиты.
Поэтому магнитный силовой поток, выходящий из сердеч-
ников, не замыкается на плиту /, а, проходя через деталь,
замыкается на нижнюю соединительную планку 4. При
прекращении подачи тока в обмотки катушек прекра-
щается действие электромагнитов и деталь освобождается.
Наиболее распространенные конструкции электромаг-
нитных плит изготовляют с электромагнитами, смонтиро-
ванными в корпусе плиты, и верхней стальной плитой
с впаянными в нее вставками. Устройство такой электро-
магнитной плиты показано на рис. 152, б. К нижней сталь-
ной плите 3 прикрепляют корпус 2, изготовленный из
силумина, и катушки 4 вместе с сердечниками 5. В верх-
ней стальной плите 1 делают пазы, в которые вставляют
вставки 6 из железа Армко, залитые равномерно по всему
периметру каким-либо немагнитным металлом 7. Коли-
чество вставок, их размеры и расположение должны
276
Рис. 151. Электромагнитные зажимные устройства:
а — схема работы электромагнитов; б — принципиальная схема
работы электромагнитной плиты
6)
Рис. 152. Схемы электромагнитных плит:
а — с электромагнитами, встроенными в верхнюю плнту; 6 *-• с электромаг-
нитами, смонтированными в корпусе плиты; в — попеременное расположение
полюсов; г —рабочая зона плиты
277
chipmaker.ru
быть одинаковыми с количеством, размерами и располо-
жением сердечников катушек. При сборке электромаг-
нитной плиты необходимо, чтобы вставки верхней плиты
соприкасались с полюсами сердечников без зазора н как
бы были их продолжением. Для выполнения этой задачи
обычно поверхность корпуса вместе с выступающими по-
люсами сердечников шлифуют в собранном виде, сторону
верхней плиты, обращенную к полюсам, также шлифуют
вместе с запаянными вставками.
После сборки корпуса и верхней плиты запаянные
вставки последней являются продолжением полюсов
сердечников катушек и, будучи изолированными от верх-
ней плиты, выводят магнитный силовой поток на поверх-
ность изделия, притягивая его таким образом к плите.
Далее магнитный силовой поток замыкается через со-
седний сердечник на нижнюю плиту. Для большей ком-
пактности и надежности работы магнитные потоки со-
седних катушек суммируются, для чего полярность под-
ключения каждой катушки попеременно чередуется
(рис. 152, е).
Для достижения параллельности шлифуемых поверх-
ностей деталей поверхность плиты после ее установки
и закрепления на станке необходимо шлифовать. Во избе-
жание деформации плиты от тепла, выделяемого электро-
магнитами, шлифование надо производить через некото-
рое время после включения плиты и ее прогрева.
Сила притяжения детали к плите зависит от величины
удельного притяжения, которое колеблется в пределах
от 8 до 15 кгс/см2, от величины детали и ее.расположения
на плите. Необходимо помнить, что зона поверхности, рас-
положенная по контуру плиты за пределами полюсов
(на рис. 152, г заштрихована), имеет меньшую силу при-
тяжения. Закрепление мелких деталей на плите с боль-
шими расстояниями между полюсами также не надежно,
так как большая часть магнитного потока пройдет мимо
детали, а сила притяжения, вызванная частью магнитных
силовых линий, проходящих через деталь, ослабнет при
преодолении сопротивления слоя воздуха.
Устройства с постоянными магнитами. Принцип
работы устройств с постоянными магнитами заключается
в использовании магнитного силового потока, создавае-
мого постоянными магнитами. На рис. 153 показана схема
устройства плоской магнитной плиты, применяемой для
крепления деталей при их обработке на различных
278
станках. Магнитная плита представляет собой корпус 4
(рис. 153, а), установленный на нижней стальной плите 5,
в верхней стальной плите 3 установлены полюсные
вставки 2, изолированные от плиты прослойками 1 из
немагнитного металла. Магнитный блок, расположенный
в корпусе плиты, имеет возможность продольного пере-
мещения и состоит из набора постоянных магнитов 6,
пластин 7, изготовленных из железа Армко, обладающего
высокой магнитной проницаемостью, и прокладок 8
из немагнитного металла, изолирующих постоянные маю
ниты от пластин 7.
Рис. 153. Плиты с постоянными магнитами Положение блока магни-
тов:
а ~ при закреплении детали; б — при освобождении детали
При положении магнитного блока, показанного на
рис. 153, а, магнитный силовой поток проходит через
верхнюю плиту 3, установленную на ней деталь, притя-
гивая тем самым ее к плите, и далее через вставки 2 и
пластины 7 замыкается на нижнюю плиту.
Для снятия детали с плиты блок с магнитами переме-
щается в корпусе до тех пор, пока середина пластины 7
не окажется против одной из изолирующих прокладок
в верхней плите (рис. 153, б). В этом случае магнитный
силовой поток пойдет по пути наименьшего сопротивления,
т. е. непосредственно через верхнюю плиту, пластины 7
и замкнется на нижнюю плиту. Деталь при этом освобож-
дается и может быть снята с плиты. Перемещение магнит-
ного блока осуществляется при помощи либо эксцентрика,
либо многозаходкого винта. На рис. 154 показана плита
с постоянными магнитами. Включение плиты для закреп-
ления деталей и выключение для их освобождения произ-
водят рукояткой, при повороте которой эксцентрик пере-
мещает блок постоянных магнитов, установленных в кор-
пусе плиты.
279
chipmaker.ru
Для сохранения магнитных свойств в течение длитель-
ного времени, а следовательно, и притягивающей силы,
постоянные магниты изготовляют из специальных спла-
вов. Наиболее распространенными являются магниты,
отлитые из сплавов альнико и магнико. В последнее время
находят широкое применение керамические постоянные
магниты, полученные методом порошковой металлургии,
т. е. прессованием оксидно-бариевых смесей (BaO-6Fe2O3)
с последующим их спеканием. Керамические магниты
Рис. 154. Плита с постоянными магнитами
обладают большей удельной притягивающей силой (для
деталей из стали до 11 кгс/см2), а также меньшим рас-
сеиванием магнитного потока.
Приспособления с постоянными магнитами обладают
рядом преимуществ по сравнению с другими приспособ-
лениями для закрепления деталей. К числу основных
из них следует отнести: 1) быстрое действие зажима;
2) равномерное распределение усилий по всей базовой
поверхности детали; 3) возможность работы в любых
условиях и без электрического тока; 4) простота обслужи-
вания, сводящаяся только к восстановлению магнитных
свойств блока магнитов; 5) большая безопасность работы,
так как в отличие от электромагнитных устройств исклю-
чается срыв деталей при случайном выключении тока;
6) небольшая масса и малые габаритные размеры.
Устройства с постоянными магнитами могут быть
использованы не только для шлифовальных работ, но и
для закрепления деталей различной формы при обработке
их на различных станках.
Переводники (магнитные блоки). Расширение техноло-.
гических возможностей магнитных плит, т. е. возмож:
280
ности установки и закрепления деталей сложной формы,
может быть выполнено с применением магнитных блоков,
обычно называемых в производстве переводниками.
Переводник представляет собой корпус, изготовленный
из износостойкого и немагнитного металла, наиболее отве-
чающим этим требованиям металлом является бронза или
в крайнем случае твердая латунь. В корпусе просверлено
большое количество расположенных в шахматном порядке
отверстий, в которые запрессованы стержни из железа
Армко. При установке переводника на электромагнит-
5	4	3
Рис. 155. Схема работы демагнитизатора
ную или магнитную плиту магнитные силовые линии при
помощи стержней выводятся на поверхность детали и
она вместе с переводником притягивается к магнитной
плите. Форма рабочей части переводника представляет
собой зеркальное (обратное) изображение базовой по-
верхности детали, а размеры его назначают в зависимости
от размеров детали.
Устройства дм размагничивания. После закрепления
деталей на магнитных плитах и их обработки готовые Де-
тали несколько намагничиваются и в таком виде негодны
для дальнейшей обработки или сборки. Поэтому детали
должны быть размагничены, т. е. необходимо нарушить
порядок расположения молекул в намагниченном металле.
Размагничивание производят путем встряхивания дета-
лей или с помощью специальных приборов, называемых
демагнитизаторами.
Принцип работы демагнитизатора заключается в со-
здании меняющего свою полярность магнитного поля.
На рис. 155 показана схема работы демагнитизатора.
281
chipmaker.ru
В корпусе 1, изготовленном из немагнитного металла,
вмонтированы сердечники 3, соединенные стальной план-
кой 4. На сердечники надеты две катушки 2, соединенные
последовательно и подключенные к источнику перемен-
ного тока. Торцы сердечников постоянно поджимаются
пружиной 5 к верхней стальной крышке 6, разделенной
на две части текстолитовой прокладкой 7.
Для замыкания возникающего магнитного перемен-
ного поля детали необходимо сообщить возвратно-посту-
пательное перемещение в направлении, перпендикуляр-
ном к разделительной прокладке.
Рис. 156. Схема работы вакуумного приспозсбления
Вакуумные приспособления. Для
крепления тонколистовых деталей из различных материа-
лов или немагнитных металлов применяют вакуумные
приспособления, схема работы которых показана на
рис. 156. Приспособление состоит из корпуса 1 (рис. 156, а),
соединенного с вакуумной установкой, и уплотняющей
резиновой прокладки 3. В момент установки деталь 2
укладывается на резиновую прокладку, не касаясь опор-
ной поверхности приспособления. При включении вакуум-
ной установки (рис. 156, б) под деталью создается разреже-
ние и под действием атмосферного давления деталь, де-
формируя прокладку, прижимается к опорной поверх-
ности приспособления.
Сила прижима детали Р может быть определена по
формуле
Р = PrF — q,
где Рх — избыточное давление, равное разности между
атмосферным давлением и остаточным давлением
в зоне разряжения, в кгс;
F — площадь, ограниченная внутренним контуром
прокладки, в см2;
q — упругая сила сжатой прокладки в кгс.
282
5.	НАПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
При выполнении ряда операций (сверление, раста-
чивание и т. д.) недостаточная жесткость режущего
инструмента, погрешности его заточки и недостаточная
жесткость всей технологической системы могут при-
вести к отжиму инструмента и изменению его правиль-
ного положения. Вызванный при этом «увод» инструмента
приводит к нарушению прямолинейности и «разбивке»
отверстия.
Для создания требуемого положения режущего инстру-
мента относительно опорных поверхностей детали и
исключения его упругих отжимов применяют направляю-
щие элементы. Наиболее широко направляющие эле-
менты применяют при обработке отверстий сверлением,
зенкерованием, растачиванием и реже для направления
тонких прорезных фрез.
Направляющими элементами при сверлении и рас-
тачивании являются либо отверстия, выполненные не-
посредственно в корпусе или крышке кондуктора, либо
кондукторные втулки, устанавливаемые в приспособ-
лениях.
По конструкции кондукторные втулки можно разде-
лить на четыре группы: постоянные, сменные, быстро-
сменные и специальные. На рис. 157 показаны различные
конструкции направляющих втулок, применяемых в при-
способлениях.
Применение направляющих отверстий, выполненных
непосредственно в кондукторной плите (рис. 157, а),
как правило, недопустимо. Объясняется это тем, что
направляющие отверстия должны обладать износостой-
костью, точными размерами и правильной геометриче-
ской формой. Для повышения износостойкости необхо-
димо производить термическую обработку с получением
высокой твердости, при этом после закалки возможна
деформация направляющих отверстий и нарушение по-
ложения координат осей отверстий. Исправление дефек-
тов, возникающих при термообработке, практически не-
возможно, поэтому направляющие отверстия, выпол-
няемые непосредственно в кондукторных плитах, приме-
няют без термической обработки и только в штучном
производстве для единовременного изготовления неболь-
шой партии деталей.
283
chipmaker.ru
На рис. 157, бив показаны конструкции втулок, за-
прессованных в отверстие кондукторной плиты: без бур-
тика и с буртиком, последние применяют для отверстий
с большими диаметрами. Размеры втулок стандартизиро-
ваны, запрессовку втулок в отверстие кондукторной плиты
производят с посадками — или —.
Рис. 157. Конструкции кондукторных втулок
При замене изношенных постоянных втулок их при-
ходится выпрессовывать, при этом за счет смятия неров-
ностей диаметр отверстия несколько увеличивается и
при установке новой втулки не обеспечивается требуемая
посадка. Поэтому при применении кондукторных втулок
в приспособлениях для крупносерийного и массового
производства, т. е. при их интенсивном износе, более
целесообразно применять сменные втулки. Сменные втулки
(рис, 157, е) устанавливают в постоянно запрессованную
у]
закаленную втулку по посадке а для того чтобы смен-
ная втулка не проворачивалась и не подымалась бы вместе
с инструментом в процессе обработки, ее укрепляют
винтом.
284
При обработке отверстия несколькими инструментами
с последовательно увеличивающимися диаметрами (свер-
ление, зенкерование и т. д.) применяют быстросменные
втулки (рис. 157, д). Для быстрой смены втулки достаточно
повернуть ее в направлении, обратном вращению режу-
щего инструмента, до совпадения сквозной выемки с го-
ловкой винта, после чего поднять вверх. Буртик быстро-
сменной втулки делают высоким и с накаткой для удоб-
ства съема.
Стандартные направляющие втулки при большом раз-
нообразии форм и размеров обрабатываемых деталей не
всегда мо1ут быть применены. В таких случаях применяют
специальные втулки. На рис. 157, е показаны конструк-
ции втулок со срезанными лысками, применяемых при
малых межцентровых расстояниях между отверстиями
в детали, а на рис. 157, ж показана втулка для сверления
отверстий в цилиндрических деталях или в деталях
с наклонными поверхностями.
Для удобства выхода мелкой стружки при сверлении
необходимо обеспечить определенное расстояние h между
торцом кондукторной втулки и поверхностью обрабаты-
ваемой детали. Величина h зависит от диаметра отверстия
и от обрабатываемого материала. Минимальное значение h
может быть определено из условия, исключающего в на-
чале сверления касание стенок втулки острыми кромками
сверла. Обычно у сверл угол 2<р = 116-£-120° и высота
примерно равна 1/3 диаметра сверла, поэтому размер h
принимают в пределах 0,3—1 диаметра сверла; причем
меньшие расстояния h принимают при обработке хрупких
металлов (бронза, чугун) и большие — при сверлении
детали.
Допуски на отверстия кондукторных втулок для про-
хода сверл, зенкеров и черновых разверток, принимают
по посадке X, а для чистовых разверток — по посадке Д
(система вала), расчет ведут от наибольшего предельного
диаметра режущего инструмента. Расчет допусков на меж-
центровое расстояние между втулками, установленными
в кондукторе, является весьма сложным, поэтому обычно
величину допуска на межцентровые расстояния прини-
мают от ±20 до ±30% от допуска на межцентровое рас-
стояние отверстий в детали.
Учитывая тяжелые условия работы кондукторных вту-
лок, подвергающихся износу за счет трения режущего
инструмента и стружки о стенки втулок, последние изго-
285
chipmaker.ru
товляют из высокоуглеродистых сталей У10, У12А и
подвергают закалке до твердости HRC 60—65. Втулки
больших диаметров изготовляют из стали 20Х с после-
дующей цементацией и закалкой до той же твердости.
6.	ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Делительные устройства, применяемые в многопози-
ционных приспособлениях, служат для придания обра-
батываемой детали различных угловых положений или
перемещений на заданное расстояние и являются основ-
ным узлом, обеспечивающим при одном установе и одном
закреплении различные положения детали относительно
режущего инструмента. Для любого делительного устрой-
ства независимо от его конструкций характерным является
Рис. 158. Примеры конструкций фиксаторов:
а, б — с подпружиненными пальцем и шариком; в — с вытяжным цилиндри-
ческим пальцем
наличие двух узлов: делительного диска или делительной
рейки и фиксатора, связывающего подвижную часть
приспособления с неподвижной. Подвижная часть приспо-
собления чаще всего связана с узлом деления, а фикса-
тор — с неподвижной частью.
Делительные диски или делительные рейки имеют ко-
личество пазов, равное количеству требуемых позиций,
а форма фиксатора соответствует форме паза.
Делительные устройства различают по конструкциям
фиксаторов, несколько конструкций которых показаны
на рис. 158. Фиксаторы с подпружиненным пустотелым
пальцем или шариком (рис. 158, а и б) являются простыми
в изготовлении и эксплуатации. Пустотелый палец или
шарик при повороте верхней части приспособления преодо-
левает сопротивление пружины и вдавливается в отвер-
стие, при дальнейшем повороте палец или шарик попадает
286
б следующее отверстие и фиксирует новое положение.
К недостаткам фиксаторов данного типа относятся низкая
точность деления и обязательное закрепление деталей
после каждого поворота. Фиксатор с вытяжным цилиндри-
ческим пальцем (рис. 158, в) ширико применяют в дели-
тельных устройствах, так как он позволяет воспринимать
моменты, возникающие от действия сил резания. Разъеди-
нение деталей приспособления осуществляется вытяги-
ванием кнопки 3, соединенной с цилиндрическим фикса-
тором 4, при этом штифт 2 перемещается по продольному
пазу втулки 1. При повороте вытяжной кнопки 3 на 90°
штифт 2 опирается на торец втулки и удерживает фикса-
тор в вытянутом положении. Вытяжной цилиндрический
фиксатор прост в изготовлении и эксплуатации, но вслед-
ствие зазоров не обеспечивает высокой точности деления.
Более быстродействующими являются конструкции, в ко-
торых фиксатор перемещается с помощью эксцентрика
или рейки и зубчатого колеса. Для повышения точности
деления применяют фиксаторы с конической рабочей
частью и соответственно конической втулкой в делитель-
ном диске.
Специальные делительные устройства целесообразно
применять в серийном и крупносерийном производстве.
В мелкосерийном производстве в основном применяют
делительные и поворотные устройства универсального
типа: делительные головки, поворотные столы и т. п.
7.	КОРПУСЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Корпус приспособления является базовой деталью,
на которой крепятся установочные, зажимные и прочие
элементы. Форма и размеры корпуса определяются кон-
фигурацией и размерами обрабатываемых деталей, видом
обработки, типом станка и конструкцией установочных
и зажимных элементов.
Несмотря на большое разнообразие как по назначению,
так и по конструктивному оформлению приспособлений,
корпусы последних должны отвечать следующим общим
требованиям:
1.	Корпус приспособления воспринимает все усилия,
возникающее при закреплении и обработке детали, по-
этому он должен обладать достаточной прочностью и
жесткостью при возможно малой массе. Увеличение же-
сткости обычно достигается путем введения ребер, воспри-
287
chipmaker.ru
нимающих основные нагрузки* а уменьшение массы —
путем рациональной формы корпуса и выполнения вые-
мок или окон в местах, не влияющих на жесткость.
2.	Корпус должен обеспечивать удобство установки,
закрепления и эксплуатации приспособления. Для уста-
новки приспособления на столе станка без выверки его
положения в корпусе должны быть предусмотрены шпонки,
устанавливаемые и закрепляемые винтами в пазах корпуса
приспособления.
3.	Конструкция корпуса должна быть технологичной,
т. е. должна быть обеспечена наиболее удобная для меха-
нической обработки форма. Литые корпусы наиболее полно
отвечают этому требованию, но при небольших количе-
ствах изготовляемых приспособлений применение отли-
вок ввиду высокой стоимости моделей нецелесообразно.
Наиболее распространенной конструкцией корпусов,
применяемых в приборостроении, являются сварные.
В последнее время для работ с безударной нагрузкой
применяют корпусы, склеенные на эпоксидных смолах.
4.	Конструкция корпуса должна обеспечить удобство
удаления стружки и смазочно-охлаждающей жидкости,
для чего необходимо избегать углублений в местах скопле-
ния стружки и охлаждающей жидкости, а в корпусах за-
крытого типа необходимо предусматривать окна и выемки.
5.	Главным требованием является безопасность уста-
новки и эксплуатации приспособления. Для безопасности
установки и снятия корпусы тяжелых приспособлений
должны иметь резьбовые отверстия под рым-болты или
другое устройство, позволяющее быстро и надежно захва-
тить приспособление при его установке или снятии со
станка. Стабильность положения узлов и деталей в при-
способлении, удерживаемых только силами трения, воз-
никающими при затяжке болтами, обычно не обеспечи-
вается. Поэтому для узлов и деталей, воспринимающих
силы резания и зажима, в корпусе делают пазы, уступы
или применяют контрольные штифты. Для обработки
отверстий под контрольные штифты собираемые детали
предварительно устанавливают на корпусе в требуемое
положение и затягивают струбцинами или винтами.
,В последнем случае после предварительной затяжки
производят выверку за счет зазоров межд^ отверстием
и винтами, после чего винты окончательно затягивают.
В таком виде в собранных деталях обрабатывают отвер-
стия и запрессовывают контрольные штифты.
288
8. КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Установка и закрепление деталей при любом виде
механической обработки производятся с помощью при-
способлений, разнообразие конструкций которых как
нормальных, так и специальных чрезвычайно велико,
поэтому ниже приведено описание основной, широко при-
меняемой оснастки, которую по общности условий работы
Рис. 159. Основные конструкции центров:
а — нормальный центр; б — рифленый; в — полуцеитр; г — обратный; д —
рифленый—обратный
итребованиям, предъявляемым к ней, можно подразделить
на группы: для токарных, фрезерных и сверлильных
работ.
Приспособления для токарных и круглошлифовальных
станков. Наиболее распространенным способом изготовле-
ния деталей типа валов и труб с высокой точностью яв-
ляется обработка их в центрах. Все центры по конструк-
ции можно разделить на два вида: неподвижные центры
и вращающиеся.
На рис. 159 показаны различные конструкции непо-
движных центров, применяемых для токарных и шлифо-
вальных работ. При выполнении токарных работ центры
типа, показанного на рис. 159, а, применяют главным
образом в качестве передних, устанавливаемых непосред-
ственно в шпиндель станка. При выполнении шлифоваль-
ных работ, а также токарных с особо высокой точностью
деталь устанавливают на два центра такого типа.
289
chipmaker.ru
Так называемый полуцентр (рис. 159, в) применяют
в тех случаях, когда подход инструмента к обрабатывае-
мой поверхности затруднен, например при подрезании
резцом или шлифовании торца детали, установленной
в центры. Обратный центр (рис. 159, г) применяют для
установки деталей, имеющих прямую коническую за-
точку. Неподвижные задние центры, являясь подшип-
никами скольжения, подвергаются большому износу и
нагреву. Для уменьшения трения центровые отверстия
в деталях необходимо заполнять смазкой, состоящей
из 65% тавота и солидола, 25% мела, 5% серы и 5% гра-
фита. При обработке деталей из твердых материалов
(закаленная сталь), а также в тех случаях, когда износ
центрового отверстия в детали не имеет значения, можно
применять центры, армированные наконечниками из
твердого сплава ВК8.
Рифленые центры (рис. 159, б и д) служат в качестве
установочно-поводковых устройств.
Вращающиеся задние центры (рис. 160) позволяют
производить обработку на высоких скоростях и обеспе-
чивают среднюю экономическую точность обработки на
токарных станках. В зависимости от размеров и формы
обрабатываемой детали, а также от величины радиальной
нагрузки применяют вращающиеся центры I, II и IIIтипов.
Типы I и II применяют для обработки валов. Конструк-
тивно они различаются размерами и расположением под-
шипников, позволяющих воспринимать различные ра-
диальные нагрузки. Радиальная нагрузка, допускаемая
центрами № 2 и 3, равна соответственно 60 и 100 кгс,
а для центров № 4 и 5 — соответственно 200 и 300 кгс.
Тип III, так называемый грибковый вращающийся
центр, предназначенный для обработки деталей, имею-
щих большие отверстия, по конструкции отличается от
типа II только измененной формой конической части ко-
нуса.
Поводковые устройства. Для передачи
вращения от шпинделя к обрабатываемой детали в
качестве поводковых устройств применяют хомутики
с отогнутым хвостовиком или чаще всего хомутики с пря-
мым хвостовиком. В первом случае отогнутый конец
хомутика входит в паз планшайбы, навернутой на конец
шпинделя, а во втором захватывается пальцем, закреплен-
ным на планшайбе. Для исключения вибрации при работе
с большими числами оборотов планшайба с пазом или
290
планшайба в сбире с пальцем должны быть сбалансиро-
ваны.
К недостаткам поводковых хомутиков, применяемых
при обработке валов, относятся: а) затраты времени на
Тип Т
Рис. 160. Вращающиеся центры:
тип I и II — для установки деталей по центровым отвер-
стиям; тип 1П *— для установки полых деталей
уставов, зажим и снятие хомутика; б) невозможность
выполнения обработки по всей длине вала.
Для устранения указанных недостатков существует
большое количество разнообразных конструкций повод-
ковых устройств, применение которых определяется се-
рийностью производства, формой и размерами вала и
требуемой точностью обработки. Например, при обработке
пустотелых валов, в качестве центрирующе-поводкового
устройства может быть применен рифленый передний
291
chipmaker.ru
центр. Захват детали и одновременное центрирование
производятся путем вдавливания детали в рифленую по-
верхность центра при перемещении пиноли задней бабки
вместе с задним центром. Недостатком установки при
помощи рифленого центра является повреждение отвер-
стия на торце детали, что вызывает необходимость под-
резки торца или расточки отверстия после обточки наруж-
ного диаметра.
При обработке ступенчатых валиков по упорам или
копиру невозможно выдержать точные размеры по длине
ступеней, так как заготовка имеет различные положения
Рис. 161. Поводковый плавающий передний центр
вдоль своей оси вследствие разной глубины центрового
отверстия, обращенного к переднему центру. В этом слу-
чае в качестве поводково-центрирующего устройства при-
меняют конструкцию с плавающим центром. Поводковый
плавающий передний центр показан на рис. 161. Устрой-
ство представляет собой корпус /, устанавливаемый в ко-
ническое отверстие шпинделя станка. В корпусе переме-
щается по скользящей посадке плавающий центр 2, по-
стоянно поджимаемый к сменному зубчатому диску 4
пружиной 3. Установку и закрепление детали производят
с помощью задней бабки, которая перемещает деталь
вместе с центром до тех пор, пока она не врежется в имею-
щиеся на торце диска 4 зубья. В данном случае зубья
выполняют функцию поводка и передаваемый ими вращаю-
щий момент вполне достаточен для многих видов обработки.
Образующиеся вмятины на торце обрабатываемой детали
при дальнейшей обработке можно удалить подрезкой или
зачисткой торца.
Токарные патроны применяют в основном
для закрепления деталей различной формы на токарных
и револьверных станках и в отдельных случаях при выпол-
нении фрезерных, сверлильных и других работ. Патроны
292
различают по количеству кулачков и конструкции
устройств, перемещающих кулачки для закрепления де-
тали.
По количеству кулачков патроны делят на двух- и
трехкулачковые — самоцентрирующие и четырехкулач-
ковые с независимым перемещением кулачков.
Двухкулачковые самоцентрирующие патроны при-
меняют для установки деталей, форма которых не удобна
для зажима в нормальных трехкулачковых патронах.
Рис. 162. Двухкулачковый самоцентрирующий патрон с пнев-
моприводом
Одна из конструкций двухкулачкового патрона с пнев-
моприводом показана на рис. 162. Патрон представляет
собой корпус 1, в котором установлены втулки 12 с за-
крепленной на ней гайкой 6, имеющей наклонные пло-
щадки А, рычаги 13 и основания 2 кулачков, несущих
сменные кулачки 4.
Обрабатываемая деталь закрепляется следующим
образом: при перемещении винта 10, соединенного со
штоком пневмопривода, в левую сторону гайка 6 повер-
тывает рычаги 13, которые, в свою очередь, перемещают
к центру основания 2 кулачков. Сменные кулачки 4,
непосредственно закрепляющие деталь, крепятся к осно-
ваниям 2 с помощью сухарей 3, устанавливаемых
в Т-образные пазы оснований кулачков.
. При обратном ходе штока пневмопривода, т. е. при его
перемещении в правую сторону, наклонные площадки
гайки 6 раздвигают кулачки, освобождая при этом деталь.
293
chipmaker.ru
Регулировку хода кулачков производят винтом 10
и гайкой 9, для чего необходимо вывернуть заглушку 5.
Для исключения нарушения регулировки хода кулачков
гайку 9 стопорят винтом 8, а положение винта 10 относи-
тельно корпуса фиксируют пружинным шариковым сто-
пором 11. Центрирование патрона при его установке на
планшайбе производят по выточке Б, а закрепление —
болтами 7.
Наибольшее распространение получили универсаль-
ные трехкулачковые самоцентрирующие патроны. Раз-
меры патронов определяются диаметрами их корпусов —
80; 100; 130; 160; 200; 250; 320; 400; 500 и 630 мм.
Высокопроизводительным и хорошо зарекомендовав-
шим себя в производстве является закрепление деталей
в самоцентрирующих трехкулачковых патронах с пневма-
тическим приводом. По конструкции такие патрсны под-
разделяют на рычажные, клиновые и клино-рычажные.
На рис. 163 приведена конструкция клинового патрона.
Патрон состоит из корпуса 1, в радиальных пазах которого
находятся основания кулачков 2 с рифленой поверх-
ностью для установки на требуемый размер сменных ку-
лачков 4. Крепление кулачков 4 осуществляется винтами 5,
ввертываемыми в сухари 3, входящие в Т-образные пазы
оснований кулачков. В центральном отверстии патрона
установлена муфта 7, имеющая пазы с углом Наклона 15°,
в которые входят выступы оснований кулачков. Муфта 7
через регулировочную гайку 8 соединяется винтом 10
со штоком пневмопривода и росле установки в требуемое
положение стопорится гайкой 9. При перемещении штока
и соответственно муфты 7 в осевом направлении кулачки,
скользя по наклонным пазам, получают радиальное пере-
мещение, зажимая или освобождая деталь.
Для смены кулачков необходимо снять защитную
втулку 6 и ключом, вставленным в шестигранное отвер-
стие муфты 7, повернуть последнюю против часовой
стрелки до упора уступа а в штифт 11. Защитная втулка 6
точно центрирована и имеет конусное отверстие для уста-
новки упоров, базирующих элементов, направляющих
втулок и -т. п.
Оправки. Оправками называются устройства,
предназначенные для установки деталей по имеющимся
в них каким-либо отверстиям: цилиндрическим, кони-
ческим, резьбовым и т. д. По форме оправки могут быть
цилиндрические, шлицевые, резьбовые и т. д. а по спо-
294
собу установки на станке делятся на центровые, т. е. уста-
навливаемые вместе с деталью в центры станка, и хвосто-
вые, устанавливаемые непосредственно в шпиндели станка.
На рис. 164 показана конструкция пневматической
оправки с гидропластом. Оправка состоит из планшайбы 1,
Рис. J63. Конструкция клипового пневматического патрон ч
Рис. 164. Пневматическая оправка с гидропластом
к которой винтами прикреплен точно сцентрированный
корпус оправки 2. На корпусе установлены упорное
кольцо 3 и тонкостенная втулка 5, закрепленная гай-
кой 6. При перемещении штока 9 пневмопривода давление
через плунжер 8 передается на гидропласт 4, при этом
происходит деформация втулки 5 и закрепление детали.
Винт 7 предназначен для удаления воздуха в момент за-
ливки гидропласта.
295
chipmaker.ru
Установку и закрепление деталей сложной формы не
всегда можно выполнить даже в четырехкулачковом па-
троне с самостоятельными кулачками, в таких случаях
установку производят на планшайбах, угольниках или
в специальных приспособлениях.. Планшайба представ-
ляет собой диск, имеющий 4—6 Т-образных канавок и
большое количество прорезей, расположенных в различ-
ных направлениях. Установку детали производят с ориен-
тированием ее по плоскости планшайбы, а выверку совпа-
дения оси обрабатываемой поверхности детали относи-
тельно оси шпинделя осуществляют с помощью рейсмуса,
индикатора, заднего центра и т. д. Деталь закрепляют
прихватами, для чего головки болтов устанавливают
в Т-образные- или другие пазы. Для обтачивания с одного
установа нескольких уступов или растачивания отверстий
с выдерживанием координат между ними применяют уни-
версальные угольники, позволяющие перемещать обра-
батываемую деталь в двух взаимно перпендикулярных
направлениях.
Приспособления для фрезерных работ. Наиболее рас-
пространенными в производстве являются различного
вида тиски: машинные, эксцентриковые, пневматические,
самоцентрирующие и др.
Машинные тиски с ручным винтовым зажимом состоят
из корпуса с закрепленной на нем одной губкой и второй
подвижной губки, перемещаемой с помощью винта. На
губках устанавливают сменные пластины, на рабочих
поверхностях которых для большей надежности закрепле-
ния деталей нанесена насечка. Пластины (сменные губки)
для увеличения срока службы подвергают закалке до
твердости HRC 42—45. В отдельных случаях, при уста-
новке деталей с чисто обработанными поверхностями,
устанавливают сырые (незакаленные) сменные губки или
применяют подкладки из цветных металлов.
Для установки и закрепления в тисках деталей, имею-
щих сложную форму, или для одновременного закрепле-
ния нескольких деталей применяют сменные губки,
устанавливаемые на торцовой или верхней плоскости
неподвижной или подвижной губки или одновременно на
обеих.
Для расширения технологических возможностей, что
особенно важно для штучного и мелкосерийного произ-
водства, применяют тиски с поворотом в одной или в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях.
296
Эксцентриковые тиски (рис. 165) применяют для за-
крепления деталей небольших размеров. Тиски состоят
из корпуса 1, неподвижной губки 3 и подвижной губки 2,
перемещающейся при повороте эксцентрика 4. Так как
ход эксцентрика обычно имеет небольшую величину, то
для установки деталей различных размеров стойку 5
с эксцентриком делают переставной. Для надежного за-
крепления стойки на верхней плоскости тисков и пло-
скости основания стойки нанесены рифления.
Рис. 165. Эксцентриковые тиски
Время на зажим деталей можно сократить применением
в тисках механизированных приводов. Наибольшее рас-
пространение имеют тиски с пневмоприводом, обеспечи-
вающим быстроту зажима, достаточную силу зажатия й
большие эксплуатационные удобства.
В большинстве конструкций станочных тисков с пнев-
моприводом для увеличения силы зажима применяют
различные системы рычагов, но при этом пропорционально
увеличению силы зажима уменьшается ход подвижной
губки. Поэтому, как правило, конструкции тисков пре-
дусматривают возможность регулирования положения
неподвижной губки в зависимости от размеров закрепляе-
мых деталей.
На рис. 166 показаны пневматические тиски модели
МТВ-250П с тарельчатыми пружинами.
В обычно применяемых конструкциях пневматических
тисков постоянство созданной силы зажима полностью
зависит от давления воздуха в сети. В зависимости от
297
chipmaker.ru
расхода воздуха в сети и в какой-то мере от его утечки
давление колеблется и прямо пропорционально влияет
на силу зажима. Кроме того, при внезапном прекращении
подачи воздуха обрабатываемая деталь освобождается и,
кроме поломки инструмента, возникает опасность для
работающего.
В тисках модели МТВ-250П зажим детали осуще-
ствляется при помощи тарельчатых пружин, а освобожде-
ние детали и отвод подвижной губки во .рремя установки
' Рис. 166. Пневматические тиски с тарельчатыми пружинами
новой детали — при помощи пневмопривода. Таким обра-
зом, развиваемая сила зажима (4500 кгс) постоянна по
величине и зависит только от тарельчатых пружин, при
этом падение давления воздуха в сети даже до нуля не
изменяет силы зажима.
Тиски состоят из основания 2, на котором установлен
поворотный корпус /; пневмопривода 3, узла клинового
усилителя, опирающегося на ролики; тяги 5; рыЧага 6;
неподвижной губки 9; подвижной губки 11 и регули-
ровочного винта 10. Зажим детали осуществляется та-
рельчатыми пружинами 8, перемещающими с помощью
винта 10 подвижную губку 11. Освобождение детали
происходит при подаче воздуха в нижнюю полость пневмо-
цилиндра, при этом поршень перемещает вверх клин 4,
который своей наклонной плоскостью сдвигает вправо
тягу 5, и связанный с ним рычаг 6, последний сжимает
тарельчатые пружины 8 и перемещает винт 10 и подвиж-
ную губку Ц. Установку подвижной губки 11 на размер
закрепляемой детали производят поворотом винта 10
298
рукояткой 12. Усилие зажима можно регулировать натя-
жением тарельчатых пружин винтом 7.
При выполнении работ, требующих постоянства поло-
жения оси симметрии относительно режущего инстру-
мента, применяют самоцентрирующие тиски. На рис. 167
показана конструкция самоцентрирующих тисков с руч-
ным винтовым зажимом.
Для установки дета-
лей различных разме-
ров применяют сменные
призмы 1, закрепляе-
мые непосредственно в
корпусе 2. Зажим де-
тали осуществляется
двумя рычагами 3, на
нижних концах кото-
рого установлены пла-
вающие гайки 5. Винт
4, имеющий на концах
правую и левую резьбу,
обеспечивает одновре-
менное схождение и рас-
хождение рычагов и,
следовательно, центрич-
ное'зажатие детали. Для
устранения осевого пе-
ремещения винта цен-
тральную часть его,
имеющую выточку, уста-
навливают в подшип-
ник 6.
Рис. 167. Самоцентрирующие тиски
В крупносерийном и массовом производстве приме-
няют аналогичную конструкцию самоцентрирующих
тисков, но с быстродействующим пневмоприводом. Для
быстрого вращения винт обычно снабжают зубчатым ко-
лесом, а рейку, находящуюся в зацеплении с зубчатым
колесом, связывают со штоком пневмопривода.
Многоместные и многопозиционные приспособления.
Повышение производительности за счет уменьшения по-
терь времени на врезание и перебег инструмента, а также
уменьшения вспомогательного времени можно достиг-
нуть одновременным закреплением и обработкой несколь-
ких деталей. Но при обработке мелких деталей время
на установку и закрепление их даже с применением мно-
299
chipmaker, ru
гоместных приспособлений составляет во многих случаях
величину, равную или даже большую машинного времени.
В таких случаях стремятся установку и закрепление де-
талей производить в специальных дополнительных при-
способлениях, называемых кассетами или обоймами.
В приспособлении закрепляют кассету с находящимися
в ней деталями и во время их фрезерования устанавливают
заготовки в другую кассету. По окончании обработки пер-
вую кассету снимают, а на ее место устанавливают вто-
рую кассету и т. д. При таком способе обработки вспомо-
гательное время перекрывается машинным, что позволяет
повысить производительность. Очевидно, что рациональ-
ного использования приспособлений с кассетами можно
достигнуть при условии, когда машинное время на обра-
ботку деталей больше или равно времени, потребному на
их установку и закрепление.
При обработке несколько различно расположенных
поверхностей детали (шлицы, многогранники й т. п.) при
одном ее установе и соответственно одном зажиме приме-
няют многопозиционные приспособления. К таким при-
способлениям относятся нормализованные делительные
головки и поворотные столы, являющиеся в индивидуаль-
ном и мелкосерийном производстве обязательной при-
надлежностью группы фрезерных станков. В других
видах производства чаще всего применяют специальные
делительные приспособления как с горизонтальной, так
и с вертикальной осью поворота.
Приспособления для сверлильных и расточных работ.
Объем оснастки, применяемой при выполнении сверлиль-
ных работ, является наибольшим по сравнению с любыми
другими видами работ. Это объясняется широким распро-
странением сверлильных работ, выполняемых на деше-
вых и удобных в эксплуатации сверлильных станках.
Расширение технологических возможностей простых по
конструкции сверлильных станков достигается примене-
нием различной оснастки, позволяющей производить свер-
ление отверстий с обеспечением точных координат рас-
положения их осей, зенкерование, нарезание резьб и ряд
других операций.
Всю применяемую при выполнении сверлильных работ
оснастку можно разделить на две группы: 1) группу так
называемой вспомогательной оснастки, предназначенной
для установки и закрепления режущего инструмента, и
2) группу приспособлений для установки и закрепления
000
деталей с обеспечением определенной ориентации их от-
носительно режущего инструмента.
Вспомогательная оснастка. Способы закрепления ре-
жущего инструмента при выполнении сверлильных работ
на сверлильных станках определяются конструкцией
хвостовой части инструмента. Режущий инструмент
с конусными хвостовиками устанавливают непосредственно
в шпиндель, имеющий в зависимости от модели станка
конус Морзе от № 1 до 6. В тех случаях, когда необхо-
димо установить инструмент, имеющий номер конуса
Морзе меньше, чем номер конуса в шпинделе станка, при-
меняют переходные втулки.
При закреплении режущего инструмента с цилиндри-
ческим хвостовиком применяют трехкулачковые свер-
лильные патроны (ГОСТ 8522—70), установленные на
оправку, имеющую хвостовик с соответствующим номером
конуса Морзе или специальные цанговые патроны.
Операции, в которых предусматривается последова-
тельное выполнение нескольких переходов, например,
сверление с последующим зенкерованием и развертыва-
нием; сверление и нарезание резьбы и т. п., производят,
меняя при каждом переходе режущий инструмент. При
обычном способе смены инструмента путем выбивания
его клином затрачивают значительное вспомогательное
время. Более производительным является применение
быстросменных патронов, позволяющих быстро сменить
инструмент во многих случаях без остановки вращения
шпинделя станка.
Плавающие патроны. При развертывании отверстий
или нарезание резьбы метчиками практически невозможно
обеспечить установку деталей с точным их центрированием
относительно жестко закрепленного инструмента. Воз-
никающие при этом погрешности геометрической формы
и «разбивка» отверстия еще более увеличиваются за счет
биения шпинделя станка и патрона для крепления инстру-
мента. Поэтому развертывание точных отверстий и наре-
зание резьб производят с установкой режущего инстру-
мента в самоустанавливаюшихся (плавающих) патронах.
На рис. 168, а и б показаны простейшие конструкции
качающихся шарнирных патронов. Шарнирное крепле-
ние державки 1 к корпусу патрона 2 и заранее предусмо-
тренные конструктивные зазоры позволяют режущему
инструменту самоустанавливаться по Отверстию детали.
На рис. 168, в показана конструкция шарикового плаваю-
301
chipmaker.ru
щего патрона. Патрон состоит из корпуса 1, в котором
устанавливают хвостовик 2 с упорным подшипником 3,
поводок 4 и державку для инструмента 6. На верхнем и
нижнем торцах поводка патрона выполнены радиусные
пазы, расположенные перпендикулярно друг к другу,
на торцах хвостовика и державки также имеется по одному
радиусному пазу. В собранной конструкции два ряда ша-
Рис. 168. Самоустанавливающиеся патроны:
а и б — с шарниром; в — с ведущими шариками
риков 5, соединяющих поводок с державкой и хвостови-
ком, позволяют смещаться державке с инструментом
во всех перпендикулярных к оси направлениях.
При нарезании резьб в глухих отверстиях на станках
трудно обеспечить точное совпадение момента окончания
нарезания резьбы и реверсирования вращения шпинделя.
Поэтому для нарезания резьб в глухих отверстиях при-
меняют различные конструкции патронов, позволяющих
выключать вращение метчика при его перегрузке или
в тот момент, когда метчик дойдет до дна отверстия.
Револьверные и многошпиндельные головки. Получить
отверстия несколькими инструментами, например свер-
лом, зенкером и разверткой, можно двумя принципиально
различными способами:
302
1) путем преобразования каждого перехода в само-
стоятельную операцию. Недостатком такого способа обра-
ботки является увеличение количества установок и закреп-
лений деталей при выполнении каждой операции, а также
возможность нарушения точности за счет погрешности
каждой новой установки;
2) последовательной обработкой каждого отверстия
в детали несколькими инструментами при одном установе
и закреплении ее в приспособлении.
Последовательную обработку отверстий можно вы-
полнить на многошпиндельном сверлильном станке,
в каждом шпинделе которого закрепляют соответствую-
щий инструмент и тем самым исключают необходимость
смены инструмента при выполнении каждого перехода.
Недостатками обработки на многошпиндельных станках
являются необходимость перемещения приспособления
с деталью от одного шпинделя к другому, неполное исполь-
зование станка по времени, так как при работе одного
шпинделя другие не работают, большая занимаемая пло-
щадь и большая стоимость по сравнению с одношпиндель-
ными станками.
Во многих случаях более производительно и эко-
номично преобразование одношпиндельных станков
в многошпиндельные путем применения револьверных
головок.
На рис. 169 показана простая и надежная в работе
конструкция шестишпиндельной головки с ручным позо-
ротом. Револьверную головку устанавливают на пиноли
шпинделя сверлильного станка и закрепляют винтом 2,
стягивающим разрезную часть корпуса /. Вращение от
шпинделя станка на один из шпинделей головки пере-
дается при помощи установленной на шпинделе насадки 3,
связанной шпонкой с подпружиненной двухкулачковой
муфтой 4.
Для поворота револьверной головки с инструментами
курок 5 отжимают вверх, при этом через систему рычагов
одновременно происходят подъем кулачковой муфты 4,
выключающей вращение инструментального шпинделя 7
с установленным на нем патроном, и оттягивание фикса-
тора 6. После поворота револьверной головки 8 вручнук)
курок отпускают и фиксируют новое положение головки,
а кулачковая муфта 4 под действием пружины входит
в зацепление с кулачками инструментального шпинделя
и передает ему вращение.
303
chipmaker.ru
Параллельную обработку нескольких отверстий оди-
наковыми или разными инструментами осуществляют
с применением многошпиндельных головок.
При параллельно-последовательной обработке с при-
менением многошпиндельных головок можно использо-
вать разные инструменты для одних и тех же отверстий.
Например, сверление, зенкерование и развертывание
Рис. 169. Револьверная головка
к сверлильному станку
четырех отверстий в детали можно выполнить с помощью
трех головок и приспособлений, установленных на пово-
ротном столе станка.
На рис. 170 показана четырехшпиндельная головка,
предназначенная для одновременного сверления четырех
отверстий с расстоянием между осями L и I. Головка со-
стоит из трех основных узлов: корпуса 1 со смонтирован-
ными в нем шпинделями, кондукторной плиты 2 и осно-
вания 4. При рабочем движении головки, установленной
на пиноли сверлильного станка, кондукторная плита пере-
мещается по колонкам 3 и усилием пружин закрепляет
деталь. Деталь базируется по установочному пальцу 5
и опорам 6.
Кондукторы. Кондукторами называют приспособления,
при помощи которых обеспечивается точное расположение
304
Рис. 170. Четырехшпиндельная сверлильная головка
305
chipmaker.ru
координат осей обрабатываемых отверстий относительно
базовых поверхностей детали. В качестве направляющих
для режущего инструмента применяют различные кондук-
торные втулки. Конструкции кондукторов определяются
формой и размерами деталей, а также видом производства.
Проектирование и изготовление специальных кондук-
торов, предназначенных для выполнения только одной
определенной операции, экономически целесообразно
в крупносерийном и в некоторых случаях в серийном про-
изводстве. В мелкосерийном и серийных производствах
стремятся применять простейшие или типовые конструк-
ции, требующие минимального количества специальных
деталей для наладки на заданную работу.
Одной из наиболее распространенных типовых кон-
струкций являются скальчатые кондукторы, применяе-
мые для обработки отверстий в различных деталях. Лю-
бая конструкция скальчатого кондуктора имеет постоян-
ный и сменный узлы. Постоянный нормализованный узел
состоит из корпуса, направляющих скалок, кондукторной
плиты и механизма перемещения скалок с кондукторной
плитой. Сменный узел состоит из установочных деталей,
определяющих положение обрабатываемой детали, и
сменных плит с кондукторными втулками.
По конструкции механизма перемещения верхней плиты
все скальчатые кондукторы делят на реечные, кулачковые
и пневматические, а по способу фиксирования плиты
в крайних положениях, т. е. при установке детали и во
время ее обработки, — на клиновые, пружинные, роли-
ковые и пневматические.
На рис. 171 показана конструкция консольного скаль-
чатого кондуктора с реечно-конусным механизмом. Кон-
дуктор состоит из корпуса 1, в отверстиях которого пере-
мещаются три скалки, соединенные с верхней сменной
плитой 2 гайками 4. Две крайние скалки 10 являются на-
правляющими, а средняя скалка 3 предназначена для
перемещения верхней плиты. Для этой цели часть скалки 3
выполнена в виде рейки с наклонными под углами 45°
зубьями, такие же наклонные зубья имеет зубчатый ва-
лик 9. При повороте рукоятки 11, соединенной с валиком 9,
перемещается скалка 3 и вместе с ней плита 2. Для фикси-
рования крайних положений плиты валик 9 и втулка 12
имеют конусные участки, а в корпусе выполнены соответ-
ствующие конусные отверстия. Деталь закрепляют пово-
ротом рукоятки 11, при этом скалка перемещается до
306
соприкосновения верхней плиты с деталью. При дальней-
шем нажиме на рукоятку наклонные зубья валика сме-
щают его влево до тех пор, пока не произойдет заклини-
вание конусной части валика в конусном отверстии кор-
пуса. Для освобождения детали и фиксирования плиты
в верхнем положении рукоятку поворачивают в обратном
Рис. 171. Скальчатый кондуктор
направлении, при этом за счет наклона зубьев горизон-
тальная составляющая реакции зуба изменит направле-
ние, произойдет расклинивание конусов и плита может
быть поднята вверх. По достижении верхнего крайнего
положения, ограничиваемого шпонкой, зубчатое колесо
сместит валик вправо и произойдет заклинивание конус-
ной части валика с конусной частью гайки.
Наладка, как показано на рис. 171, состоит из устано-
вленной на корпусе призмы 7 с упором 8 и кондукторных
втулок 6 и 5.
307
chipmaker.ru
ДЛЯ
Рис. 172. Сборное приспособление
фрезерования платиков кронштейна
Универсально-сборочные приспособления (УСП). Мно-
гообразие форм и размеров деталей измерительных при-
боров требует при их изготовлении в условиях штучного
и мелкосерийного производства большого количества
приспособлений, что во многих случаях приводит к отказу
от их применения и введению трудоемких работ по раз-
метке и накерниванию. Для обработки деталей без приме-
нения специальных приспособлений инженерами Кузне-
цовым В. С. и Пономаревым В. А. в 1947 году была раз-
работана система уни-
версально-сборных при-
способлений (УСП). Си-
стема УСП основана на
том, что любое при-
способление состоит из
ряда узлов и деталей,
например:	корпусов,
опор, зажимов и т. д.,
скомпонованных при
помощи крепежных де-
талей воедино.
Система универсаль-
но-сборных приспособ-
лений представляет со-
бой набор большого
количества разнообраз-
ных деталей, из кото-
рых можно собрать раз-
обработки детали с по-
последние разбирают и
раскладывают в мастерской УСП по соответствующим
группам, из которых вновь собирают другие приспособ-
ления.
Комплект УСП состоит из набора разнообразных дета-
лей: корпусов, опор, стоек, прихватов, фиксаторов и т. д.,
изготовленных из высококачественной стали. Все детали
термически обработаны до высокой твердости, что обеспе-
чивает высокую износостойкость и продолжительность
срока службы. Основные элементы деталей изготовлены
с высокой точностью, что обеспечивает при их сборке ми-
нимальные накопленные погрешности.
Для сборки малогабаритных приспособлений и обра-
зования оборотного фонда комплект деталей УСП состав-
ляет более 4000 шт. Очевидно, что для небольших заводов
личные приспособления. После
мощью таких приспособлений
308
иметь такой комплект УСП экономически нецелесообразно,
поэтому организованы базы проката, обслуживающие
заводы в пределах определенного района. Базы проката,
получив заказ, по чертежу детали или непосредственно
по детали собирают приспособление, которые заказчик
может использовать с оплатой за время его эксплуатации.
Несмотря на высокую стоимость и некоторые неудоб-
ства в эксплуатации, вызванные сравнительно большой
массой, недостаточной компактностью и затруднениями
в подводе режущего инструмента, УСП нашли широкое
применение в промышленности и в особенности при выпол-
нении сверлильных работ. Основными преимуществами
УСП являются резкое сокращение сроков подготовки
производства, так как отпадает проектирование и изго-
товление приспособлений, а время на сборку УСП со-
ставляет всего 1—3 ч; снижение стоимости оснащения
технологического процесса и трудоемкости изготовления
деталей машин и приборов.
Приспособление для фрезерования платиков крон-
штейна, собранное из деталей УСП, показано на рис. 172.
Приспособление состоит из плиты 1, на которой для уста-
новки обрабатываемой детали 5 смонтированы три опоры 4.
В горизонтальной плоскости деталь базируется на непод-
вижной призме 7, закрепленной на угольнике 8, и под-
вижной призме 3, установленной на блоке опор 2. Зажим
детали осуществляют прихватом 6.
chipmaker.ru
Глава IV
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ РАБОТ
В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ И ПРИБОРОВ
1. ТЕХНОЛОГИЯ ДОВОДОЧНЫХ РАБОТ
Доводкой называют технологическую операцию, обес-
печивающую получение наивысшей точности и класса
чистоты поверхности, а также правильную геометриче-
скую форму обрабатываемых поверхностей деталей.
В производстве измерительных инструментов и деталей
приборов доводку широко применяют в качестве отделоч-
ной операции, так как она обеспечивает 10—14-й классы
чистоты поверхности и любую точность в пределах воз-
можности оценки размеров существующими измеритель-
ными приборами. Например, при серийном изготовлении
плоскопараллельных концевых мер длины размеры по-
лучают в пределах допусков от 0,00007 до 0,0001 мм,
очевидно, при индивидуальной обработке точность может
быть еще выше.
Доводка является также основным способом обработки,
обеспечивающим условия притираемое™, т. е. сцепление
поверхностей друг с другом. Например, притираемое™
концевых мер при сборке их в блоки обеспечивается
только при достижении 14-го класса чистоты, что выпол-
няется только доводкой.
Доводку применяют только для стальных деталей тер-
мически обработанных до высокой твердости. Получить
высокий класс чистоты при доводке деталей, имеющих
низкую твердость после закалки, практически чрезвы-
чайно трудно, а зеркальный блеск — вообще невозможно.
На машиностроительных заводах, не специализирую-
щихся по обработке деталей с высокой точностью, а иногда
и в технической литературе операцию доводки называют
притиркой. Надо сказать, что доводка не имеет никакого
отношения к так называемой операции «притирка». Под
притиркой обычно понимают припассовку поверхности
310
одной детали к поверхности другой с помощью абразивных
или абразивно-полирующих материалов. Доводку всегда
выполняют на притирах, форма которых является обрат-
ной копией формы детали, а для снятия слоя металла по-
верхность притира шаржируют абразивными порошками
или при применении притиров из твердых материалов
применяют различные абразивно-полирующие пасты.
Кроме того, в отличие от притирки, применяемой для об-
работки любых материалов, доводка поверхностей дета-
лей измерительных приборов, участвующих в измерении
или перемещении и изготовленных из незакаленной стали,
чугуна или других материалов, имеющих низкую твер-
дость, вообще недопустима. Это объясняется тем, что воз-
можное насыщение доводимой поверхности детали абра-
зивами (шаржирование) вызовет повышенный износ со-
прягаемой детали.
Величина припуска, оставляемого на доводку, должна
быть минимальной, поэтому к шлифованию поверхностей
деталей, производимому перед доводкой, предъявляют
высокие требования к классу чистоты поверхности, гео-
метрической форме, точности и отсутствию прижогов.
Погрешности геометрической формы как плоских, так и
цилиндрических деталей, полученные после шлифования,
исправить доводкой трудно, а во многих случаях и невоз-
можно. Наличие прижогов исключает получение каче-
ственной поверхности, так как удалить прижоги или
отпущенный слой довсдкой невозможно.
Сущность процесса доводки заключается в относи-
тельном перемещении обрабатываемой детали по притиру
или, наоборот, притира по детали. При этом слой металла
с поверхности детали снимается либо кристаллами абра-
зива, удерживаемыми притиром, либо различными абра-
зивно-полирующими материалами или пастами.
Доводку по применяемым абразивно-полирующим ма-
териалам делят на два вида: механическую и химико-
механическую.
Механическая доводка (микропорошками). Сущность
механической доводки заключается в следующем: если
зерна абразивного порошка расположить между двумя
притцрами, то при перемещении одного из них по другому
происходит вдавливание зерен в поверхность притиров.
Внедрение в поверхность притира абразивных зерен на-
зывают шаржированием. Поверхность притира после шар-
жирования представляет собой режущий инструмент,
311
chipmaker.ru
образованный большим количеством абразивных зерен,
острия которых выступают из поверхности притира на
незначительную величину. При перемещении обрабаты-
ваемой детали по притиру с нее снимается слой металла,
толщина которого зависит от величины выступающих
острий зерен и от давления, оказываемого на деталь при
доводке. В свою очередь, величина выступающих острых
граней зерен зависит от величины зерен исходного абра-
зивного порошка, а удельное давление зависит от требуе-
мого качества доводки и принимается в пределах от 1,2
до 1,6 кгс/см2.
При сохранении давления на деталь в течение всего
периода доводки удельное давление является переменной
величиной, так как в начале доводки обрабатываемая
деталь соприкасается с поверхностью притира только
своими неровностями и контактное давление на абразив-
ные зерна высокое. По мере удаления неровностей и уве-
личения площади соприкосновения притира с деталью
давление на зерна уменьшается, а следовательно, умень-
шается и величина снимаемого слоя металла. К концу
доводки абразивные зерна удаляют только тончайшие
слои металла, обеспечивая требуемый класс чистоты по-
верхности. Придание требуемой геометрической формы
и точных размеров обрабатываемой детали производят
притиром, поэтому последний должен быть выполнен в зер-
кальном изображении, т. е. быть обратной копией формы
обрабатываемой поверхности детали.
Химико-механическая доводка (пастами). Из ряда
теорий, по-разному объясняющих сущность химико-ме-
ханической доводки, наиболее обоснованной и нашедшей
практическое подтверждение следует считать теорию, раз-
работанную академиком Гребенщиковым И. В. Теорети-
ческое объяснение процесса химико-механической доводки
по этой теории заключается в следующем. Поверхность
металла всегда покрыта тончайшей пленкой окислов,
имеющих высокую твердость. Под воздействием химиче-
ских веществ, входящих в состав паст, эта пленка как бы
размягчается и при движении притира срывается зернами
полирующего порошка. Обнажившаяся часть поверх-
ности металла вновь окисляется, вступает в химическое
взаимодействие, и процесс повторяется, причем металл
удаляется в первую очередь с вершин выступов. Теоре-
тически после удаления выступов пленка снимается~'ров-
ным слоем со всей поверхности доводимой детали, и про:
312
цесс автоматически прекратится, если не будет увеличено
давление. Применяя различные химические элементы и
полирующие порошки, можно изменять величину снимае-
мой пленки и тем самым регулировать производительность.
Действие различных паст, в том числе и паст ГОИ
(Государственного оптического института), основано на
этой теории; стеариновая и олеиновая кислоты способ-
ствуют образованию мягкой пленки, а порошки окиси
хрома, содержащие следы серы, удаляют ее.
Материал притиров. К материалам для изготовления
притиров любой формы и назначения предъявляют два
противоположных требования: 1) поскольку поверхность
притира при доводке участвует в работе, то для умень-
шения его износа и сохранения правильной геометри-
ческой формы твердость материала притира должна быть
наиболее высокой; 2) материал притира должен быть мак-
симально мягким, так как при этом условии легче про-
извести шаржирование, а зерна абразива надежно удер-
живаются в поверхности притира. Второе условие осо-
бенно важно при шаржировании притиров крупнозерни-
стыми абразивными порошками, так как с увеличением
зерен требуются большие усилия для вдавливания их
в поверхность притира.
Для изготовления притиров применяют чугун, мягкую
сталь, бронзу, медь, стекло. Выбор того или иного мате-
риала для притиров производят в каждом отдельном слу-
чае с учетом формы и размеров обрабатываемой поверх-
ности детали, способа доводки и применяемых абразивно-
полирующих материалов.
Наиболее распространенным материалом притиров яв-
ляется серый чугун, обеспечивающий хорошую шаржи-
руемость и обладающий высокой износостойкостью. Каче-
ство отливок, химический состав, твердость и структура
чугуна имеют большое значение для доводочных работ.
Чугун с перлитовой структурой более твердый и износо-
стойкий, поэтому его применяют в тех случаях, когда
требуется сохранить длительное время сложный профиль
притира. В этом случае некоторое увеличение трудоемко-
сти доводочных работ компенсируется уменьшением вре-
мени на восстановление изношенного профиля притира
и главное обеспечивает правильную геометрическую форму
обрабатываемой детали. Из перлитового чугуна изго-
товляют притиры для доводки профильных калибров,
резьбовых калибров-колец и т. п.-
3'3
chipmaker.ru
Чугун с ферритовой структурой является самым мяг-
ким, шаржируется хорошо, но обладает низкой износо-
стойкостью.
Наилучшим материалом притиров является серый
чугун с феррито-перлитовой структурой и с наличием
фосфидной эвтектики. Установлено, что мелкие включения
фосфидной эвтектики вследствие высокой ее твердости
(примерно в 5—8 раз тверже, чем перлит, и в 2 раза тверже
закаленной стали) обладают абразивными свойствами и
ускоряют процесс доводки. Участие в процессе доводки
сетки фосфидной эвтектики объясняется также тем, что
она как более твердая всегда выступает на поверхности
притира, так как в процессе подготовки последнего к ра-
боте более мягкие структурные составляющие чугуна
снимаются абразивными порошками быстрее. Кроме уско-
рения процесса доводки, наличие фосфидной эвтектики на
поверхности притира обеспечивает большее уплотнение
металла на поверхности доводимой детали, что, в свою
очередь, повышает твердость ее поверхностного слоя.
Изготовление отливок притиров из серого чугуна с
фосфидной эвтектикой является вследствие особенностей
технологии литейного производства очень трудной задачей.
Поэтому чаще всего применяют притиры из серого чугуна
с феррито-перлитовой структурой, имеющие твердость
НВ 160—180. Пригодность притиров для выполнения
доводочных работ, в том числе и наличие механических
включений, вызывающих царапины на поверхности де-
тали, устанавливают путем опробования и отбора прити-
ров из партии отливок.
Стальные притиры, даже изготовленные из мягкой
отожженой стали, плохо поддаются шаржированию, поэ-
тому применяются только в тех случаях, когда невоз-
можно использовать притиры из чугуна. Например, до-
водку резьбовых колец мелких размеров производят при-
тирами из стали, так как чугунные притиры применять
невозможно вследствие их хрупкости.
Притиры из цветных металлов применяют только
в индивидуальном производстве при необходимости по-
вышения класса чистоты поверхности на деталях типа
валов, при этом обработку производят на обычных токар-
ных станках притиром в виде разрезной втулки, поджи-
маемой в процессе доводки специальным жимком.
Для окончательной отделки поверхности детали с по-
лучением зеркального блеска иногда применяют притиры
314
из зеркального стекла или стекла марки «Пирекс». Сте-
клянные притиры невозможно шаржировать абразивными
порошками любой зернистости, поэтому доводку на них
производят, применяя различные пасты.
Абразивно-полирующие материалы. В соответствии
с двумя способами доводки все абразивно-полирующие
материалы делят на две группы: твердые и мягкие
(пасты).
К твердым относятся все абразивно-полирующие ма-
териалы, обладающие чисто абразивными свойствами и
определенной стойкостью. Абразивная способность раз-
личных материалов определяется величиной снимаемого
слоя металла при одних и тех же условиях, а стойкость
определяется величиной снимаемого металла до момента
износа абразивных зерен. Абразивная способность и стой-
кость зерен зависят от принятого абразивного материала
и его твердости.
При выполнении доводочных работ в качестве абразив-
ных материалов применяют электрокорунд нормальный
(Э1—Э5), электрокорунд белый (ЭБ7—ЭБ9), монокорунд
(Мб—М8), электрокорунд титанистый (ЭТ), карбид крем-
ния зеленый (К36—К.39) и карбид бора (КБ).
Для предварительной доводки стальных закаленных
деталей применяют электрокорунд нормальный, а для
окончательной доводки — электрокорунд белый. Приме-
нение электрокорунда обеспечивает высокую производи-
тельность, а вследствие благоприятной формы его зерен
достигается хорошее качество отделки поверхности.
Монокорунд и электрокорунд титанистый являются
новыми материалами, обладающими значительно большей
стойкостью по сравнению с электрокорундом и, следова-
тельно, повышенной производительностью. По данным
Московского инструментального завода «Калибр», замена
электрокорунда для доводки концевых мер длины электро-
корундом титанистым позволила повысить устойчивость
технологического процесса.
Карбид кремния по сравнению с электрокорундом
обладает большей твердостью, но вследствие хрупкости
быстро разрушается, что ведет к снижению производи-
тельности.
Карбид бора по своей твердости уступает только алма-
зам и обеспечивает высокую производительность, но по
качеству отделки поверхности значительно уступает элек-
трокорундам.
315
chipmaker.ru
Карбид кремния, карбид бора и алмазные порошки
в основном применяют при доводке твердых сплавов.
Достижение высокого класса чистоты поверхности при
доводке зависит не только от подбора зернистости абра-
зивных зерен и их тщательного шаржирования в поверх-
ность притира, но и от вида и количества смазки. В каче-
стве смазки применяют смесь из керосина и стеарина.
Вязкость этой смеси и ее количество оказывают большое
влияние на выполнение доводочных работ; при большой
вязкости, а следовательно, и при большой толщине сма-
зочной пленки процесс замедляется, так как острия абра-
зивных зерен не касаются доводимой поверхности детали.
При отсутствии смазки, кроме резания, происходит сухое
трение, в результате чего возникают надиры, а вследствие
нагрева поверхность детали приобретает специфический
оттенок, отличный от зеркального блеска.
К мягким абразивно-полирующим материалам (пас-
там), применяемым при доводке, относятся окись xpoMaj
окись железа и различные пасты. Окись хрома в виде
порошков используют сравнительно редко, а окись же-
леза (крокус) применяют в основном для полирования
оптических стекол.
Из существующих паст наибольшее распространение
получили пасты ГОИ. Одной из основных составляющих
паст ГОИ является окись хрома, прокаленная вместе
с серой.
В процессе прокаливания окиси хрома вместе с серой
большая часть последней выгорает, а оставшиеся частицы
образуют вместе с окисью хрома полирующие зерна. Тем-
пература прокаливания определяет абразивно-полирую-
щую способность хрома, а следовательно, и пасты. Чем
выше температура прокаливания, тем выше абразивно-
полирующая способность хрома.
Абразивно-полирующую способность паст условно оце-
нивают по слою металла в микрометрах, снимаемому со
стальной детали при перемещении ее по притиру на длине
пути в 40 м с применением данной пасты.
Пасты ГОИ выпускают трех сортов: 1) грубая паста
темно-коричневого цвета с абразивно-полирующей спо-
собностью от 17 до 35 мкм, содержащая окись хрома,
прокаленную вместе с серой при температуре 1600° С;
2) средняя паста темно-зеленого цвета с абразивно-поли-
рующей способностью от 7 до 16 мкм и температурой
прокаливания 1200°С; 3) тонкая паста светло-зеленого
316
цвета с абразивно-полирующей способностью от 1 до 7 мкм
и температурой прокаливания 600° С. Состав паст ГОИ
приведен в табл. 10.
Таблица 10
Химический состав паст ГОИ
Сорт пасты	Компоненты в %						
	Окись хрома	Жидкое стекло	Стеарин 		Олеино- вая ки- слота	Керосин	Сода	Расщеп- ляющий жир
Г рубая		8!	2	10	—	2	—	5
Средняя 		76	2	10	——	2	—	10
Тонкая		74	1,8	10	2	2	0,2	10
В производстве измерительных инструментов пасты
для доводочных работ применяют ограниченно, так как
зерна окиси хрома, имея низкую твердость, быстро сми-
наются, замедляя процесс. Поэтому пасты используют
в основном только при ручной доводке, предусматриваю-
щей получение зеркального блеска на поверхности детали
при помощи притиров из твердых материалов и чаще всего
из - стекла.
Доводка плоскостей. Ручную доводку плоскостей де-
талей производят на плоских доводочных плитах, поверх-
ность которых шаржируется абразивным порошком зер-
нистости, соответствующей требуемому классу чистоты
поверхности. Обрабатываемая деталь под давлением рук
перемещается по плите, при этом направление движения
ее для равномерного износа плиты необходимо периоди-
чески изменять. Как указывалось ранее, форма детали
зависит от формы притира, поэтому подготовка плит
с максимальным обеспечением их плоскосности является
одним из основных условий качественной доводки пло-
скостей.
Подготовка доводочных плит к работе заключается
в притирке их плоскостей друг к другу, при этом наивыс-
шая плоскостность достигается путем притирки по методу
удвоения ошибок (метод трех плит), являющемуся наи-
более надежным и точным. Притирку трех тщательно шли-
фованных плит одинакового размера производят в следую-
щей последовательности (рис. 173): 1) притирают до пол-
ного соприкосновения друг с другом две плиты 1 и 2
(рис. 173, /), в этом случае поверхности плит могут быть
317
chipmaker.ru
сферическими, т. е. одна плита может быть выпуклой,
а другая вогнутой; 2) для получения правильной геоме-
трической формы, т. е. плоскости, вводят третью плиту 3
(рис. 173, II), которую притирают к одной из двух плит,
например к плите 1; 3) притирают плиты 2 и 3
(рис. 173, III). Так как обе плиты были притерты к плите 1,
то их поверхности имеют одинаковую выпуклость или
вогнутость. При наложении плит 2 и 3 друг на друга откло-
Рис. 173. Притирка доводочных плит по методу удвоения
ошибок
нения 6Z каждой из них от геометрической плоскости АВ
будут одинаковыми, а между плитами погрешность равна
удвоенной величине б2. После притирки погрешности зна-
чительно уменьшаются, но вследствие возможного нерав-
номерного снятия металла с каждой плиты, форма их
поверхности также получается сферической (рис. 173, IV);
4) к любой из плит, например к плите /, притирают плиту 2
(рис. 173, V); 5) притирают плиту 1 к плите 3 (рис. 173, VI),
при этом величина удвоенной погрешности 26г умень-
шается, но также возможно получение сферических по-
верхностей на плитах 1 и 3 (рис. 173, VII,) 6) притирают
плиты 1 и 2 (рис. 173, VIII).
В зависимости от требуемой точности притирку плит
продолжают в указанной последовательности. Удвоенные
погрешности все время уменьшаются, и геометрическая
форма плит приближается к теоретической плоскости АВ.
318
Притирку плит вручную (рис. 174) производят
путем возвратно-поступательного движения и одновре-
менного вращения верхней плиты относительно нижней.
Зернистость абразив-
ных порошков прини-
мают обычно в пределах
от М14 до М5, а для
смазки используют ке-
росин и стеарин. В про-
цессе притирки проис-
ходит шаржирование
плит, и после удаления
излишков абразива и
промывки плит бензи-
ном их можно считать
готовыми к работе. Для
работ с особо высокими
требованиями к каче-
Рис. 174. Притирка доводочных плит
вручную
ству отделки поверхно-
стей деталей плиты
шаржируют более мел-
козернистыми абрази-
вами.
Притирка плит вруч-
ную является физически
тяжелой и трудоемкой
работой, поэтому для
механизации притирки
применяют специаль-
ные станки. Станок для
притирки плит кон-
струкции Е. С. Жда-
нова показан на рис.
175. Принцип работы
станка заключается в
создании сложной тра-
ектории движения плит
относительно друг дру-
Рис. 175. Станок для механической
притирки доводочных плит
га за счет медленного
вращения нижней пли-
ты и перемещения верх-
ней плиты при помощи эксцентриков. Притирка на станке
обеспечивает плоскостность плит в пределах 0,003—
0,005 мм. При более высоких требованиях к плоскостности
319
chipmaker.ru '
после механической производят ручную притирку также
по методу трех плит.
В процессе эксплуатации доводочных плит происходит
затупление абразивных зерен, вследствие чего замед-
ляется процесс доводки и возможно появление надиров
на доводимых поверхностях. Работоспособность плит
восстанавливают дополнительным шаржированием по ме-
тоду трех плит.
Ниже показана примерная зависимость между классом
чистоты поверхности деталей после доводки и зернисто-
стью применяемых для шаржирования абразивных по-
рошков.
Зернистость аб- разивных по- рошков	М14	М10	М5	М3	Ml—М2
Класс чистоты	V10	VII	V12	V13	V14
Для получения высоких классов чистоты поверхности
с одновременным обеспечением высокой производитель-
ности доводку необходимо производить в несколько опе-
раций, последовательно применяя плиты, шаржирован-
ные различными порошками.
Механизация доводки плоскостей деталей. Снизить
трудоемкость доводочных работ, облегчить условия труда
и повысить качество доводки плоских деталей можно за
счет механизации доводочных работ. Для механизации
доводочных работ создан ряд станков, позволяющих обра-
батывать как плоские, так и цилиндрические поверхности.
Принцип работы всех доводочных станков независимо
от их конструкции в основном одинаков и основан на
неповторяемости пути детали, т. е. создания такой слож-
ной траектории пути перемещения детали по притиру,
при котором исключалось бы повторение ее движения
по одному и тому же месту. Как исключение, повторяемость
может быть допущена через большое количество движений
по другим местам притира. Сложное движение детали по
притиру позволяет получить высокий класс чистоты по-
верхности и обеспечивает равномерный износ притира,
а следовательно, и правильную геометрическую форму
детали.
320
Механическая доводка одновременно двух параллель-
ных плоскостей осуществляется на станках, работа кото-
рых основана на протаскивании деталей между двумя
притирами. По конструкции все доводочные станки делят
на три вида: 1) станки с вращающимися или неподвиж-
ными дисками-притирами и эксцентричным перемещением
обоймы с деталями; 2) станки с прямоугольными плитами-
притирами и прямолинейным движением деталей и
3) станки с подвижными плитами-притирами.
Детали
а — положение верх-
него притира в мо-
мент установки дета-
лей; б — схема ра-
боты станка
Рис. 176. Доводка
иа станке с дву-
мя вращающимися
притирами и экс-
центричным дви-
жением обоймы с
деталями:
Наиболее распространены и производительны станки
с двумя вращающимися в разные стороны дисками-при-
тирами. Как следует из рис. 176, б, рабочим движением
является вращение притиров 1, а обойма 2 вместе с дета-
лями при помощи двух эксцентриков осуществляет коле-
бательное движение. Нижний притир устанавливают не-
посредственно на столе, а верхний притир прикрепляют
к фланцу шпинделя станка. Для удобства установки
и снятия обрабатываемых деталей кронштейн станка
вместе со шпинделем может быть поднят и повернут
(рис. 176, а). Фланец вместе с прикрепленным к нему
верхним притиром соединяют со шпинделем при помощи
шарнира, что позволяетпритиру самоустанавливаться и тем
самым равномерно распределять давление на все детали.
Поверхности деталей, установленных на нижнем при-
тире, вследствие изготовления их в пределах допусков
321
chipmaker.ru
на предшествующей операции не лежат в одной плоскости.
В этом случае притир опирается только на три располо-
женных в любом месте детали, что может вызвать перекос
верхнего притира.
Для уменьшения возможного перекоса обычно перед
доводкой все детали сортируют по размерам на группы.
Каждая группа объединяет детали с размерами в пределах
части поля допуска предыдущей операции. Такой подбор
деталей с минимальной разноразмерностью обеспечивает
не только более правильное положение притира, но и по-
вышение производительности.
Неповторяемость пути перемещения деталей по при-
тиру достигается путем подбора частоты вращения при-
тиров, не кратной частоте вращения эксцентриков, соз-
дающих колебательное движение обоймы с деталями.
При доводке на станках с двумя вращающимися при-
тирами предварительное шаржирование их, как правило,
не производят. Обработка происходит с применением так
называемого «свободного» абразива, т. е. абразивного
порошка, подаваемого в зону доводки во взвешенном
состоянии в смазочно-охлаждающей жидкости. Суспен-
зия, подаваемая по шлангу от специального насоса, со-
стоит из керосина, гарного масла, абразивного порошка,
стеарина и иногда добавляют небольшое количество олеи-
новой кислоты. Зернистость абразивных порошков и соот-
ношение компонентов, составляющих суспензию, зависит
от требований к классу чистоты поверхности, точности
и величине припуска. Для получения 10—11-го классов
чистоты поверхности применяют электрокорундовые по-
рошки М10—М14 в количестве I кг на 10 л керосина и
2,5 л гарного масла. Стеарин добавляют при необходимости
получения зеркального блеска на поверхности детали.
Доводка со свободным абразивом в сочетаний с вра-
щающимися притирами обеспечивает высокую производи-
тельность за счет быстрого снятия слоя металла и исклю-
чения необходимости шаржирования доводочных плит.
Последнее объясняется тем, что при обильной подаче
суспензии в зону доводки часть абразивных зерен попа-
дает между притирами и деталями, при этом детали, обла-
дая высокой твердостью, размельчают зерна и вдавливают
их в более мягкую поверхность притиров, т. е. производят
шаржирование. Излишки абразивных зерен при движе-
нии притиров отбрасываются и вместе с жидкостью воз-
вращаются в бак станка для дальнейшей циркуляции.
322
В процессе доводки какое-то количество зерен, имею-
щих округлую форму, не шаржируется в притир и, обка-
тываясь, перемещается между притирами и деталями.
Таким образом, работа резания и снятие слоя металла
производятся как шаржированными, так и свободно пере-
мещающимися между притирами и деталями зернами
абразива.
Доводка с применением свободного абразива, являясь
высокопроизводительным способом, не обеспечивает вы-
сокой точности и класса чистоты поверхности, так как
при движении по свободно расположенным зернам абра-
зива положение детали неустойчиво, что вызывает иска-
жение геометрической формы и надиры на доводимой
поверхности. Поэтому доводку на станках с двумя вра-
щающимися притирами и свободным абразивом применяют
в качестве предварительной операции с целью быстрого
снятья большого слоя металла или для окончательной
обработки плоскостей деталей с чистотой поверхности
10—11-го классов.
Одним из основных требований, предъявляемых к до-
водке-, является достижение правильной геометрической
формы и, в частности для плоских деталей, — плоскост-
ности и параллельности сторон. Поэтому диски-притиры
должны иметь точную плоскость. Притиры, плохо подго-
товленные к работе или имеющие значительный износ, об-
разуют на поверхности доводимых деталей завалы по
краям, неровности и непараллельность сторон.
Подготовка к работе новых притиров, а также имею-
щих значительный износ заключается в шлифовании на
плоскошлифовальном станке с обеспечением максималь-
ного класса чистоты поверхности (8—9-й класс) и, глав-
ное, плоскостности. Притирку новых или имеющих незна-
чительный износ притиров производят непосредственно
на доводочном станке. Для этой цели снимают обойму
со станка, выключают подачу суспензии, а отверстие
сливного стока закрывают пробкой, для того чтобы по-
рошки разной зернистости, применяемые при притирке,
не попали в бак с суспензией. Притирка выполняется сле-
дующим образом: верхний притир собственной силой тя-
жести прижимается к нижнему, а затем им сообщают вра-
щение. Для получения плоскостности кронштейну вместе
с вращающимся верхним притиром вручную сообщают
колебательное движение в направлении, перпендику-
лярном к оси вращения. Для грубой притирки, предна-
323
chipmaker.ru
знаменной для удаления рисок и неровностей после шли-
фования, применяют абразивные порошки зернистостью
№ 8 или № 10, а в качестве смазки — керосин.
После промывки керосином и удаления абразивных
зерен производят чистовую отделку поверхностей прити-
ров до получения ровной и блестящей поверхности, при-
меняя при этом абразивные порошки № 3 или № 4.
Рис. 177. Доводка на станке с неподвижными притирами
(верхний притир поднят) и эксцентричным вращением
обоймы с деталями
Окончательную притирку и одновременное шаржирова-
ние притиров выполняют с помощью трех чугунных шайб,
имеющих одинаковую высоту и строго параллельные пло-
скости. Притирка осуществляется таким же образом, как
и доводка деталей, т. е. во время вращения притиров спе-
циальная обойма с шайбами совершает колебательные
движения от эксцентриков. Во время притирки подается
суспензия того же состава, что и для предполагаемой
доводки деталей.
Величина припуска на доводку зависит от формы, раз-
меров и точности предыдущей операции и принимается
в пределах от 0,003 до 0,015 мм. Скорость вращения при-
тиров при предварительной доводке деталей составляет
от 20 до 50 м/мин, а окончательной — от 6 до 20 м/мип,
давление принимают в пределах от 1,2 до 4 кгс/см2.
324
При доводке на станках с неподвижными круглыми
притирами (рис. 177) движение деталей, протаскиваемых
между притирами, осуществляется обоймой, которой,
в свою очередь, сообщается от эксцентричных зубчатых
кочес медленное вращение и колебательные движения.
Такое сочетание движений создает сложную петлеобраз-
ную траекторию движения деталей относительно прити-
ров. Как и при доводке на станках с вращающимися при-
Рис. 178. Шаржирование доводочных дисков при помощи
дополнительных притиров
тирами, верхний притир прикрепляется шарнирно и имеет
возможность самоустанавливаться. Шаржирование при-
тиров производят так же, как и на станках с вращающи-
мися притирами, т. е. с помощью трех или четырех до-
полнительных притиров, имеющих одинаковую высоту
и установленных в специальную обойму (рис. 178).
Применяя для шаржирования притиров различной зер-
нистости абразивные порошки, доводкой на станках
с неподвижными дисками-притирами обеспечивают высо-
кую точность и класс чистоты поверхности до 14-го вклю-
чительно.
Окончательную доводку концевых мер длины на Мо-
сковском заводе «Калибр» производят на станках кон-
струкции Д. С. Семенова. Как следует из рис. 179, а,
конструкция станка предусматривает перемещение обра-
батываемых деталей между двумя неподвижными пли-
325
chipmaker.ru
тами с помощью стальных лент, имеющих окна для
установки доводимых деталей. Ленты имеют возвратно-
поступательное движение в продольном направлении и
одновременно дополнительное поперечное движение, обес-
печивающее неповторяемость пути движения деталей и
равномерное использование всей поверхности доводочных
плит. Траектория движения деталей по плите схематично
показана на рис. 179, б. Скорость движения лент с дета-
лями принимают в пределах от 6 до 20 м/мин.
Давление на плиты осуществляется с помощью винта,
установленного в поворотном кронштейне станка, и кон-
Рис. 179. Доводка на станках с прямоугольными пли-
тами-притирами:
а — перемещение деталей между притирами с помощью лент;
б — траектория движения деталей
тролируется динамометром. Удельное давление принимают
от 1,2 до 2 кгс/см2. Притирку и шаржирование доводочных
плит производят по описанному ранее методу трех плит.
Доводка круглых деталей. Ручная доводка деталей
типа валов или гладких цилиндрических калибров яв-
ляется трудоемкой операцией, поэтому применяется
только в случае изготовлени'я небольших партий калибров
или при размерах и форме деталей, не позволяющих при-
менить механическую доводку. Ручную доводку произ-
водят на простейших токарных станках или на специаль-
ных доводочных головках, имеющих только переднюю
бабку и патрон для крепления деталей. При доводке
плоский чугунный притир, шаржированный абразивным
порошком, прижимают с небольшим давлением к вращаю-
щемуся калибру и перемещают равномерно по всей дово-
димой поверхности. Окружную скорость вращения дово-
димой детали принимают от 15 до 25 м/мин.
326
Ери высоких требованиях к классу чистоты поверх-
ности калибра доводку выполняют в два приема: предва-
рительную доводку производят чугунным притиром,
шаржированным абразивными порошками зернистостью
М7—М14, окончательную доводку с получением зеркаль-
ного блеска осуществляют стеклянным притиром с нане-
сенной на него тонкой или средней пастой ГОЦ.
Величину припуска на доводку, зависящую от точно-
сти и качества шлифования, принимают в зависимости
от размеров калибра в
пределах от 0,005 до
0,015 мм. Рекомендуемая
иногда в технической ли-
тературе доводка с исполь-
зованием поля допуска
в качестве припуска недо-
пустима, так как заранее
предусмотренное исполь-
зование допуска калибра
в качестве припуска умень-
шает срок его службы.
Механическая доводка
круглых калибров. Меха-
ническую доводку про-
волочек для измерения
резьбы, штифтовых калиб-
ров и т. п. производят на
и Макарова. Станок (ри<
две тщательно притертые
Рис. 180. Схема работы станка для
доводки проволочек и штифтовых
калибров
станке конструкции Исаева
. 180) представляет собой
чугунные плиты. Верхнюю
плиту в рабочем положении при доводке устанавливают
неподвижно, а во время установки и снятия деталей она
может быть поднята при помощи винта и вместе с поворот-
ной частью кронштейна отведена в сторону. Нижней плите
сообщают во время доводки возвратно-поступательное
движение от кривошипно-шатунного механизма. Давле-
ние, необходимое для доводки, образуется за счет силы
тяжести плиты и в некоторых случаях дополнительного
давления, оказываемого винтом.
Предварительную доводку проволочек для измерения
резьбы и других деталей, имеющих форму цилиндра,
производят следующим образом: несколько рядов деталей
устанавливают под углом а = 304-35° на нижней плите
и сверху прижимают верхней плитой. Детали с диаме-
трами более 2 мм устанавливают в имеющей косые про-
327
chipmaker.ru
рези обойме из фибры. Боковые смещения обоймы устра-
няют планками, прикрепленными к верхней плите. При
движении нижней плиты детали, установленные под
углом, совершают двойное движение: вращение и переме-
щение вдоль своей оси. Как следует из рис. 180, ско-
рость vn продольного движения, создаваемого перемеще-
нием нижней плиты, раскладывается на две: окружную
скорость вращения заготовок и осевую скорость v2.
Очевидно, при обкатывании детали вокруг своей оси
обработка не производится, а снятие слоя металла осу-
ществляется за счет осевого перемещения детали относи-
тельно притиров. Изменяя угол наклона оси деталей,
можно изменять величину снимаемого слоя металла и,
следовательно, регулировать производительность.
Для шаржирования доводочных плит применяют абра-
зивные порошки зернистостью М7 и среднюю пасту ГОИ.
Припуск на окончательную доводку оставляют в пре-
делах от 0,0015 до 0,002 мм при допуске на предвари-
тельную обработку 0,001 мм.
Окончательную доводку производят вручную между
двумя плитами-притирами, но меньшего размера. Детали
устанавливают также под углом, но значительно меньшей
величины (10—20°), причем движение сообщают верхней
плите вручную. В качестве материала притиров для окон-
чательной доводки принимают стекло марки «Пирекс»,
приклеенное карбинольным клеем к чугунным плитам.
В качестве абразивно-полирующего материала принимают
пасту ГОИ от 1 до 7 мкм, которая обеспечивает получение
зеркальной поверхности.
Механическую доводку цилиндрических деталей, в том
числе гладких калибров-пробок с коническими хвосто-
виками, производят на доводочных станках с двумя вра-
щающимися дисками-притирами. Детали простой цилин-
дрической формы устанавливают в обоймах, имеющих
гнезда, соответствующие форме деталей. Гнезда распола-
гают таким образом, чтобы ось деталей была наклонена
под некоторым углом (а 6V15°) к линии, проходящей
через ось обоймы. На рис. 181, а показана установка
детали простой цилиндрической формы, а на рис. 181, б —
установка гладкого калибра-пробки. В последнем случае
для устойчивого положения калибра его устанавливают
в центры.
Установка оси детали под углом а вызвана необходи-
мостью создания, кроме движения обкатывания детали
328
вокруг своей оси, ее перемещения вдоль оси относительно
притира. Если принять в качестве исходной точку А
и построить треугольник скоростей, то, как следует из
рис. 181, в, окружная скорость v„, создаваемая враще-
Рис. 181. Механическая доводка:
а — установка штифтовых калибров в обойме; б — установка калиб-
ров пробок в качающейся рамке с центрами; в — треугольник скоро*
стей перемещения детали относительно притиров; г — график скоро-
стей различных точек доводимой детали
нием притиров, раскладывается на две скорости: по —•
окружную скорость детали и оос — скорость осевого пере-
мещения детали относительно притиров. Очевидно, сня-
тие слоя металла осуществляется только при осевом пере-
мещении детали, т. е. относительном перемещении при-
тира вдоль образующих цилиндрической части детали,
так как осевое перемещение последней ограничено обой-
мой.
329
Изменяя угол наклона оси деталей, можно изменять
величину снимаемого слоя металла в единицу времени.
Применение больших углов а способствует увеличению
производительности, но условия обработки ухудшаются,
так как возможно проскальзывание и возникновение
огранки на детали.
На pi с. 182 показана установленная на нижнем при-
тире станка обойма с калибрами, верхний притир отведен
Рис. 182. Обойма с установленными калибрами
в сторону. В обойме имеются качающиеся рамки с цен-
трами для установки калибров. Оси рамок для образова-
ния угла а смещены относительно осей центров, а сама
рамка имеет возможность свободно поворачиваться вверх
и вниз. Калибры перед установкой их в обойму сортируют
на группы с минимальной разницей в диаметрах, что
исключает перекос верхнего притира и повышает произ-
водительность.
Одним из основных недостатков механической доводки
является возможное образование конусности на калибрах
и в особенности на имеющих большую длину доводимой
поверхности. Возникновение конусности, как следует
из схемы, показанной на рис. 181, г, объясняется тем, что
окружная скорость в разтичных точках доводимого ка-
либра различна. Окружная скорость в точке калибра,
расположенной на периферии, больше окружных скоро-
стей ц'п и t’n" в других точках, следовательно, и ско-
330
рость Сое относительного перемещения калибра по при-
тир)' будет больше скорости цос и сос. Так как разным ско-
ростям относительного перемещения соответствуют раз-
личные величины перемещения калибра относительно
притира, то и съем металла в разных точках различен.
Очевидно, в точках, расположенных ближе к периферии,
снятие припуска производится быстрее.
Для того чтобы обеспечить изготовление калибров
с конусностью, не превышающей требования чертежа,
в некоторых случаях доводку производят в два приема:
сначала снимают половину припуска, затем калибры вы-
нимают из рамок и повертывают на 180°, после чего про-
должают доводку до получения требуемого размера.
Особенности выполнения доводочных работ. Выполне-
ние доводочных работ с обеспечением высокой точности
и классов чистоты поверхности, кроме правильного под-
бора материала притира, абразивов, смазки и режимов
обработки, требует высокой культуры производства.
Помещение, предназначенное для выполнения дово-
дочных работ, должно отвечать следующим требованиям:
1) должно быть исключено всякое попадание пыли,
являющейся одной из причин возникновения царапин
на поверхности доводимой детали. Для этой же цели все
рабочие должны иметь белые халаты и специальную обувь,
надеваемую при входе в помещение; 2) в помещении дол-
жна быть обеспечена не только постоянная температура
в 20° С, но и постоянная влажность. По данным техноло-
гической лаборатории завода «Калибр», оптимальная от-
носительная влажность должна составлять 65%, откло-
нение от данной рекомендации приводит к ухудшению
качества доводимой поверхности, а в некоторых случаях —
к невозможности выполнения доводочных работ. Для под-
держания постоянной температуры помещение, пред-
назначенное для выполнения доводочных работ, даже при
наличии термоконстантных установок необходимо распо-
лагать так, чтобы максимально уменьшить нагрев от
солнечных лучей. Для этой цели помещения для доводки
необходимо всегда располагать на северной стороне зда-
ния, что особенно важно в летние месяцы года; 3) при-
тирку и шаржирование плит необходимо производить
в отдельном помещении, причем для исключения возмож-
ности деформации плит разница в температурах поме-
щения для притирки плит и помещения для доводки дета-
лей не должна превышать 1°.
331
chipmaker, ru
2. ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАЛЬНЫХ РАБОТ
Лекалами (шаблонами) в металлообрабатывающей про-
мышленности раньше называли изготовленные с высокой
точностью и чистотой поверхности калибры, применяемые
для контроля поверхностей деталей, имеющих сложную
форму. Такие лекала до появления высокоточных стан-
ков и разработки технологических процессов, оснащенных
различными приспособлениями, изготовляли вручную.
Ручная обработка лекал, в особенности после их термо-
обработки, требовала большого искусства, высоких про-
фессиональных навыков и соответственно высокой квали-
фикации слесаря-лекальщика.
В настоящее время термин «лекало» не применяют, а
калибры, предназначенные для контроля формы поверх-
ностей деталей, называют профильными калибрами. Само
понятие «лекальные работы» сохранило свое значение
применительно к высокоточной обработке сложных про-
фильных калибров или поверхностей деталей.
В зависимости от назначения профильные калибры
делят на две группы: а) предельные, т. е. с заданными
предельными размерами измеряемой величины, например
предельные скобы; калибры для измерения высоты; скобы
с рисками ит. д.; б) нормальные калибры, т. е. калибры,
предназначенные для проверки формы детали. Профиль
таких калибров представляет собой обратную копию про-
веряемой формы детали, а точность изготовления, или,
иными словами, соответствие профиля детали профилю
калибра, проверяют по величине световой щели между
деталью и калибром.
При изготовлении калибров, сложный профиль кото-
рых очерчен различным сочетанием плоскостей, дуг окруж-
ностей и кривых, прежде всего устанавливают последова-
тельность обработки отдельных участков профиля. Для
контроля таких участков как при их шлифовании, так и
при слесарной доводке применяют так называемые выра-
ботки, т. е. дополнительные шаблоны, изготовленные
с точностью, несколько более высокой по сравнению с тре-
бованиями чертежа. В ряде случаев, когда выработку
нельзя измерить универсальными измерительными сред-
ствами, изготовляют контрвыработки. На рис. 183 показан
калибр для установки резьбовых резцов и необходимые
для его изготовления выработки 1, 2 и 3, а также контр-
выработки la, 2a и За для изготовления выработок. Необ-
332
ходимость применения выработок объясняется тем, что
для слесаря-лекальщика значительно удобнее и проще
пользоваться выработками.
Особенно большое значение имеют выработки при шли-
фовании калибров и деталей сложной формы, так как
их применение позволяет производить проверку шлифуе-
мого профиля без съема калибра со станка. При проверке
профиля на различных приборах (микроскоп, проектор
и т. д.) калибр необходимо снимать со станка, при этом
если выявятся погрешности, то исправить их практически
Рис. 183. Комплект выработок и контрвыработок для контроля
профиля калибра
трудно, так как установить калибр точно в первоначаль-
ное положение на станке невозможно.
Большое разнообразие профилей калибров требует
в каждом отдельном случае индивидуального подхода
к разработке технологического процесса. Но в основу
технологического процесса изготовления любого профиль-
ного калибра положены единые приемы обработки, кото-
рые можно объединить в типовом технологическом про-
цессе. При этом многие операции такого процесса являются
типовыми и при обработке плоских деталей приборов.
Типовой технологический процесс изготовления про-
фильных калибров. В качестве исходной заготовки для изго-
товления профильных калибров берут полосу или лист.
Так как в мелкосерийном производстве профильных ка-
либров применение штампов для вырубки заготовок в брль-
шинстве случаев экономически нецелесообразно, то про-
цесс изготовления калибров ведут в следующем порядке:
1) разрезают лист или полосы на заготовки на гильотин-
ных ножницах, пресс-ножницах или эксцентриковых прес-
сах, оснащенных рубочными штампами; 2) правят заго-
товки по плоскостям на фрикционных или гидравлических
333
chipmaker.ru
прессах, оснащенных бойками с гладкой или рифленой
рабочей поверхностью; 3) предварительно шлифуют пло-
скости при любой точности правки, так как прокатная
полоса или лист могут иметь отклонения от параллель-
ности сторон, что при последующей обработке приведет
к нарушению перпендикулярности измерительных по-
верхностей к плоскостям калибра; 4) собирают заготовки
в пачки. Выбор способа сборки заготовок в пачки во мно-
гом зависит от конфигурации калибров и от способов за-
Рис. 184. Способы сборки заготовок калибров в пачки
крепления пачек при механической обработке. На рис. 184
показаны наиболее распространенные способы сборки
заготовок в пачки: а — на заклепках, б — склеиванием,
в — пайкой, г — с помощью струбцин ид — на болтах.
Наиболее удобной и менее трудоемкой следует считать
сборку склеиванием. Для склеивания применяют карби-
нольный клей и эпоксидные смолы. При склеивании сле-
дует помнить, что сила сцепления клеевого соединения
высокая и при покрытии всей плоскости клеем разъеди-
нить заготовки при разборке пачек трудно. Поэтому
рекомендуется наносить клей только по краям заготовки,
на ширину полосы примерно от 5 до 8 мм. Пачки, собран-
ные на клею, разбирают либо легкими ударамЙ по ребру
калибров, либо размягчением клея в ацетоне;
5) фрезеруют контуры калибра; 6) производят опи-
ловку двух базовых граней, расположенных под углом
334
90°, и размечают от этих баз профиль калибра, эту опера-
цию выполняют только при штучном производстве, а
также при изготовлении серий калибров, но без приме-
нения фасонных фрез для образования рабочего профиля.
В последнем случае опиловку и разметку производят на
одной из заготовок до сборки их в пачки; 7) обрабаты-
вают профиль калибра фасонными фрезами или раздельно
по участкам: фрезерованием, растачиванием, обтачива-
нием и т. д.; 8) фрезеруют шлицы, часто называемые в про-
изводстве подрезками, усами и т. д., в местах пересечения
поверхностей, образующих внутренние углы и предназна-
ченных для выхода шлифовального круга или притира..
Шлицы обычно располагаются под углом а/2 (биссектриса
угла), но в зависимости от конфигурации калибра и нерав-
номерного распределения припусков могут изготовляться
под иными углами; 9) производят опиловку рабочего
профиля с припуском под последующее шлифование. Про-
филь контролируют универсальными измерительными ин-
струментами или по выработкам, причем для отдельных
участков делают дополнительные выработки. Припуск
на шлифование зависит от вида калибра и качества термо-
обработки и принимается в пределах 0,1—0,3 мм на сто-
рону; 10) производят термическую обработку, включаю-
щую все необходимые операции; закалку, отпуск и ста-
рение; 11) правят закаленные заготовки по плоскостям.
Правку закаленных калибров называют часто в произ-
водстве рихтовкой. Сущность такой правки заключается
в создании наклепа на одной из сторон калибра и, следо-
вательно, растяжения поверхностного слоя. Правку осу-
ществляют ударами острого конца молотка по вогнутой
поверхности калибра (рис. 185, а), при этом количество
ударов, а следовательно, и глубина наклепа постепенно
уменьшаются от середины к краям калибра (рис. 185, б).
Для того чтобы не вызвать изгиба , что, в свою очередь,
приводит к трещинам и браку, правку производят на
хорошо отполированной, слегка выпуклой наковальне.
Правку закаленных калибров допускается применять
только непосредственно после термической обработки.
Правка готовых калибров по плоскостям и в особенности
с целью исправления размеров категорически запре-
щается, так как в процессе их эксплуатации может быть
нарушена стабильность размеров. По этой же причине
при изготовлении особо точных калибров правка не до-
пускается даже после термообработки;
335
chipmaker.ru
12)	окончательно шлифуют плоскости с обеспечением
параллельности сторон и удалением следов правки;
13)	наносят защитно-декоративное покрытие;
14)	собирают детали в пачки;
15)	шлифуют рабочий профиль калибра;
16)	выполняют доводку профиля при высоких требо-
ваниях к точности и классу чистоты поверхности;
17)	разбирают пачки и притупляют острые кромки;
18)	гравируют знаки и условные обозначения.
Основной наиболее ответственной операцией в техно-
логическом процессе изготовления профильных калибров
Рис. 185. Правка закаленных поверхностей калибров
является обработка рабочего профиля калибра после тер-
мообработки. Ручная доводка профиля калибра без пред-
варительного шлифования требует большой затраты вре-
мени и высокой квалификации рабочего, поэтому основной
задачей при изготовлении профильных калибров является
максимальная замена ручной доводки шлифованием.
В тех случаях, когда шлифование не может обеспечить
предъявляемые высокие требования и доводки нельзя
избежать, шлифованием придают правильную форму про-
филю калибра и удаляют основной слой металла, оставив
припуск от 0,005 до 0,02 мм на ручную доводку.
Шлифование профильных калибров можно выполнить
на профилешлифовальных или плоскошлифовальных стан-
ках с горизонтальной осью шпинделя.
Профилешлифовальные станки, применяемые для шли-
фования калибров, делят на два типа: 1) оптические про-
филешлифовальные станки с экраном и 2) оптические
профилешлифовальные станки с пантографом. Точность
изготовления профильных калибров на станках обоих
336
типов обычно находится в пределах от 0,01 до 0,03 мм.
Такая сравнительно невысокая точность для оптических
профилешлифовальных станков объясняется погреш-
ностью визуального сличения линий чертежа с профилем
калибра, погрешностью перемещения суппорта и погреш-
ностью вычерчивания профиля, передаваемой на изделие
уменьшенной в 50 раз.
Преимуществом применения профилешлифовальных
станков является возможность обработки профильных
калибров без изготовления специальной оснастки. Основ-
ной недостаток заключается в низкой производительности,
поэтому такие станки используют только при индиви-
дуальном производстве сложных профилей калибров и
деталей приборов.
Более производительно шлифование профильных ка-
либров на прецизионных плоскошлифовальных станках
с горизонтальной осью шпинделя, оснащенных различ-
ными приспособлениями. Высокая производительность
такого шлифования обеспечивается за счет более жесткого
крепления обрабатываемых калибров; возможности одно-
временного шлифования пачки калибров, состоящей в за-
висимости от их толщины из 5-5-20 шт.; большего диаметра
шлифовального круга; конструкции и размеров шпин-
деля, исключающего его вибрацию.
Шлифование на плоскошлифовальных станках с при-
менением приспособлений обеспечивает точность в пре-
делах от 0,005 до 0,02 мм и чистоту поверхности до 10-го
класса включительно. Такое качество шлифования во
многих случаях вполне достаточно для обработки рабо-
чего профиля калибров без последующей доводки.
Профиль любого калибра можно рассматривать как
сумму отдельных участков, состоящих из сочетания пря-
мых линий, расцоложенных-под различными углами, дуг
окружностей различных радиусов и кривых. В зависи-
мости от размеров и профиля калибра применяют два
принципиально различных метода шлифования.
1. Шлифование профиля производят, создавая с по-
мощью приспособлений различные положения калибра
относительно шлифовального круга (рис. 186, а) или при-
давая точкам шлифуемого профиля различные угловые
положения (рис. 186, б)._
2. Шлифование производят шлифовальным кругом,
представляющим собой обратную копию профиля калибра
или его части (рис. 186, в).
337
chipmaker.ru
При любом из указанных методов шлифования стол
станка вместе с приспособлением и калибрами имеет про-
дольное перемещение, как при обычном шлифовании.
Приспособления для шлифования прямолинейных уча-
стков. Одним из простых, но широко применяемым для
Рис. 186. Методы шлифования калибров:
а — путем установки калибра под различными углами; б —
вращения относительно центра дуги окружности; в — профи-
лированным кругом
шлифования профильных калибров приспособлением, яв-
ляются лекальные тиски. Лекальные тиски (рис. 187)
состоят из основания, выполненного за одно целое с не-
подвижной губкой и гайкой винта, и подвижной губки.
Рис. 187. Лекальные тиски
Подвижная губка перемещается с помощью винта по на-
правляющим в виде ласточкина хвоста. Основная особен-
ность лекальных тисков заключается в высокой точности
изготовления базовых плоскостей, расположенных под
углом 90°. Допуск на отклонение от прямых углов между
опорной плоскостью неподвижной губки, основанием и
боковыми сторонами, а также между торцом и основанием
338
устанавливают в пределах ±Г. Необходимость назначе-
ния таких высоких допусков объясняется тем, что боковые
стороны и торец являются базовыми и служат для уста-
новки тисков вместе с деталями в различное положение.
Резьбовые отверстия в основании и торце тисков пред-
назначены для крепления их к различным приспособле-
ниям. Точное калиброванное отверстие в торце неподвиж-
ной губки предусмотрено для установки контрольного
Рис. 188. Шлифование с применением призм-
переводников
штифта при необходимости определения положения шли-
фуемой плоскости и измерения наклонных участков про-
филя калибра.
Для сохранения точности и увеличения срока службы
основание и губки тисков закалены, точно прошлифованы
и доведены. Учитывая чрезвычайно большую трудоемкость
изготовления лекальных тисков, их применяют только
при выполнении высокоточных работ. Шлифование по-
верхностей, не требующих высокой точности, производят
в шлифовальных тисках такой же конструкции, но выпол-
ненных с допусками на углы 90° ± 5'.
Для шлифования участков профиля, расположенных
под различными углами, применяют магнитные призмы-
переводники. Магнитные призмы обычно имеют угол а =
= 90° ± 30" (рис. 188) и углы Р = 15; 30 и 45°, но в от-
дельных случаях могут быть изготовлены с любыми уг-
лами. Применение лекальных тисков и призм-переводни-
330
chipmaker.ru
ков позволяет последовательно производить шлифование
прямолинейных участков профиля, расположенных под
углом 90°, и наклонных участков под углом, равным углу
призмы.
Прямолинейные участки профиля калибров, располо-
женные под различными углами наклона, шлифуют с по-
мощью различных синусных приспособлений. Наиболее
удобной для шлифовальных работ является шарнирная
синусная линейка, показанная на рис. 189.
Рис. 189. Шарнирная синусная линейка
Линейка состоит из основания, верхней плиты и роли-
ков. Основным преимуществом такой линейки является то,
что после установки на требуемый угол основание и верх-
няя плита соединяются планками, расположенными с двух
сторон, и представляют собой цельную конструкцию. Та-
кая конструкция обеспечивает надежное закрепление на
электромагнитной плите, и, кроме того, при снятии ли-
нейки сохраняются установленные углы. Для шлифова-
ния наклонных плоскостей на деталях цилиндрической
формы применяют синусные линейки с центрами (рис. 190).
. Наладка синусных линеек любой конструкции заклю-
чается в расчете блока концевых мер для установки на
требуемый угол. Так как расстояние с между осями роли-
ков выполняют с высокой точностью (2 мкм), то его счи-
тают величиной постоянной, и размер блока концевых
мер определяют по формуле Н = с sin а.
Для шлифования наклонных участков деталей, рас-
положенных в разных плоскостях, применяют универ-
340
сальную синусную линейку (рис. 191), с помощью которой,
последовательно устанавливая плиты, шлифуют детали
типа пирамид и др.
Рис. 190. Синусная линейка с центрами
Так как погрешность установки синусных линеек воз-
растает с увеличением угла а, для шлифования наклонных
плоскостей свыше 45° применяют призмы, устанавливае-
мые на синусную линейку
Рис. 191. Универсальная синусная линейка
Шлифование наклонных участков по второму методу
выполняют шлифовальным кругом, запрофилированным
с помощью алмаза под соответствующий угол.
Сопоставляя оба метода шлифования наклонных пря-
молинейных участков профиля калибров, сделаем выводы.
1.	Более производительным методом является шлифо-
вание кругом, имеющим цилиндрическую форму. Это
341
chipmaker.ru
объясняется главным образом тем, что профилированный
круг быстро изнашивается, теряя свою фор^у, и требует
сравнительно частой правки по заданному профилю.
2.	При равных условиях шлифования Класс чистоты
обрабатываемой поверхности, полученный профилирован-
ным кругом, несколько ниже, чем кругом цилиндрической
Рис. 192. Методы шлифования профиле,
очерченного дугами окружности:
а, б — путем углового перемещения калибр^.
в, г — профилированным кругом
формы, так как в последнем случае возможно «выхажи-
вание» с поперечной подачей.
3.	При шлифовании тяжелых калибров или деталей
крупных размеров установка их в приспособлении за-
труднительна. В этом случае предпочтение имеет метод
шлифования профилированным кругом.
4.	Профилирование шлифовального круг^ производят
непосредственно на станке, поэтому неточность установки
детали не имеет существенного значения.
Шлифование участков профиля калибров, имеющих
форму дуг окружностей, аналогично шлифованию плоско-
стей выполняют двумя методами:
1) кругами цилиндрической формы путем угловых
перемещений калибров относительно центра дуги
(рис. 192, а и б);
2) профилированными кругами (рис. 192, в и г).
342
Шлифование путем угловых перемещений калибров
имеет ограниченное применение, так как требует исполь-
зования громоздких поворотных приспособлений и, кроме
того, не может обеспечить шлифование вогнутых профилей
с центральным углом 2а примерно свыше 100°. Поэтому
первый метод применяют только в основном при шлифо-
вании профилей, образованных дугами больших радиусов.
Наиболее распространенным является шлифование про-
филированными кругами. Профилирование кругов про-
Рис. 193. Приспособление для профилирования шлифо-
вальных кругов по дугам окружности:
а — установка алмаза для образования выпуклого профиля;
б — вогнутого
изводят алмазом, острие которого при помощи различных
приспособлений описывает траекторию в соответствии
с заданным радиусом.
Для профилирования шлифовальных кругов на плоско-
шлифовальных станках, не имеющих ручного продольного
перемещения стола, применяют приспособление горизон-
тального типа, показанное на рис. 193. Приспособление
предназначено для профилирования как выпуклых, так и
вогнутых радиусов на шлифовальных кругах и состоит
из корпуса 1 и шпинделя 6, на одной стороне которого
имеется угольник. При вращении маховичка 7 острие
алмаза 4, закрепленного в державке 3 на угольнике, опи-
сывает траекторию по радиусу и производит профилиро-
вание круга. Если острие алмаза находится ниже оси вра-
щения шпинделя, то на шлифовальном круге образуется
выпуклый профиль (рис. 193, а), а при положении острия
алмаза выше оси — вогнутый профиль (рис. 193, б).
343
chipmaker.ru
Алмаз устанавливают на требуемую величину ра-
диуса перемещением державки по заранее рассчитанному
блоку концевых мер длины. Для определения размера
блока концевых мер острие алмаза вместе с державкой 3
подводят до соприкосновения с точно аттестованным диа-
метром контрольной оправки 5, установленной в шпин-
дель приспособления. В этом положении произвольно
набранный блок коицевых мер с размером Н фиксируют
кольцом 2 и расстояние от острия алмаза до оси шпинделя
равно радиусу контрольной оправки. После снятия кон-
трольной оправки устанавливают державку с алмазом на
требуемый радиус по другому блоку концевых мер, раз-
мер которого определяют по формулам:
для профилирования выпуклых дуг
для профилирования вогнутых дуг
я2=я-4-Я
где Н — размер произвольного блока концевых мер, по
которому устанавливалось кольцо 2;
d— диаметр контрольной оправки;
R — требуемый. радиус профилирования шлифоваль-
ного круга
Конструкция приспособления для профилирования вы-
пуклых (рис. 194) и вогнутых дуг (рис. 195) обладает вы-
сокой точностью настройки и профилирования кругов.
Приспособление состоит из двух основных частей: кор-
пуса с центрами и скобы с державкой для алмаза. Центро-
вые отверстия в скобе выполняют точно соосными и на
строго определенном расстоянии h от плоскости А. Для
наладки приспособления на профилирование требуемого
радиуса скобу вынимают из центров и устанавливают на
контрольной плите, затем державку опускают до сопри-
косновения острия алмаза с блоком концевых мер длины
и закрепляют в этом положении.
Размер концевых мер рассчитывают по формулам:
для выпуклых радиусов (рис. 195, б)
И = R 4- h;
для вогнутых радиусов (рис. 194, б)
Н = R—h,
344
где 7? — радиус профилирования шлифовального круга;
h — расстояние от установочной плоскости скобы до
оси центровых отверстий.
Скобу, налаженную на требуемый радиус, устанавли-
вают в центры приспособления, при этом задний центр
Рис. 194. Профилирование выпуклого радиуса: а —
правка выпуклого профиля, б — настройка скобы на
заданный радиус
Рис. 195. Профилирование вогнутого радиуса:
а — правка вогнутого профиля; б — схема настройки скобы на
заданный радиус
должен быть подведен так, чтобы обеспечивалось плавное
вращение и исключалась бы деформация скобы под дей-
ствием сил, создаваемых при осевом перемещении центра.
Такая регулировка достигается при условии, если скоба
свободно вращается под действием собственной силы
345
chipmaker.ru
тяжести и останавливается, не доходя до вертикальной
плоскости примерно на 10—15°. Отрегулированное таким
образом приспособление устанавливают на электромаг-
нитную плиту, и медленным поворотом скобы в ту или иную
сторону производят профилирование шлифовального
круга. Для исключения искажения профиля круга поло-
жение приспособления на электромагнитной плите должно
быть таким, чтобы траектория движения алмаза находи-
лась строго в вертикальной плоскости, проходящей через
о,сь шлифовального круга.
Для профилирования шлифовальных кругов на плоско-
шлифовальных станках, имеющих ручное продольное
перемещение стола, применяют приспособление с верти-
кальной осью (рис. 196). Работа и настройка такого при-
способления аналогичны рассмотренным выше приспо-
соблениям, основное отличие заключается лишь в том,
что при профилировании круга подача его производится
путем продольного перемещения стола станка.
Точность шлифования профилированными кругами
при их качественной правке, двойной балансировке и
подбору режимов шлифования может быть достигнута
0,005—0,02 мм. При этом необходимо учитывать возмож-
ную разбивку участка шлифуемого профиля калибра за
счет имеющихся зазоров в подшипниках шпинделя станка
и биения шлифовального круга. Разбивка профиля обычно
приводит к уменьшению радиуса выпуклого профиля ка-
либра, шлифуем-ого вогнутым профилированным кругом,
и к увеличению радиуса вогнутого профиля калибра, шли-
фуемого выпуклым кругом. При этом величина разбивки
по мере приближения центрального угла шлифуемого
дугового участка к 180° увеличивается и может достичь
0,01—0,02 мм.
При шлифовании точных профилей калибров величину
разбивки учитывают при профилировании круга, изменяя
радиус профилируемого круга. При шлифовании выпук-
лых участков калибров радиус вогнутого профилирован-
ного круга увеличивают, а при шлифовании вогнутого
участка профиля радиус выпуклого профиля круга умень-
шают на величину 0,005—0,01 мм.
Шлифование профильных калибров, состоящих из со-
пряжений прямых у дуговых участков. Профилирование
шлифовального круга с образованием на нем сочетаний
прямолинейных и радиусных участков является сложной
операцией, поэтому чаще всего профильные калибры шли-
346
фуют по участкам. Положение и координаты отдельно
шлифуемых участков профиля калибра определяют либо
путем последовательного выдерживания размеров, либо
путем выдерживания размеров от заранее подготовленных
базовых поверхностей.
Установку профилированного круга при шлифовании
отдельных участков профиля калибра производят в верти-
кальной плоскости путем перемещения шлифовального
Рис. 196. Универсальное приспособление для профи-
лирования кругов по дугам окружности
круга на размер, определяемый с помощью обычных уни-
версальных средств измерения; в горизонтальной пло-
скости путем перемещения стола станка на величину,
определяемую от базовой плоскости калибра. В последнем
случае для нахождения положения круга относительно
базовой поверхности правят торец круга и профилируют
его, выдерживая расстояние от центра дуги до торца
круга.
При шлифовании вогнутого профиля на калибре с вы-
держиванием размера L от центра дуги до рабочей пло-
скости А (рис. 197, а) круг устанавливают по блоку кон-
цевых мер. Для этой цели торец шлифовального круга
правят алмазом и после профилирования выпуклого
профиля стол станка вместе с калибром подводят так,
чтобы между торцом неподвижного шлифовального круга
и плоскостью А помещался блок концевых мер с размером
L' = L — R.
347
chipmaker.ru
При шлифовании вогнутого профиля по дуге с радиу-
сом, большим половины ширины круга, за базу для опре-
деления положения шлифовального круга относительно
стола станка принимают упорную планку на боковой
стороне электромагнитной плиты. В этом случае при
шлифовании вогнутой поверхности калибра (рис. 197, б)
приспособление устанавливают точно на требуемое рас-
стояние L от упорной планки до оси вращения поворотной
части приспособления. Обрабатываемые калибры также
досылаются базовой стороной до упорной планки.
Для шлифования -участков калибра с выпуклым про-
филем шлифовальный круг должен иметь вогнутый про-
филь. Профилирование вогнутого дугового участка шли-
фовального круга производят такими же методами и при-
способлениями, как и при профилировании выпуклых
профилей. Исключение представляет профилирование вог-
нутого профиля, имеющего дуговой участок с центральным
углом, близким или равным 180°. В этом случае величина'
профилируемого дугового участка зависит от диаметра
оправки, в которой закреплен алмаз. Кзк следует из
рис. 197, в, наибольший угол дутоного участка а, который
возможно запрофилировать на шлифовальном круге алма-
зом, равен 180° — 20.
Из треугольника АОВ следует, что
d ,
 R	"2" + а
sin0 =----r---,
где d— диаметр «оправки, в которой закреплен держатель
алмаза;
R — радиус профилируемого дугового уч астка;
а — величина зазора между шлифовальным кругом
и оправкой в ее крайнем положении.
Минимальное значение величины а с учетом некоторого
выхода алмаза за пределы профилируемого участка при-
нимают от 0,5 до 3 мм (меньшие значения для меньших /?).
Определив значение угла 2G и подставив его в уравне-
ние а = 180° — 20, получим величину наибольшего дуго-
вого угла, при котором возможно профилирование вогну-
того профиля.
В тех случаях, когда угол дугового выпуклого профиля
калибра превышает возможности профилирования, шли-
фование производят в два приема, т. е. сначала шлифуют
одну сторону профиля, затем лекальные тиски вместе
348
с калибром переустанавливают с поворотом на 180° и
производят шлифование второй стороны. Шлифовальный
круг при таком методе шлифования профилируют по дуге
с центральным углом, большим 90°, с тем, чтобы место
стыка перекрывалось при шлифовании. Размеры профиля
контролируют контркалибрами или универсальными из-
Рис. 197. Схемы профилирова-
ния кругов:
а, б — с выдерживанием размера
от центра дуги до рабочей плоско-
сти или до базового торца калибра;
о — величина дугового участка при
профилировании вогнутого профиля
Рис. 198. Схемы шлифова-
ния профиля с двух у ста-
новое:
а, в — установка калибра;б —
контроль профиля круга
мерительными средствами. Если необходимо обеспечить
точное расстояние L от базового ребра калибра до центра
дуги (рис. 198, а), то профиль шлифуют следующим обра-
зом. После профилирования вогнутого профиля задаются
размером / и производят правку торца А шлифовального
круга. Размер I контролируют при помощи эталонного
валика диаметром 27?, лекальной линейки и блока кон-
цевых мер размером L' = 7? — I (рис. 198, б).
Первую часть профиля шлифуют, измеряя размер L от
ребра калибра (рис. 198, а) с помощью лекальной линейки
и блока концевых мер размером L" = L — I. После пере-
349
chipmaker.ru
становии лекальных тисков вместе с калибрами шлифуют
вторую часть профиля (рис. 198, в). Размеры контроли-
руют при помощи лекальной линейки и блока концевых
мер, размер которого L'" определяют из равенства
L = В—1 + L'",
или
L” = L — В + I.
Шлифование калибров с дуговым профилем большого
радиуса. Профилирование шлифовального круга по дугам
a — иыпуклых; б — вогнутых
больших радиусов практически трудно выполнимо, поэ-
тому чаще всего шлифование профильных калибров про-
изводят путем поворота калибра относительно шлифоваль-
ного круга.
Существующие для этой цели приспособления разно-
образны по конструкции, но принцип их работы одинаков
и заключается в создании поворота калибра относительно
центра дуги.
На рис. 199, а показано приспособление для шлифо-
вания участков профиля с дугами больших радиусов.
Приспособление состоит из основания 1, одна сторона
которого закреплена на электромагнитной плите 5, а
другая опирается на подставку 6. На основании закре-
плены ось 3 и направляющая планка 7, по которой сколь-
зит верхняя поворотная плита 4. На левом конце поворот-
ной плиты 4 установлена стойка 2, призматическая выемка
которой прилегает к оси 3 и закрепляется на ней приз-
матической планкой, обеспечивая при этом возможность
350
плавного беззазорного поворота плиты 4 относительно
оси 3. На правом конце плиты имеется установочная
площадка которая с помощью винтов может быть уста-
новлена на требуемый радиус.
При плавном повороте вручную плиты 4 вместе с за-
крепленным на установочной площадке калибром торцом
круга шлифуют выпуклый профиль калибра. Перемеще-
ние приспособления для настройки на требуемый радиус
производится поперечным перемещением стола станка.
На рис. 199, б схематично показано приспособление для
шлифования профильных калибров с вогнутым дуговым
профилем. Принцип ра-
боты этого приспособления
такой же, как и приспо-
собления, показанного на
рис. 199, а. Положение
центра дуги профиля ка-
либра определяют по базо-
вым опорным штифтам,
а величину радиуса уста-
навливают перемещением
Рис. 200. Схема копировального
приспособления для профилирова-
ния круга
угольника 1 относительно
поворотного кронштейна 2.
Шлифование профиль-
ных калибров при помощи
копиров. При серийном производстве профильных калиб-
ров или деталей приборов, имеющих фасонный профиль,
применение копиров обеспечивает высокую производитель-
ность, а также позволяет шлифовать поверхности, очер-
ченные прямыми линиями, дугами окружностей или кри-
выми.
Копиры применяют как для профилирования шлифо-
вальных кругов, так и для непосредственного шлифова-
ния нормальным шлифовальным кругом.
На рис. 200 показано приспособление для профилиро-
вания шлифовального круга по копиру. Оправка 1, в ко-
торой закреплен алмазный карандаш, под действием пру-
жины 2 постоянно прижимается к профилю копира 3.
С помощью винта 4 салазки вместе с алмазом перемещаются
вдоль оси шлифовального круга, при этом профиль копира
переносится на шлифовальный круг.
Профилирование по копиру имеет наиболее высокую
производительность из всех существующих способов^ но
не обеспечивает высокую точность и поэтому применяется
351
chipmaker.ru
только для неответственных деталей. Сравнительно не-
высокая точность объясняется наличием зазоров в на-
правляющих салазок и в отверстии для оправки с алма-
зом, погрешностью изготовления копира, а также раз-
личием формы острия алмаза и сферической поверхности
ощупывающего острия оправки.
Шлифование профильных калибров при помощи уни-
версальных приспособлений. Применение универсальных
приспособлений позволяет последовательно производить
Рис. 201. Универсальное приспособление для
шлифования калибров
шлифование отдельных участков сложного профиля ка-
либра. При этом исключаются дополнительные переста-
новки калибров или приспособлений с калибрами, а сле-
довательно, погрешности базирования, что обеспечивает
высокую точность шлифования.
В основу конструкции всех универсальных приспосо-
блений положено нахождение точек профиля в системе
прямоугольных координат, поэтому этот способ обработки
часто называют координатным способом шлифования.
На универсальных приспособлениях шлифуют прямо-
линейные участки, расположенные под различными углами
друг к другу, а также сопряжения дуг различных ради-
усов и сложных кривых (парабол, эвольвент и др.).
В последнем случае профиль обрабатывают по точкам,
координаты которых заранее определены. Полученные
при этом небольшие уступы удаляют слесарной обра-
боткой.
352
Особенностью применения всех существующих кон-
струкций универсальных приспособлений является воз-
можность измерения шлифуемых участков универсаль-
ными измерительными инструментами без применения
выработок или контркалибров.
На рис. 201 показано универсальное приспособление
конструкции И. И. Исаева. Приспособление состоит из
стойки и шпинделя, на левом конце которого имеются
два крестообразных суппорта, причем на торце одного из
них устроена площадка для установки лекальных тисков.
С помощью крестообразных суппортов можно переме-
щать обрабатываемый калибр по требуемым координатам.
Для шлифования наклонных участков профиля калибра
используют принцип синусной линейки, для чего на зуб-
чатом секторе устанавливают три ролика с расстоянием
от оси вращения шпинделя до оси роликов 100 мм. Для
шлифования дуговых участков профиля центр дуги сов-
мещают с осью вращения приспособления, шлифовальный
круг подводят к профилю калибра и путем поворота шпин-
деля, как показано на рис. 201, шлифуют дуговой участок
профиля.
3. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ
ШТРИХОВ И ЗНАКОВ
В производстве измерительных инструментов и кон-
трольно-измерительных приборов одной из основных опе-
раций, определяющих точность работы, является нанесе-
ние шкал и рисок. Кроме того, на каждом инструменте
и приборе требуется наносить знаки, цифры, размеры,
различные маркировки и т. п.
Штрихи и знаки наносят различными способами.
Нанесение штрихов и знаков за счет пластической
деформации. Образование углублений или выступов в виде
штрихов н знаков путем ударного клеймения или давле-
ния является по сравнению с другими способами наиболее
высокопроизводительным.
Ручное или так называемое набивное маркирование,
производимое с помощью клейм и молотка, относится
к самым простым и грубым способам, применяемым только
для нанесения цифр и знаков на приспособлениях и инстру-
ментах внутризаводского пользования.
Более производительным способом является нанесение
Штрихов и знаков давлением на гидравлических или меха-
353
chipmaker.ru
винтами. Набор
нических прессах, специальных машинах или накаты-
ванием.
Нанесение маркировки на торце калибра-пробки с по-
мощью гидропресса показано на рис. 202, а. Подставку 1
вместе с калибром устанавливают на стол гидропресса и
прижимают к призматическому упору 2, закрепленному
> клейм 3 прямоугольного сечения млн груп-
повые клейма, содержащие
несколько знаков, уста-
навливают в державку 4,
которую закрепляют на
конце плунжера 5 гидро-
пресса. При перемещении
плунжера вместе 'с клей-
мами вниз происходит вы-
давливание требуемых зна-
ков.
Применяя специальные
приспособления, матрицы
и пуансоны, можно нано-
сить давлением штрихи и
знаки на различных по
форме деталях. На рис.
202, б показан нониусный
барабан микрометра, на
скосе которого наносится
50 штрихов, равномерно
расположенных по окруж-
ности. Техническими тре-
бованиями установлены
допуски: на расстояние между двумя любыми штрихами
0,1 мм, на ширину штрихов 0,2 ± 0,05 и на глубину 0,1 ±
-р 0,03 мм. Образование штрихов осуществляют с помощью
матрицы 1, имеющей 50 выпуклых штрихов, оправки 2 и
шайбы 3. Штрихи выдавливают на гидропрессе, для чего
нониусный барабан надевают на оправку и устанавли вают
своей конусной частью в матрицу. При включении пресса
плунжер давит на сферическую часть оправки, последняя
перемещается вниз и через шайбу вдавливает нониусный
барабан в матрицу.
Изготовление самой матрицы производится также
давлением, для чего пуансон-мастер выполняется в зер-
кальном изображении, т. е. является обратной копией
формы матрицы.
fl)	б)
Рис. 202. Нанесение знаков давле-
нием:
a — на торце калибров-пробок; б — на
скосе нониусного барабана микрометра
354
Применение различных прессов, весьма удобное для
нанесения отдельных знаков или группы знаков, распо-
ложенных близко друг от друга, вызывает большие за-
труднения в настройке на нанесение знаков, расположен-
ных на больших расстояниях. Кроме того трудно обеспе-
чить получение точной глубины и ширины знаков и осо-
бенно штрихов при нанесении плоских и круглых шкал.
Предложенная изобретателем завода «Калибр»
Е. С. Ждановым конструкция штамподелительной машины
обеспечивает высокое качество и точность штрихов и зна-
ков, удобна в настройке и обладает высокой производи-
тельностью. На рис. 203 показана схема штамподели-
тельной машины. Вы-
Рис. 203. Схема машины для выдав-
ливания штрихов и знаков
давливание штрихов и
знаков происходит сле-
дующим образом: дви-
жение от электродвига-
теля передается через
червячную передачу
эксцентрику 1, враще-
ние которого преобра-
зуется в возвратно-по-
ступательное движение
шатуна 2. Последний шарнирно соединен с подвижным
клином 3, который, двигаясь по наклонной плоскости
неподвижного клина 4, перемещает промежуточную
планку 5 в направлении, перпендикулярном к сборному
пуансону 6. Деталь, на которой необходимо нанести
штрихи и знаки, устанавливается между планкой 5 и
сборным пуансоном 6, и при движении клина на ней
выдавливаются штрихи и знаки. Таким образом, цикл
работы протекает за один оборот эксцентрика или за один
двойной ход клина. Штамподелительную машину ис-
пользуют также для нанесения штрихов и знаков, рас-
положенных на цилиндрических поверхностях, например,
для нанесения цифр на нониусном барабане микрометра,
но для этого применяют специальное приспособление, уста-
навливаемое на штамподелительной машине. Нанесение
штрихов и знаков штамповкой или выдавливанием, неза-
висимо от применяемого оборудования ограничивается
рядом факторов: 1) твердостью материала детали, так как
пластическая деформация практически возможна только
у деталей из незакаленной стали или цветных металлов;
2) возможностью деформации детали, что требует введе-
355
chipmaker.ru
ния последующей правки; 3) взбуханием металла вокруг-
штрихов и знаков; 4) толщиной детали, практически при-
нимаемой во избежание неисправимых деформаций не
менее 2,5—3 мм; 5) точностью нанесения штрихов, не
превышающей ±0,03 мм.
Рис. 204. Гравирование знаков:
а — копировально-фрезерный станок; б — схема работы
^пантографа; в — однозубая фреза
Гравирование знаков, цифр и букв производят на копи-
ровально-фрезерных (гравировальных) станках с панто-
графом. На рис. 204, а показан копировально-фрезерный
станок, а на рис. 204, б — схема работы пантографа.
Копировально-фрезерный станок имеет два стола: для
установки и закрепления обрабатываемой детали 1, для
установки трафаретов 4. Изображения с трафарета на де-
таль передают при помощи пантографа, представляющего
собой шарнирный параллелограмм, на котором с одной
стороны установлен обводный палец 3, а с другой сто-
роны — вращающийся шпиндель с закрепленной в нем
356
однозубой фрезой 2. При движении обводного пальца пан-
тографа по углублениям трафарета фреза, установленная
в шпинделе, фрезерует на детали подобные трафарету
знаки, но в уменьшенном масштабе.
Величина изменения масштаба зависит от соотношения
плеч пантографа относительно неподвижной точки А, что
позволяет получать различные по величине знаки на
детали при одних и тех же трафаретах. Величина знаков
на большинстве станков изменяется в масштабе от 1 : 1
до 1 : 10, т. е. знаки на трафаретах делаются всегда боль-
шими по сравнению со знаками на деталях. Увеличение
размеров знаков на трафаретах упрощает технологию их
изготовления, а также повышает точность и качество на-
несения, так как погрешности изготовления знаков на
трафарете переносятся на деталь с уменьшением в том же
соотношении, что и соотношение плеч рычагов.
Однозубая фреза, применяемая дл?. фрезерования зна-
ков, изображена на рис. 204, в. Плоскость среза фрезы
должна проходить точно по оси, а заточку затылка про-
изводят аналогично заточке сверл.
Образование знаков с помощью однозубой фрезы воз-
можно только на деталях из незакаленной стали, чугуна
или цветных металлов. Нанесение знаков на деталях из
твердых металлов, закаленной стали, а также на деталях
из незакаленной стали, но при повышенных требованиях
к качеству знаков производят гравированием по кислото-
упорному слою с последующим травлением. В этом случае
шлифованную или хорошо очищенную от пленок окислов
поверхность детали тщательно обезжиривают бензином
или спиртом и для создания кислотоупорного слоя покры-
вают ровным слоем асфальтового лака № 350 или бен-
зольным лаком № 67 (или воском). Лак сушат на воздухе
в течение 5—10 мин до образования прочной пленки.
Знаки гравируют на тех же копировально-фрезерных
станках, но вместо фрезы в невращающийся шпиндель
устанавливают пружинную иглу (штихель). При движе-
нии обводного пальца пантографа по знакам трафарета
игла прорезает кислотоупорную пленку до обнажения
металла, образуя на ней соответствующие трафарету
знаки.
Обнаженный металл в местах, прорезанных иглой,
травят путем опускания всей детали в раствоаы кислот,
при этом перед травлением необходимо покрыть лаком
все незащищенные поверхности детали. При травлении
357
chipmaker.ru
знаков на небольших партиях деталей или деталей круп-
ных размеров кислоту наносят каплями с помощью пи-
петки.
Качество лаковой пленки имеет большое значение для
образования знаков на детали. При резании по плохо
просушенной пленке лак затекает в нанесенные знаки,
вследствие чего они получаются неравномерной ширины.
При резании по пересушенной пленке происходит выкра-
шивание лака и образование неровных линий, а возни-
кающие при этом трещины приводят к протравам поверх-
ности детали, т. е. к браку. Детали с протравами при-
ходится вновь шлифовать или зачищать и повторять все
операции сначала.
В качестве травителя применяют водный раствор
азотной кислоты HNO3 (одна часть дистиллированной
воды и две части HNO3) или водный раствор медного
купороса, хлористого натрия и уксусной кислоты. Время
травления определяют в каждом отдельном случае, так
как оно зависит от вида металла, его термообработки,
состава травителя, глубины травления, температуры и
т. д. После травления кислоту смывают, детали нейтра-
лизуют в нитритно-содовом растворе (15% NaNO3 и
0,3% NaCO3) и сушат. Кислотоупорный слой удаляют
с помощью щеток и керосина.
В зависимости от технических требований к знакам
полученные углубления для большей контрастности за-
полняют различного цвета эмалями-
Нанесение штрихов на делительных машинах. Шкалы
измерительных инструментов и приборов делятся на
плоские линейные, плоские круговые, цилиндрические
и конические круговые.
Плоские линейные шкалы наносят на измерительные
линейки, штанги и нониусы штангенциркулей и раз-
личные отсчетные устройства измерительных поиборов.
Плоские круговые шкалы наносят на циферблаты инди-
каторных устройств, угломеры и т. д. Цилиндрические
и конические шкалы наносят на барабаны измерительных
инструментов, лимбы и т. д.
Наиболее точным способом изготовления шкал является
нанесение их на различных делительных машинах.
Независимо от вида и конструкции делительных
машин существуют два способа нанесения шкал:
1) штрихи на шкалы из незакаленной стали или цвет-
ных металлов, наносят непосредственно резанием спе-
358
циальными резцами. На шкалы из закаленной стали и
стекла штрихи можно нанести только резцами, оснащен-
ными алмазами, острие которых заправляют на опреде-
ленную ширину штрихов;
2) штрихи наносят на шкалы деталей из закаленной
стали и стекла травлением. Для этой цели поверхность
детали покрывают лаком и на делительной машине рез-
цом прорезают до металла штрихи в лаковой пленке.
Последующим травлением получают знаки на детали.
Плоские линейные шкалы наносят на продольно-
делительных машинах, имеющих коррекционную линейку
для компенсации погрешности шага винта и линейку,
корректирующую погрешности, вызываемые изменением
температуры в помещении, т. е. компенсирующие погреш-
ности, возникающие вследствие разницы коэффициентов
линейного расширения металлов детали и* винта.
Точность нанесения штрихов зависит от точности
делительных машин. Современные продольно-делитель-
ные машины в зависимости от их класса обеспечивают
точность в пределах от 0,006 до 0,02 мм.
Для нанесения круговых шкал на плоскости применяют
круговые делительные машины. На цилиндрические и
конические поверхности шкалы наносят на универсально-
круговой делительной машине (рис. 205). Машина состоит
из станины Г, делительной головки 2, ось которой может
иметь различные угловые положения в пределах от 0
до 90°; резцовой головки 4, имеющей горизонтальное
положение, и счетчика 5 числа делений. Делительная и
резцовая головки приводятся в движение от электродви-
гателя через червячную передачу и зубчатые колеса.
При нанесении штрихов на цилиндрическую поверх-
ность деталь закрепляют на оправке 3 и устанавливают
в делительной головке, а резцовая головка вместе с рез-
цом совершает возвратно-поступательное движение ре-
зания. При обратном ходе резца шпиндель с оправкой
поворачивается на величину, равную одному делению.
При нанесении штрихов на конусную поверхность ось
делительной головки устанавливают под требуемым углом,
при этом образующая конуса детали должна быть парал-
лельна перемещению резца. Для нарезания штрихов
на торце цилиндрической детали ось делительной головки
располагают вертикально.
Нанесение шкал на делительных машинах является
наименее производительным способом и, кроме того,
359
chipmaker, ru
требует применения точного оборудования и использо-
вания рабочих высокой квалификации, поэтому указан-
ный способ целесообразен только при изготовлении шкал
в индивидуальном и мелкосерийном производстве или
при изготовлении высокоточных и эталонных шкал.
Рис. 205. Универсальная круговая делительная
машина
Литографский способ нанесения шкал и знаков. Нане-
сение шкал и знаков литографским способом осуществляют
по принципу переводной печати, применяемой в полигра-
фической промышленности.
Сущность литографского способа нанесения знаков на
металлических поверхностях заключается в создании
360
сплошного кислотоупорного слоя на поверхности детали,
за исключением тех мест, которые необходимо подверг-
нуть травлению для получения требуемых изображений.
Изображение шкал, знаков и т. п. переносится с эталона
(клише), покрытого тонким слоем литографской краски,
на поверхность детали с помощью плоскопечатной типо-
графской машины или специальных приспособлений.
На рис. 206 показана печатная машина, на одном столе
которой установлен эталон 3, а на другом — деталь 2.
Эталон (клише) представляет собой металлическую (латун-
Рис. 206. Плоскопечатная типографская машина
ную) пластину, на которой нанесены углубленные
штрихи, знаки, схемы и т. п. На поверхность эталона
вручную накатывают специальным резиновым валиком
типографскую краску (офсетная № 78), которая ложится
ровно по всей поверхности эталона, но не закатывается
в углубленные штрихи и знаки. При прокатывании
вала 4, обтянутого резиновым полотном, по эталону
изображение- с эталона переносится на печатный вал
в виде черного-оттиска краски с незакрашенными штри-
хами и знаками. При прокатывании печатного вала по
детали, расположенной на втором столе, изображение
с вала переносится на поверхность детали.
Деталь закрепляют на столе с помощью электромаг-
нитной плиты 1, на которой имеются упоры для точного
базирования детали. Для установки поверхностей детали
и эталона в одной плоскости столы печатного станка
с помощью винтов перемещают в вертикальном напра-
влении. Так как столы устанавливают на партию деталей,
то для получения точного стабильного отпечатка детали
по толщине должны быть выполнены не грубее 4-го класса
361
chipmaker.ru
точности при параллельности сторон. Кроме того, поверх-
ности деталей должны иметь 7—8-й класс чистоты и перед
печатью должны быть тщательно обезжирены.
Так как типографская краска не обладает кислотоупор-
ностью, то полученный отпечаток на детали запудривают
тонко размолотым порошком канифоли, при этом кани-
фоль пристает только к поверхностям, покрытым влаж-
ной краской, а на штрихах и знаках не удерживается.
Канифоль, попавшую на штрихи и знаки, удаляют осто-
рожным смахиванием ватой с порошком талька.
Для создания кислотоупорного слоя детали нагревают
на электрической плите до температуры 80—85°С. При этом
канифоль плавится, образуя твердую блестящую кисло-
тоупорную пл'енку. Перед травлением изображение кон-
тролируют и, если на поверхности защитного слоя ока-
жутся открытые точки, царапины и т. п., то их ретуши-
руют, т. е. закрашивают вручную асфальтовым лаком
№ 350. Для защиты от травления, прочие поверхности
детали (обратная сторона, ребра и т. д.) также закраши-
вают лаком.
Для химического травления применяют следующий
состав травителя (на I л воды) : 200 г хлористого натрия,
100 г медного купороса и 40 см3 уксусной кислоты. Время
травления составляет от 5 до 10 мин. После травления
и нейтрализации кислотоупорный слой удаляют щетками
с бензином.
Основным преимуществом литографского способа,
кроме высокой производительности, является возможность
одновременного нанесения знаков, схем, цифр и шкал
со штрихами шириной от 0,1 и более, глубиной от 0,03
до 0,08 мм и точностью в пределах от 0,02 до 0,03 мм.
Фотохимический способ нанесения штрихов и знаков.
Сущность фотохимического способа нанесения штрихов
и знаков состоит в том, что поверхность детали с нане-
сенной на ней светочувствительной пленкой подвергается
действию яркого света, при этом пленка задубливается,
т. е. делается нерастворимой в воде. Если при засвечи-
вании (контактировании) на деталь наложить диапози-
тив, 1. е. стеклянную пластинку с нанесенными на ней
непрозрачными (черными) штрихами и знаками, то участки
светочувствительной пленки, находящиеся под черными
штрихами и знаками, не подвергнутся действию света
и могут быть «проявлены», т. е. смыты водой. Удаленные
участки пленки представляют собой требуемое изобра-
362
жение, а оставшиеся на детали (не проявленные) участки
задубившейся пленки — кислотоупорный слой. Освобо-
жденные от пленки участки металла подвергают травле-
нию до получения знаков требуемой глубины.
Для образования кислотоупорного слоя поверхность
детали тщательно обезжиривают и после сушки и про-
тирки покрывают светочувствительной эмульсией. По-
следняя представляет собой колоидный раствор жела-
тина, шеллака и двухромовокислого аммония или калия.
Для получения тонкого, ровного слоя пленки покры-
тые светочувствительной эмульсией детали устанавливают
на планшайбу центрифуги, при вращении которой про-
исходит разравнивание и сбрасывание излишков эмуль-
сии. После сушки при температуре 40° С в течение 8—
10 мин должна образоваться пленка без подтеков, неров-
ностей и толщиной 0,01 мм.
Светокопирование изображений с диапозитива на де-
таль производят контактным путем, для этой цели при-
меняют вакуумную раму. Рама для контактирования
(засвечивания) состоит из двух раскрывающихся половин
в передней части рамы смонтировано стекло, а стенка
задней части выполнена из эластичной резины, обе части
при соединении обеспечивают герметичность.
При установке деталей для контактирования раму
раскрывают и для удобства работы переднюю ее часть
со стеклом повертывают до горизонтального положения.
На стекло рамы укладывают диапозитивы и обращенные
к ним светочувствительным слоем детали, затем накла-
дывают и закрепляют вторую половину рамы. Для луч-
шего прилегания деталей к диапозитивам из пространства
между стеклом и резиновой стенкой выкачивают воздух.
При этом за счет атмосферного давления резина плотно
прижимает детали с диапозитивами к стеклу. Точного
положения детали относительно диапозитива добиваются
при помощи упоров или приспособлений, в которых уста-
навливают диапозитив и деталь. По окончании уста-
новки деталей раму повертывают в вертикальное положе-
ние и устанавливают от источника света на расстоя-
нии 500—800 мм. Источником света служат 3—4 ртутные
или кварцевые лампы мощностью по 1000 Вт, при этом
для уменьшения нагрева диапозитивов и деталей раму
охлаждают обдуванием.
Выдержку (экспозицию) подбирают опытным путем
обычно в пределах 10—15 мин.
363
chipmaker.ru
Копии проявляют, т. е. растворяют незадубившиеся
частицы пленки (штрихи и знаки) погружением деталей
в ванны с денатурированным спиртом, при этом задубив-
шаяся пленка остается без изменения. Размягченные
частицы пленки смывают водой, затем пленку сушат
и контролируют.
Для контроля качества проявленных копий, т. е.
качества полученных изображений, а также выявления
не проявленных или не смытых частиц пленки на поверх-
ность детали наносят раствор метилвиолета, окрашиваю-
щего пленку в сине-фиолетовый цвет. На фоне окрашен-
ной поверхности пленки четко видно полученное изобра-
жение. При выявлении мелких дефектов пленку ретуши-
руют, т. е. закрашивают лаком повреждения или подре-
зают штрихи, одновременно закрашивают лаком все неза-
щищенные от травления поверхности детали.
После химического или электролитического травле-
ния детали нейтрализуют и промывают в бензине для
снятия задубленной пленки. Для большей контрастности
полученные после травления углубленные штрихи и
знаки закрашивают черной эмалью.
4. ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ
ДЕТАЛЕЙ ПРИБОРОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ
Под действием химических или электрохимических фак-
торов происходит разрушение металлов, называемое кор-
розией.
Химическими факторами, вызывающими коррозию,
являются влага, влажный воздух, газы, испарения кислот,
капельки пота, попадающие на обработанную поверхность
при касании ее руками, и т. д., при этом происходит
окисление металла и превращение его в химическое
соединение. Степень интенсивности возникновения кор-
розии зависит от физико-химических свойств металла.
Наиболее интенсивно коррозионному разрушению подвер-
гаются углеродистая сталь и чугун и менее интенсивно—
легированные стали, цветные металлы и их сплавы (медь,
латунь, бронза и т. д.).
Электрохимическим фактором, вызывающим корро-
зию и разрушение металлов, является образование на
поверхностях из разнородных металлов микроскопических
гальванических элементов. Влага, попадающая на поверх-
864
ность двух разнородных металлов (электродов), является
электролитом как и во всякой гальванической паре,
в этом случае за счет разности потенциалов возникает
электрический ток. Электрод (металл), заряженный более
отрицательно по отношению к другому электроду, вслед-
ствие электрохимических процессов разрушается.
Электрохимическое растворение имеет большое зна-
чение в подборе металла покрытия, так как в зависимости
от разности потенциалов он может защищать от разруше-
ния основной металл, например, при покрытии стали
цинком последний имеет более отрицательный потен-
циал (—0,76 В), чем сталь (—0,44 В), поэтому при воз-
никновении механических повреждений цинкового по-
крытия оно, как более отрицательное, растворяется и не
допускает разрушения основного металла. Наоборот,
при нанесении на сталь металлического покрытия с менее
отрицательным потенциалом, например никеля, имею-
щего потенциал —0,25 В,, при механическом повреждении
покрытия сталь растворяется и возникает коррозия
с образованием на поверхности точечных раковин.
Для защиты от коррозии, увеличения износостойко-
сти и придания внешнего товарного вида на поверхности
деталей и измерительных инструментов наносят хими-
ческие, металлические или лакокрасочные покрытия.
Химические защитно-декоративные покрытия обра-
зуются путем создания на поверхности детали пленок
окислов основного металла или химических окисных пле-
нок. Нанесение защитно-декоративного покрытия с обра-
зованием на деталях из черных и цветных металлов
окисных пленок называют оксидированием.
Защитные окисные пленки на поверхности стальных
деталей можно получить:
1) нагреванием стальных деталей на воздухе или
в песке до температуры, при которой образуются цвета
побежалости; возникающая при нагреве пленка окислов
основного металла имеет в зависимости от температуры
нагрева цвет от светло-желтого до темно-синего и исполь-
зуется в качестве защитно-декоративного покрытия неот-
ветственных деталей приборов (винты, шайбы и т. д.),
работающих в нормальных производственных условиях,
т. е. при нормальной влажности воздуха и без резких
колебаний температуры в помещении;
2) путем образования искусственных окисных (оксид-
ных) пленок, состоящих в основном из магнитной окиси
365
chipmaker.ru
железа и имеющих черный или глубоко черный цвет.
По цвету защитной пленки оксидирование ранее называли
«чернением».
Оксидирование стальных деталей с образованием искус-
ственных защитных пленок производят химическим или
электрохимическим способами, а также обработкой в рас-
плавленных солях при температурах 300—350° С.
При изготовлении калибров, измерительных инстру-
ментов и деталей приборов применяют химическое окси-
дирование в растворах нитрита натрия и едкого натра.
Типовой технологический процесс оксидирования изме-
рительного инструмента состоит из трех основных частей:
а) подготовки поверхности под оксидирование; б) окси-
дирования; в) уплотнения полученной оксидной пленки.
Поверхность подготавливают под оксидирование шли-
фованием, зачисткой абразивными лентами, обдувкой
металлическим песком и т. д. Необходимо помнить, что
качество механической обработки поверхностей деталей
оказывает существенное влияние как на внешний вид,
так и на время образования оксидной пленки. Известно,
что на поверхностях деталей, обработанных шлифова-
нием или полированием, оксидная пленка образуется
быстрее и имеет более красивый внешний вид по сравне-
нию с поверхностями деталей, обработанных более гру-
быми способами механической обработки (фрезерование,
точение и т. п.). После механической обработки детали
промывают в проточной воде для удаления механических
загрязнений и подвергают в течение 10—15 мин обезжи-
риванию в горячем растворе едкого натра и кальциниро-
ванной соды (50% NaOH и 30% Na2CO3). Далее детали
снова промывают и производят так называемое декапи-
рование, т. е. травление в 5—10%-ном растворе серной
(H2SO4) или соляной (НС1) кислоты в течение 0,5—2 мин.
Декапирование применяют для быстрого удаления лег-
кого слоя естественной пленки окислов, образующихся
на поверхности детали, подготовленной к покрытию,
а также для выявления основной кристаллической струк-
туры поверхностного слоя металла, что способствует
получению более качественной пленки. Подготовленные
таким образом детали промывают в проточной воде и
подают на оксидирование.
Оксидирование выполняют в ваннах с водным раство-
ром едкого натра NaOH (650 г/л) и нитрита натрия NaNO2
(250 г/л). Температура ванны зависит от марки стали и
366
принимается для стали с содержанием углерода до 0,4%
140—150° С, для стали с содержанием углерода от 0,4
до 0,7% 138—142° С и для стали с содержанием углерода
более 0,7% 13&—142° С.
Длительность оксидирования углеродистой стали со-
ставляет 15—40 мин (большее время для стали с боль-
шим содержанием углерода), легированных сталей —30—
120 мин.
Полученная пленка толщиной 1—2 мкм не обладает
надежными защитными свойствами даже при эксплуата-
ции в легких условиях, поэтому после оксидирования
и промывки пленку уплотняют (пассивируют и пропиты-
вают маслами). Пассивирование, усиливающее защитные
свойства пленки от воздействия кислорода воздуха,
выполняют погружением детали на 2—-3 мин в горячую
эмульсию, состоящую из трансформаторного масла, олеи-
новой кислоты и соды. После сушки пленку пропитывают
окунанием деталей в разогретое веретенное или авиацион-
ное масло.
Качество оксидной пленки обычно контролируют нане-
сением на оксидированную поверхность детали 3—5%-
ного раствора сернокислой меди (CuSO4). Пленка счи-
тается пористой и плохого качества, если через 3—5 мин
на поверхности детали обнаруживается налет меди.
Химическое оксидирование является простым и деше-
вым способом защитно-декоративного покрытия измери-
тельных инструментов, деталей приборов и различных
деталей технологической оснастки, но его применение
имеет особенности, вызванные следующими факторами:
1.	Оксидная пленка не обеспечивает надежную защиту
деталей от коррозии при работе их в тяжелых атмосфер-
ных условиях. Поэтому оксидирование применяют для
инструментов и деталей, работающих в нормальных про-
изводственных условиях, т. е. в помещениях с нормальной
температурой и влажностью, без охлаждения водными
эмульсиями, при отсутствии конденсации влаги и т. д.
2.	Механическая прочность оксидной пленки значи-
тельно ниже прочности любого металлического покрытия,
поэтому пленка на трущихся поверхностях деталей быстро
изнашивается, что ухудшает внешний вид и защитные
свойства покрытия.
3.	Детали, собранные в узлы, не оксидируют, так
как такие детали трудно промывать после оксидирова-
ния, причем трудности увеличиваются с уменьшением
367
chipmaker.ru
зазоров между собранными деталями. Оставшиеся в зазо-
рах соли в процессе эксплуатации узлов вызывают корро-
зию и разрушают оксидную пленку. Разрушение пленки
особенно усиливается при повышении влажности воздуха,
так как при этом находящиеся в зазорах соли, поглощая
влагу, увеличиваются в объеме и выступают из зазоров
в виде белого налета, что нарушает декоративный вид
и защитные свойства покрытия.
4.	Детали из чугуна, как правило, не оксидируют из-за
наличия на поверхности чугуна пор, затрудняющих
промывку и удаление из них солей. Кроме того, оксиди-
рование чугунных деталей не обеспечивает красивого
декоративного вида, а полученный золотисто-коричне-
вый цвет пленки резко отличается от черного цвета окси-
дированных стальных деталей.
5.	Сварные швы стальных деталей, соединенных раз-
личными способами сварки, плохо поддаются оксидиро-
ванию. Оксидная пленка на швах имеет белесый цвет,
резко отличающийся от цвета соединенных деталей.
Поэтому при расположении швов на видных местах и при
высоких требованиях к качеству декоративной отделки
детали, имеющие сварные швы, не оксидируют, а приме-
няют лакокрасочные покрытия.
Фосфатирование представляет собой химический про-
цесс образования на металлических поверхностях пленок
из нерастворимых солей фосфорнокислых соединений
марганца и железа. Несмотря на значительную толщину
(от 8 до 40 мкм), фосфатная пленка, образованная на
поверхности металла, вследствие пористости не обеспе-
чивает надежную защиту от коррозии. Кроме того, пленка
имеет низкую механическую прочность и не обеспечи-
вает декоративный вид изделия. Поэтому как защитное
покрытие фосфатирование в отдельных случаях исполь-
зуют только с последующей пропиткой различными смаз-
ками.
Положительным свойством фосфатной пленки является
ее хорошая адгезия (сцепляемость) с металлами и эма-
лями. Это свойство фосфатной пленки используют для
создания грунта (подслоя) при лакокрасочных покрытиях
деталей, работающих в тяжелых атмосферных условиях.
Металлические защитно-декоративные покрытия про-
изводят нанесением на поверхность изделия тонкого слоя
такого металла, который обладает более высокими анти-
коррозийными и декоративными свойствами, чем основ-
368
ной металл. Кроме того, металлические покрытия приме-
няют для увеличения износостойкости или восстановле-
ния изношенных поверхностей.
Металлизация является разновидностью ме-
таллических покрытий и заключается в том, что расплав-
ленный металл (Zn, Al, Fe, Sn и т. д.) под действием
струи сжатого воздуха наносится на поверхность покры-
ваемого изделия. . Покрытие производят при помощи
устройства, называемого металлизатором, в котором бес-
прерывно подаваемая проволока из металла покрытия
плавится электрической дугой или в газовом пламени.
Сжатый воздух, захватывая частицы расплавленного
металла, наносит их с большой скоростью на поверх-
ность детали. Для лучшего сцепления наносимого металла
с поверхностью изделия последняя должна быть шеро-
ховатой.
Защитно-декоративное покрытие, нанесенное распы-
лением, по качеству значительно уступает гальваниче-
ским и поэтому применяется только для крупногабарит-
ных деталей.
Горячий способ нанесения покрытий заклю-
чается в погружении тщательно обезжиренных деталей
в расплавленный цинк или олово. В инструментальной
промышленности горячее цинкование, как правило, не
применяют, а горячее лужение применют в основном для
защиты электроконтактов от окисления или для подго-
товки их к пайке.
Гальванические покрытия являются
наиболее распространенным способом получения защитно-
декоративного покрытия, применяемого при изготовле-
нии -измерительных инструментов и деталей приборов.
Осаждение защитного слоя металла на поверхностях
деталей при гальваническом покрытии основано на элек-
тролизе. При электролизе, т. е. при прохождении по-
стоянного тока через раствор соли осаждаемого металла
(электролит), из последнего выделяется металл и оса-
ждается на поверхности детали. Осаждение металла
в процессе электролиза происходит следующим образом.
Под действием электрического тока молекулы электро-
лита распадаются на положительные и отрицательные
ионы (электролитическая диссоциация). Положительно
заряженные ионы (катионы) перемещаются к отрица-
тельному электроду (катоду) и, получив недостающие
электроны, превращаются в нейтральные атомы, при
369
chipmaker.ru	-- --- ---
этом на катоде происходит осаждение металла и выделе-
ние водорода. Отрицательные ионы (анионы) переме-
щаются к положительному электроду (аноду) и превра-
щаются в нейтральные атомы с выделением кислорода
и кислотных остатков.
Таким образом, для осаждения металла на поверх-
ности детали она должна являться катодом. Анодом во
всех случаях, кроме хромирования, служит металл,
соли которого являются электролитом. При этом раство-
рение металла анода в процессе электролиза непрерывно
поддерживает концентрацию электролита.
Защитные и декоративные свойства гальванических
покрытий, т. е. плотность и толщина пленки, хорошее
ее сцепление с поверхностью изделия, равномерность
покрытия и т. д., зависят от качества подготовки поверх-
ности детали под покрытие, состава электролита и режи-
мов покрытия.
Подготовка поверхностей детали к покрытию обычно
заключается в механической обработке, обезжиривании
и удалении окислов путем травления.
Режимы гальванических покрытий определяются кон-
центрацией электролита, плотностью тока, температурой
электролита и продолжительностью процесса.
Состав электролита и его концентрация определяются
в каждом отдельном случае металлом детали и требова-
ниями, предъявляемыми к покрытию.
Плотность тока является одним из основных параме-
тров, определяющих режим электролиза, и представляет
собой силу тока, приходящуюся на единицу поверхности
покрываемых деталей. Обычно в гальванотехнике за еди-
ницу площади покрываемой поверхности принимают квад-
ратный дециметр и поэтому плотность тока выражают
в амперах на квадратный дециметр.
Температуру процессов и их продолжительность уста-
навливают в каждом конкретном случае в зависимости от
вида покрытия и требуемой толщины слоя.
Температура электролита при выполнении гальвани-
ческих покрытий, как правило, не превышает 60—70° С,
что практически не вызывает деформации деталей. Это
позволяет наносить покрытия на деталях после их окон-
чательной обработки.
Недостатком электролитических покрытий является
неравномерная толщина откладываемого слоя металла,
вызванная большей плотностью тока на выступающих
370
частях катода-детали. Неравномерная плотность тока
приводит к интенсивному отложению большего количе-
ства металла на выступах и меньшего — на впадинах.
Такое явление неравномерной концентрации силовых
линий в электролите называют в гальванотехнике «рас-
сеивающей способностью электролита». Различные по
составу электролиты обладают различной рассеивающей
способностью, а следовательно, и различной кроющей
способностью, т. е. возможностью электролита к покры-
тию углубленных частей детали.
Равномерность покрытия обеспечивается созданием
формы детали, благоприятной для гальванической обра-
ботки, т. е. с закруглениями острых углов, плавными
переходами одной поверхности в другую и т. д. Если
невозможно обеспечить удобную для покрытия форму,
например, при покрытии глухих отверстий, призмати-
ческих поверхностей и т. п., применяют специальные
аноды, металлические и неметаллические экраны, оття-
гивающие на себя часть силовых линий или изменяющих
их направление.
Хромирование. Электролитический хром является твер-
дым хрупким металлом, серебристо-стального цвета с голу-
боватым оттенком твердостью НВ 1000—1100 (по Виккерсу
HV 500—1200), плотностью 6,9—7,1 г/см8, температурой
плавления 1830° С.
Высокая твердость хрома, значительно превышаю-
щая твердость закаленной стали, красивый внешний вид,
сохранение механических свойств и цвета при температу-
рах до 400—450° С, меньший, чем у стали, коэффициент
трения позволяют использовать хромирование как для
защитно-декоративных целей, так и для повышения
износостойкости рабочих поверхностей измерительных
инструментов.
В качестве электролита при хромировании применяют
водный раствор хромового ангидрида СгО8 и серной ки-
слоты H2SO4. Хромовые электролиты отличаются от
прочих электролитов, применяемых в гальванотехнике,
наихудшей рассеивающей и кроющей способностью. По-
этому равномерное отложение слоя хрома во многом
зависит от геометрической формы деталей. На острых
выступающих кромках деталей создается большая плот-
ность тока, а следовательно, и возможно осаждение боль-
шего слоя хрома и даже образование нагара. Наоборот,
в углублениях, образованных резкими переходами одной
371
chipmaker.ru
поверхности в другую, осаждение хрома затруднено
и в некоторых случаях невозможно.
Для получения качественного покрытия хромом необ-
ходимо предусматривать в конструкциях деталей плав-
ные переходы одной поверхности в другую, притупление
острых кромок и т. д. В отдельных случаях при хроми-
ровании деталей сложной формы применяют аноды спе-
циальной формы и различные экраны, перераспределяю-
щие силовые линии и позволяющие получить равномер-
ную плотность тока по всей поверхности детали.
В зависимости от состава электролита и режимов хро-
мирования можно получить различные по твердости и
декоративному виду покрытия.
Хромовые покрытия полученные при небольшой плот-
ности тока (до 30 А/дц2) и повышенной до 70° С темпера-
туре электролита имеют молочный цвет. Слой молочного
хрома обладает наименьшей пористостью и при толщи-
нах 20—30 мкм обеспечивает защиту стальных деталей от
коррозии как в нормальных атмосферных условиях, так
и в коррозионных средах, но вследствие низкой твердо-
сти (HV 500—700) не применяется для покрытия измери-
тельных инструментов.
Наиболее распространенным в производстве измери-
тельных инструментов и приборов является блестящее
(твердое) хромирование. Блестящие осадки хрома обла-
дают высокой твердостью (HV 700—900) и стойкостью
против механических воздействий, но такое покрытие
вследствие его пористости не обеспечивает надежную
антикоррозионную защиту деталей, работающих в тяже-
лых атмосферных условиях.
В зависимости от режимов и способов подготовки
поверхности блестящее хромирование стальных деталей
применяют:
1)	в качестве защитно-декоративного покрытия;
2)	для повышения износостойкости поверхностей из-
мерительных инструментов, трущихся деталей прибо-
ров, рабочих поверхностей пресс-форм и т. д.;
3)	для размерного хромирования калибров.
Защитно-декоративное покрытие инструментов и де-
талей приборов должно: 1) обеспечивать достаточно
надежную защиту поверхностей от коррозии; 2) обладать
высокими механическими свойствами, позволяющими за-
щищать поверхности от истирания в процессе эксплуата-
ции; 2) иметь красивый декоративный внешний вид.
£72
Первые два условия с учетом, что измерительные
инструменты и приборы предназначены для работы в произ-
водственных помещениях с нормальной температурой и
влажностью и твердость хрома высокая, блестящее хро-
мирование вполне обеспечивают. Третье условие выпол-
няется только для небольшой части деталей. Для боль-
шинства деталей приборов блестящее хромирование не
допустимо, так как блеск затрудняет отсчет размеров по
шкалам и нониусам.
Защитно-декоративное покрытие в режиме блестя-
щего хромирования, но с матовым оттенком, получают
за счет обдувки поверхностей детали песком. После об-
дувки песком деталь имеет ровные, однотонные шерохо-
ватые поверхности и нанесенный на них слой блестящего
хрома приобретает матово-серебристый цвет. Но обдувка
песком является вредной для здоровья работающих опе-
рацией и поэтому для получения матовой поверхности
на деталях в последнее время применяют двухслойное
хромирование, т. е. хромовое покрытие молочного цвета
и нанесенное на нем блестящее покрытие. Двухслойное
покрытие обладает высокой коррозионной стойкостью,
износостойкостью, имеет матовый цвет.
Нанесение высокотвердого слоя хрома аналогично
защитно-декоративному покрытию. Отличие состоит в том,
что твердый износоупорный слой хрома наносят, как
правило, на закаленные до высокой твердости поверхно-
сти стальных деталей, и в этом случае особое значение
имеет наводораживание, вызывающее хрупкость по-
верхностного слоя. Поэтому для удаления из металла
водорода после хромирования применяют термическую
обработку, т. е. выдерживают детали в масле при тем-
пературе 150—200° С в течение 1—3 ч. Во избежание
отслоения хрома подготовку поверхностей деталей пе-
ред хромированием выполняют более тщательно шли-
фованием мягкими кругами с последующим полирова-
нием.
На поверхности калибров и деталей с точными раз-
мерами хром откладывают двумя способами: 1) с последую-
щей обработкой шлифованием и доводкой; 2) путем раз-
мерного хромирования.
Хромирование с последующим шлифованием в произ-
водстве измерительных инструментов применяют только
в отдельных случаях и главным образом при восстанов-
лении размеров дорогостоящих калибров или деталей.
373
chipmaker.ru
Механическую обработку восстановленных поверхностей
производят шлифованием мягкими и средней твердости
кругами с зернистостью № 12—20, а при необходимости
полированием или доводкой.
Размерное хромирование калибров, т. е. нанесение
слоя хрома строго определенной толщины, с получением
размеров изделия без последующей механической доводки
выполняют двумя путями:
1. Уменьшают размеры калибров на такую величину,
чтобы толщина наращиваемого слоя хрома перекрывала бы
все поле допуска на износ калибра. При выполнении
поставленного условия калибры можно после износа
вновь хромировать и таким образом восстанавливать его
большое число раз.
При промышленном изготовлении калибров такое хро-
мирование не применяют из-за высоких требований к точ-
ности изготовления заготовок под хромирование калиб-
ров 2—2а классов точности, а при производстве калибров
более грубых классов точности необходимо осаждать
большой слой хрома, точные размеры которого трудно
выдерживать.
2. Широко применяют хромирование калибров и дру-
гих деталей с отложением тонкого слоя хрома. Возникаю-
щие погрешности формы и толщины слоя (при его вели-
чине в 3—5 мкм) очень малы и поэтому такое покрытие
технологически легко выполнимо.
Никелирование. Никелевые покрытия при толщине
слоя 0,02—0,025 мм обладают достаточно хорошими за-
щитно-декоративными свойствами, но вследствие низкой
твердости и недостаточно надежного сцепления со сталью,
в производстве измерительных инструментов и приборов
применяются только для защиты фурнитуры к футлярам
(крючки, петли, навески, ручки и т. д.) и отдельных
деталей приборов. Для деталей, работающих в тяжелых
атмосферных условиях, применяют двухслойное покрытие:
медь — никель толщиной 0,01—0,04 мм. При необходи-
мости получения покрытия с твердой поверхностью при-
меняют трехслойное покрытие: медь — никель—хром тол-
щиной 0,01—0,03 мм.
Цинкование. Цинковые электролитические покрытия
надежно защищают детали, работающие в тяжелых атмо-
сферных условиях, от коррозии.
Цинковое покрытие имеет низкую твердость, поэтому
применяется в качестве защитного покрытия деталей
374
приборов, не участвующих в трении и не подвергающихся
механическому воздействию.
Толщина цинкового покрытия устанавливается в за-
висимости от условий эксплуатации от 5 до 30 мкМ.
Цинковое покрытие светло-серого цвета имеет некра-
сивый внешний вид, кроме того, в условиях повышенной
влажности, а также при использовании оцинкованных
деталей в плотно закрытых приборах возникает корро-
зионное разрушение цинкового покрытия с образованием
белого осыпающегося порошка.
Для повышения коррозионной стойкости цинковых
покрытий применяют пассивирование (хроматирование)
или покрывают их лаком. Пассивирование производят
в растворах, содержащих хромовые соединения, например
в растворе, состоящем из 15—25 г/л хромового ангид-
рида СгО3, 2—4 г/л азотной кислоты HNO3 и 5—10 г/л
сернокислого натрия Na2SO4 при температуре 15—203 С
в течение 5—10 с. Образующаяся тонкая (0,1—0,5 мкм)
хроматная пленка зеленовато-желтого радужного цвета
обладает повышенными защитно-декоративными и меха-
ническими свойствами.
Кадмирование. Кадмий является мягким металлом
серебристо-белого цвета и используется только в каче-
стве защитно-декоративного покрытия. В обычных усло-
виях кадмиевое покрытие как по качеству защиты от
коррозии, так и по внешнему виду не имеет преимуществ
перед цинковым хроматированным покрытием. Основным
достоинством кадмиевого покрытия является его высокая
стойкость в атмосфере морского тумана и морской воды,
а также при эксплуатации инструментов и приборов
в условиях тропического климата.
Повышение химической стойкости и улучшение деко-
ративного вида кадмиевых покрытий достигается пасси-
вированием пленки в хромовых растворах. Образую-
щаяся хроматная пленка темно-зеленого цвета допол-
нительно повышает защитные свойства кадмиевого по-
крытия.
Лакокрасочные защитно-декоративные покрытия пред-
ставляют собой пленки лака, краски и эмали, нанесен-
ные на поверхность детали и высушенные при опреде-
ленной температуре.
Качество лакокрасочного покрытия определяется
сплошной одинаковой толщины и цвета пленкой и ее хоро-
шим сцеплением (адгезией) с металлом. Подготовка поверх-
375
chipmaker.ru
ности под покрытие является одной из важнейших опе-
раций,, обеспечивающих надежную сцепляемость пленки,
длительный срок службы лакокрасочного покрытия и
красивый внешний вид. Необходимо помнить, что очаги
коррозии, не удаленные с поверхности детали, распро-
страняются и под пленкой, грубые изъяны (раковины,
утяжины и т. д.) невозможно качественно зашпаклевать.
Типовой технологический процесс нанесения лакокра-
сочного покрытия состоит из ряда операций.
1.	Механическая обработка. Удаляют
с заготовок грубые неровности, остатки литниковой си-
стемы, заусенцы и т. д. при помощи пневматических
зубил, шлифовальных кругов, установленных на пере-
носных точилах, бесконечных абразивных лент, пил
и т. д., заготовки очищают от пригаров формовочной
земли и окалины обдувкой дробью или металлическим
песком.
2.	Обезжиривание поверхности деталей
является одной из основных операций, создающей надеж-
ное сцепление пленки с металлом. Загрязнения, остав-
шиеся на поверхности детали, в особенности жировые,
неизбежно приводят к разрушению лакокрасочного по-
крытия. Крупные детали обезжиривают протиркой уайт-
спиритом, а мелкие детали — в ваннах химическим или
электрохимическим способами. После обезжиривания не
допускается прикасаться руками к очищенному металлу,
так как. имеющийся на руках жировой слой в виде отпе-
чатка остается на поверхности детали и ухудшает сце-
пление покрытия.
3.	Грунтование поверхностей де-
тали. Существующие лакокрасочные материалы не
обладают достаточно надежной сцепляемостью с метал-
лом, поэтому для получения качественного покрытия
вводят промежуточный слой (грунт).
Для деталей приборов из черных металлов, покры-
ваемых масляными красками, эмалями на основе синте-
тических смол, нитро- и перхлорвиниловых эмалей широко
применяют специальную грунтовую краску ГФ-020 (№ 138)
красно-коричневого цвета, состоящую из пигментов (кра-
сителей), железного сурика, сажи и связывающего глиф-
талевого лака. Грунтование производят распылением и
в отдельных случаях кистью, для получения необходи-
мой вязкости в грунт добавляют в качестве растворителей
скипидар, ксилол или сольвент каменноугольный. Грун-
376
товый слой рекомендуется сушить при температуре 100—
140° С при нормальных условиях (15—25° С) время сушки
составляет 24 ч. Для грунтования цветных металлов
применяют грунты АЛГ-1; АЛГ-7; 8; 10.
4.	Шпаклевание — это нанесение пастообраз-
ной массы на поверхность изделия с целью выравнивания
неровностей и заполнения мелких раковин, рисок, царапин
и т. д. При высоких требованиях к качеству покрытия
и плохой подготовке поверхности под покрытие (литье
с грубой шероховатостью) применяют шпаклевание всей
поверхности детали.
В качестве шпаклевок применяют пасты, состоящие
из пигментов, наполнителей (мел, охра, железный сурик
и др.) и связывающих материалов. По видам связываю-
щего материала шпаклевки подразделяют на нитроцел-
лулоидные, лаковые, алкидностирольные и эпоксидные.
В приборостроении наиболее часто применяют: а) нитро-
целлулоидную быстросохнущую (1 ч при 15—25° С),
желтую шпаклевку НЦ-00-8 (АШ-30) под нитро и нитро-
глифталевые эмали; б) лаковую шпаклевку ПФ-00-2
(ЛШ-1) в сочетании с эмалями на основе растительных
масел и смол с временем сушки 20 ч при температуре 15—
25° С или 6 ч при 60° С; в) алкидностирольную розовую,
шпаклевку МС-00-6 (АС-395-1) в сочетании с синтетиче-
скими эмалями и г) эпоксидную грунт-шпаклевку ЭП-00-10
(Э4021) (применяют для заделки сравнительно больших
неровностей) с продолжительностью сушки 24 ч при
температуре 15—25° С. При покрытии нитроэмалями слой
эпоксидной шпаклевки необходимо покрыть грун-
том ГФ-020.
При выравнивании отдельных неровностей шпаклевку
наносят на поверхность детали металлическими или
резиновыми шпателями, а при выравнивании всей поверх-
ности — напылением. В последнем случае шпаклевку
разбавляют до получения необходимой вязкости. Тол-
щина слоя шпаклевки не должна превышать 0,5 мм,
при заделывании больших дефектов шпаклевание произ-
водят в несколько приемов, при этом каждый последую-
щий слой наносят после полного высыхания предыду-
щего. Наносить за один прием толстый слой шпаклевки
недопустимо, так как во время сушки происходит усадка
и растрескивание шпаклевки.
5.	Шлифование поверхностей де-
тали. После высыхания шпаклевки поверхность изде-
377
chipmaker.ru
лия шлифуют мелкозернистыми водостойкими абразив-
ными шкурками с целью получения ровной и шерохова-
той поверхности, которая обеспечивает лучшее сцепление
лака или эмали.
6.	Окраска. Краску на поверхность деталей на-
носят кистью, окунанием, распылением в электростати-
ческом поле. Наиболее часто для нанесения грунта и
различных красок применяют распыление. Для этой
цели используют сжатый воздух, который под давле-
нием 3—4 кгс/см2 подается в распылитель (пульвериза-
тор) от общей сети или передвижного компрессора. Воз-
дух перед подачей в распылитель очищают от масла и
влаги.
При массовом изготовлении приборов в последнее
время применяют окраску деталей в электростатическом
поле. Если вдоль электродов в виде тонкой сетки, при-
соединенной к отрицательному полюсу источника тока,
перемещать на заземленном конвейере детали, то воз-
никает электрическое поле высокого напряжения. По-
верхность сеток значительно меньше, чем поверхность
возникают разряды, при этом происходит ионизация и
положительно заряженные ионы (катионы) перемещаются
к катоду, а отрицательные заряды (анионы) к аноду. Если
в зону разрядов в распыленном виде подать краску, то
частицы ее, сталкиваясь с анионами воздух#. заряжаются
и осаждаются на деталях, отдавая заряД- Основными
преимуществами предлагаемого метода являются меньший
расход краски, ровное покрытие и лучшие условия труда.
5. ПРЕДОХРАНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ДЕТАЛЕЙ ОТ КОРРОЗИИ
Мероприятия по предупреждению возникновения кор-
розии на поверхностях деталей, не имеющих защитных
покрытий, определяются метеорологическими условиями
на производстве; материалом деталей и длительностью
их хранения.
Одним из важнейших факторов, вызывающих корро-
зию, является влажность воздуха, резко увеличиваю-
щаяся в осенние и весенние месяцы года, регулирование
влажности воздуха в помещении позволяет несколько
уменьшить возможность возникновения коррозии, но
не исключает ее полностью. Кроме того, коррозию вызы-
£78
вает ряд дополнительных факторов: загрязнение воздуха
парами и газами, следы потных рук и т. п.
Для предохранения от коррозии при кратковременном
хранении детали промывают в бензине марки «калоша»
(не содержит вредных примесей этила) или керосине.
Очень часто применяют промывку стальных деталей
в 5—10%-ном растворе нитрита натрия, образующаяся
при этом на поверхности деталей окисная пленка обеспе-
чивает надежную защиту от коррозии. Для промывки де-
тали погружают в раствор нитрита натрия и выдерживают
от 20 с до 5 мин при обычной температуре. Продолжи-
тельность сохранения защитных свойств пленки зависит
от класса чистоты поверхности деталей, например, детали
после грубых видов обработки (точение, фрезерование
и т. п.) сохраняются без следов коррозии 4—5 дней, шли-
фованные — до 14 дней, а полированные — до месяца.
Преимуществом промывки раствором нитрита натрия
является незначительная трудоемкость, так как детали
не требуют протирки и могут передаваться на хранение
влажными. Образующийся при высыхании налет соли
при. необходимости. легко у и зияете у. аромынкой. в. водных
растворах (эмульсия, содовый и мыльный растворы и т. п.).
Недостатки промывки в растворе нитрита натрия
заключаются в невозможности ее применения для защиты
деталей из меди или других цветных металлов (емкости,
покрытые цинком или имеющие медный подслой, нельзя
использовать для хранения нитрита натрия); возмож-
ности раздражения кожи рук при длительном воздей-
ствии раствора даже с 5—10 %-ной концентрацией нитрита
натрия, поэтому необходимо применять различные при-
способления, исключающие окунание рук в раствор,
или резиновые перчатки.
Для защиты от коррозии инструментов и приборов
при длительном их хранении или транспортировке при-
меняют различные смазки.
Выбор вида смазки определяется условиями и сроками
хранения инструментов, их особенностями, т. е. требо-
ваниями к сохранению плавности хода, удобствами удале-
ния смазки и т. п.
Применяемые для консервации измерительных средств
смазки делят на два вида: а) жидкие и б) консистентные.
К жидким смазкам относятся минеральные масла различ-
ной вязкости или смеси масел с различными ингибито-
рами (замедлителями коррозии). Консистентные смазки
Ь79
chipmaker.ru
представляют собой в основном минеральные масла,
загущенные церезином, петролатумом или парафином.
Жидкие смазки наносят на поверхность инструментов
тампоном, кистью или окунанием. Густые смазки наносят
погружением инструментов на 1—3 мин в разогретую
до температуры 70—80° С консистентную смазку. После
смазки инструменты завертывают в негигроскопичёскую
(конденсаторную) бумагу.
Консервация инструментов с применением растворов
нитрита натрия. При смачивании инструментов в тече-
ние 15—20 с в 20—30 %-ном растворе нитрита натрия на
поверхностях стальных деталей образуются кристаллы,
непрерывно подновляющие защитную окисную пленку.
Для сохранения образованной защитной пленки и кри-
сталлов нитрита натрия в течение длительного времени
(6—12 мес. в зависимости от условий хранения) изделие
при упаковке завертывают в бумагу, также смоченную
8—-10%-ным раствором нитрита натрия. Для удобства
завертывания бумагу предварительно нарезают на опре-
деленные форматы, смачивают раствором и затем высу-
шивают. На длительное хранение шлифованные заго-
товки, полированную ленту, инструмент и т. д. погру-
жают в ванны с раствором нитрита натрия, при этом срок
хранения не ограничен.
Антикоррозионную обработку деревянных футляров
перед укладкой в них инструментов и приборов произво-
дят либо путем проваривания основных деталей футля-
ров в масле при температуре 100—120° С в течение 1—
2 ч, либо смачиванием внутренних полостей футляров
15%-ным раствором нитрита натрия.
При использовании растворов нитрита натрия, в осо-
бенности 20— 30%-ной концентрации, необходимо пом-
нить, что длительное воздействие его вызывает раздраже-
ние кожи, поэтому необходимо выполнять правила тех-
ники безопасности, т. е. применять сетку и приспособле-
ния для погружения деталей, резиновые перчатки, сма-
зывание рук глицерином и т. д.
6. ТЕХНОЛОГИЯ СБОРОЧНЫХ РАБОТ
Технологический процесс сборки приборов и кон-
трольно-измерительных устройств представляет собой со-
вокупность последовательных операций по соединению
деталей или сборочных единиц в готовое изделие.
380
В соответствии с ГОСТ 2.101—68 на единую систему
конструкторской документации (ЕСКД) под деталью по-
нимают изделие, изготовленное из однородного махериала
без применения сборочных операций. Несколько деталей,
соединенных между собой различными способами, назы-
вают сборочной единицей. Таким образом, изделиями
являются:
а)	детали, выпускаемые предприятием;
б)	сборочные единицы, состоящие из нескольких де-
талей и
в)	несколько сборочных единиц или сборочных еди-
ниц и деталей, собранных на предприятии.
Технологический процесс сборки изделия, кроме соб-
ственно сборки деталей в сборочные единицы, включает
в себя пригонку отдельных деталей и сборочных единиц
друг к другу; юстировку, т. е. отладку приборов для
обеспечения требуемой точности и работоспособности;
контроль и испытание готового изделия.
Одной из основных особенностей сборки приборов
является большой объем пригоночных и отладочных ра-
бот, вызванных высокими требованиями к их точности.
Суммарную накопленную погрешность Д lim собранного
изделия обычно исчисляют в микрометрах или для грубых
работ — в сотых долях миллиметра. Очевидно, экономи-
чески нецелесообразно, а иногда и невозможно выполнить
механическую обработку деталей с' такими отклонениями,
которые при их суммировании в собранном изделии обес-
печивали бы Alim в указанных пределах. Погрешности
отдельных деталей, собранных в изделие, можно компен-
сировать в процессе сборки и отладки.
Установление определенной последовательности
сборки, включая пригоночные и отладочные операции,
следует начинать прежде всего с тщательного изучения
чертежей, технических требований, условий приемки и
выявления базовой детали, т. е. основной детали данной
сборочной единицы, с которой начинается сборка. Для
установления последовательного порядка сборки других
деталей весь технологический процесс расчленяют на
операции, переходы и приемы.
Операцией называют часть процесса сборки, выпол-
няемую над сборочной единицей на одном рабочем месте
и включающую все действия рабочего или группы рабо-
чих до перехода к сборке такой же или иной сборочной
единицы.
381
chipmaker.ru
Операцию делят на переходы. Переходом называют
часть операции сборки, выполняемую на одном рабочем
месте над деталью одного наименования без смены при-
способлений и инструмента.
Каждый переход подразделяют на приемы, т. е. на
ряд простейших движений, например, установка детали,
подвод инструмента и т. д.
Исходными материалами для разработки технологи-
ческого процесса сборки являются: а) чертежи деталей,
сборочных единиц и изделия; б) технические требования на
изделие; в) методика испытания и контроля; г) специфи-
кации на отдельные детали и сборочные единицы и д) про-
изводственная программа (объем выпуска), определяющая
вид производства.
Вид производства существенно влияет на характер
технологии и организации сборочных работ. В единичном
и мелкосерийном производстве разработка подробного
технологического процесса сборки экономически неце-
лесообразна, поэтому устанавливают только последова-
тельность сборки основных деталей и сборочных единиц.
При большой номенклатуре и разнообразии собираемых
измерительных устройств все работы в условиях штуч-
ного производства выполняют высококвалифицированные
рабочие при помощи универсальной оснастки и инстру-
ментов. Специальную оснастку применяют только в исклю-
чительных случаях, когда выполнить сборку без нее
невозможно.
В серийном производстве разрабатывают более диффе-
ренцированный технологический процесс, т. е. сложные
и трудоемкие операции расчленяют на простые. Кроме
того, сложные сборочные единицы также по возможности
расчленяют на более простые, из которых в дальнейшем
собирают изделие. Такое построение технологического
процесса позволяет проводить специализацию сбороч-
ных работ, закрепляя за сборщиками схожие сборочные
единицы (измерительные узлы; командоаппараты, дат-
чики и т. п.).
Более глубокая проработка технологического про-
цесса сборки и упрощение операций при одновременной
высокой оснащенности различной оснасткой, в том числе
и специальной, обеспечивают уменьшение величины при-
гоночных работ, а следовательно, и трудоемкость.
Дифференциация операций создает также условия для
частичной замены последовательного выполнения опера-
382
ций на последовательно-параллельное, что способствует
уменьшению цикла сборочных работ. Так как на сборку
детали поступают после механической обработки, то
уменьшение цикла сборки изделия способствует и умень-
шению объема незавершенного производства.
В массовом производстве технологический процесс
расчленяют на элементарно простые операции с закре-
плением их за рабочими местами. Пригоночные работы
за счет максимальной взаимозаменяемости деталей либо
исключаются, либо применяются только для компенса-
ции погрешностей замыкающих звеньев измерительных
устройств.
Характерной особенностью массового производства
является высокая оснащенность операций приспособле-
ниями, инструментами, а в отдельных случаях специали-
зированным или специальным оборудованием (прес еы,
отладочные стенды и т. п.). Уменьшение цикла сбороч-
ных работ достигается параллельной сборкой сборочных
единиц, а также включением в поток отдельных операций
(термообработка, окраска, сварка и т. д.), обычно в серий-
ном производстве выполняемых в специальных цехах.
Технологическая документация сборочных работ. Раз-
работка технологического процесса сборки является чрез-
вычайно трудоемкой, поэтому в штучном и мелкосерий-
ном производстве вместо пооперационного развернутого
процесса составляют маршрутные карты сборки, указы-
вающие только последовательность соединения основных
сборочных единиц. В серийном и массовом производ-
ствах процесс сборки оформляют на операционных кар-
тах, в которых указывают последовательность сборки
в пределах данной операции; наименование и количе-
ство собираемых деталей; размеры и основные требова-
ния; время и т. д. При сборке простых инструментов или
приборов, как правило, в технологических картах при-
водят операционные эскизы, а при сборке сложных —
многодетальных приборов и измерительных устройств
к картам прикладывают специальные операционные чер-
тежи собираемой сборочной единицы.
Для исключения ошибок при сборке многодетальных
измерительных устройств, а также наглядного предста-
вления о последовательности сборочного процесса, реко-
мендуется составлять графическую схему сборки. Схему
сборки используют для детальной разработки и оформле-
ния технологических операционных карт, и для проверки
383
chipmaker.ru
действующего процесса сборки. В качестве примера на
рис. 207 показана схема поточной сборки микрометров.
Схема показывает последовательность соединения дета-
лей каждой сборочной единицы СБ-П; СБ-П1; СБ-IV,
собираемых параллельно сборке основной сборочной еди-
ницы СБ-I', номера деталей и их количество, входящее
в сборку (на рис. 207 наименование детали сопровождается
номером детали — слева, и количеством деталей на одно
Рис. 207. Схема поточной сборки микрометров: СБ-I; СБ-П; СБ-1/1;
СБ-IV — сборочные единицы; /, ZZ, III, IV — порядок выполнения
механической обработки, включенной в сборку
изделие—справа); последовательность соединения сбо-
рочных единиц с основной и очередность механических
операций, включенных в процесс сборки.
Виды сборки. Для обеспечения положения деталей
в собранной конструкции изделия в соответствии с тре-
бованиями чертежа применяют виды сборки: 1) по прин-
ципу индивидуальной пригонки деталей; 2) по прин-
ципу полной взаимозаменяемости; 3) по принципу огра-
ниченной взаимозаменяемости.
Сборку по принципу индивидуальной пригонки выпол-
няют путем пригонки поверхностей одной детали к дру-
гой за счет дополнительной механической или слесарной
обработки, например, прикатка микровинта микрометра
к микрогайке; шабрение направляющих типа «ласточкин
хвост» и т. д. Такой вид сборки применяют в основ-
ном только в единичном и мелкосерийном производ-
ствах, в массовом производстве применяют, когда
384
механическая обработка не обеспечивает требуемую точ-
ность.
Сборку по принципу полной взаимозаменяемости осу-
ществляют путем соединения любых сопрягаемых дета-
лей без какой-либо их пригонки или подбора и применяют
в крупносерийном и массовом производствах изделий
сравнительно невысокой точности. При изготовлении
средств измерения такой вид сборки применяют для
соединения деталей в сборочные единицы, которые не
оказывают существенного влияния на точность работы
изделия.
Сборка по принципу полной взаимозаменяемости,
являясь наиболее прогрессивной, в то же время предъяв-
ляет высокие требования к точности механической обра-
ботки деталей. Известно, что повышение требований
к точности изготовления деталей ведет к увеличению
трудоемкости и себестоимости, поэтому решение о полной
взаимозаменяемости деталей, составляющих кинематичес-
кую и размерную цепи, может быть принято только после
тщательного анализа возможностей механической обра-
ботки. '
Сборку по принципу неполной взаимозаменяемости
выполняют двумя способами: путем дополнительной обра-
ботки и путем подбора парных деталей.
Дополнительная обработка (пригонка) одной из дета-
лей изделия, входящей в размерную цепь, позволяет
компенсировать накопленные погрешности размеров дру-
гих собираемых деталей. Конструкции отдельных изме-
рительных устройств и машин предусматривают допол-
нительные детали (компенсаторы), за счет подбора кото-
рых (мерные шайбы, прокладки и т. п.) регулируют
положение деталей изделия. Компенсаторами также
являются дополнительные детали, размеры которых пре-
дусматривают возможность пригонки для получения тре-
буемого положения деталей относительно друг друга или
посадок (натяги или зазоры). В некоторых случаях при-
меняют регулируемые компенсаторы, с помощью которых
можно без пригонки обеспечить требуемое положение
деталей.
На рис. 208, а показан токарный станок, в котором
по техническим требованиям необходимо обеспечить соос-
ность осей шпинделя и пиноли задней бабки в пределах
допуска Лд. В данном случае сборка по принципу полной
взаимозаменяемости исключается, так как выдержать
Э85
chipmaker.ru
ную. Наиболее правильным
Рис. 208. Сборка по принципу не-
полной взаимозаменяемости:
а — путем пригонки одной нз деталей;
б — с применением компенсатора At;
в — схема размерной цепи
расстояние от станины до оси шпинделя и пиноли задней
бабки в пределах практически невозможно. Если
принять в качестве компенсирующей детали заднюю
бабку, то за счет обработки ее основания можно добиться
требуемой соосности, но в этом случае пригонка детали
громоздкой и неудобной формы возможна только вруч-
решением является введе-
ние компенсирующей де-
тали с размером Л2 (рис.
208, б), за счет механиче-
ской обработки которой
можно обеспечить соос-
ность в требуемых преде-
лах.
Соединение парных
(охватываемой и охваты-
вающей) деталей путем
подбора выполняют сле-
дующими способами: а) не-
посредственным подбором
одной детали к другой;
б) предварительной сорти-
ровки деталей на группы
и в) комбинированным спо-
собом, т. е. сортировкой
на группы с последующей
подборкой.
Наиболее распростра-
ненной в крупносерийном
и массовом производствах является сборка с применением
сортировки деталей на группы. Такой способ наиболее
эффективен в тех случаях, когда необходимо обеспечить
натяги и зазоры в пределах значительно меньших, чем
возможная точность изготовления сопрягаемых деталей.
Для сборки по указанному способу поле допуска
деталей разбивают на равные части и соответственно им
сортируют детали на группы. При сборке группы деталей
(охватывающих и охватываемых) комплектуют таким
образом, чтобы в одну группу входили детали с разме-
рами, обеспечивающими требуемый натяг или зазор.
Количество принимаемых групп зависит от величины
допусков на детали и требуемой точности сопряжения.
Применение способа группового подбора (селективная
сборка) позволяет значительно снизить требования к точ-
386
ности механической обработки, а также исключить какие-
либо пригоночные работы; к недостаткам относятся неко-
торое увеличение незавершенного производства, так как
невозможно гарантировать получение одинакового коли-
чества комплектующих деталей в каждой группе, и необ-
ходимость введения операции сортировки деталей по
группам. Последний недостаток исключается введением
контрольно-сортировочных автоматов.
Понятие о размерных цепях. Правильное расположе-
ние частей изделия, выявление необходимости регулировки
той или иной детали, определение величины компенсации
или специального компенсатора может быть обеспечено
путем установления и решения уравнения размерной цепи.
Размерной цепью называют расположенную в опреде-
ленной последовательности замкнутую цепь размеров
исполнительных поверхностей, включая и размер, сое-
диняющий эти поверхности.
Для наглядного представления размерной цепи все
составляющие ее размеры наносят на контур деталей
изделия или сборочных единиц (рис. 208, б) или изобра-
жают в виде схемы (рис. 208, в).
Составляющие размерную цепь отдельные размеры
называют звеньями размерной цепи и каждое звено обоз-
начают буквами (Лр Д2; А3; Бх; Б2; Б3 и т. д.), цифры
около которых показывают порядковый номер звена.
Размерная цепь имеет следующие звенья: а) исходное
звено, т. е. звено, с которого начинается построение
размерной цепи; б) замыкающее звено, являющееся по-
следним при построении размерной цепи и соединяющее
поверхности деталей, положение которых требуется обес-
печить при известных величинах размеров всех состав-
ляющих звеньев цепи; в) составляющие звенья (все осталь-
ные). Замыкающее звено в отличие от остальных, обоз-
начают вместо цифр индексом, например Дд", Б д’, Вд
и т. д.
Составляющие звенья подразделяют на увеличиваю-
щие и уменьшающие, когда при увеличении их размеров
замыкающее звено увеличивается или уменьшается.
В зависимости от количества размеров, входящих
в размерную цепь, и их расположения размерные цепи
могут быть простыми или многозвеньевыми, с звеньями,
расположенными параллельно и под углом друг к другу.
Величину замыкающего звена размерной цепи с парал-
лельными звеньями определяют из уравнения размерной
387
chipmaker.ru
цепи. Как следует из схемы, показанной на рис. 208, в,
уравнение размерной цепи имеет вид
>4д + А3 = A J + А 2 или >4Д = Аг + Л2— А3.
В общем виде уравнение размерной цепи может быть
записано так:
•‘4д = >41 + .42 + Лз+ ••• + Лт_1 = At,
i=i
где т — общее количество всех звеньев цепи.
Из приведенного уравнения следует, что номиналь-
ная величина замыкающего звена равна алгебраической
сумме номинальных размеров составляющих звеньев.
Вследствие того, что детали, составляющие размер-
ную цепь, имеют отклонения в пределах допуска на их
изготовление, возникает и погрешность замыкающего
звена сод, величина которой равна сумме погрешностей
всех звеньев цепи, т. е.
i—m—1
Юд ~ «1 + СО2 + (£>з + • • • (0m_j =	ю1-
Приведенное уравнение используют для установле-
ния фактической- погрешности замыкающего звена при
известных погрешностях, входящих в размерную цепь
деталей.
Для установления допусков на размеры деталей, со-
ставляющих размерную, цепь при заданной величине
замыкающего звена, уравнение можно записать так:
1=т—1
6д = 61 4" 62 + ' • • + 6m_i =	61,
т. е. допуск замыкающего звена- равен сумме допусков
деталей, составляющих размерную цепь. Из уравнения
следует, что все предельные отклонения деталей арифме-
тически суммируются, т. е. принимаются, что все детали
выполнены с наименее выгодными предельными отклоне-
ниями. В практике вероятность такого сочетания нич-
тожно мала, поэтому возможно некоторое увеличение
допусков по отношению к расчетным с очень малой долей
риска получения брака. Возможную величину брака
при увеличении допусков можно определить методом
математической статистики и теории вероятности.
Величину компенсирующего звена (обозначаемого на
схемах буквой с порядковым номером, заключенным
388
в рамку, например также определяют из уравнения
размерной цепи. На рис. 209 показана схема размерной
цепи с компенсационной шайбой |aJ. Уравнение размер-
ной цепи в данном случае имеет вид
Аг = Аа + А8 + А4 + Ав + [Ав| + Ад
или 
А6 — Ах— (А4+ А3 + А4 + АБ + Ад).
с
Рис. 209. Схема регулирования
величины замыкающего звена
помощью компенсатора
Подставляя в полученное уравнение максимальные
и минимальные предельные значения звеньев, можно
определить предельное значе]
Организация сборочных
процессов. По формам орга-
низации работы сборку делят
на стационарную и подвиж-
ную.
Стационарную сборку вы-
полняют на одном рабочем
месте, к которому подают все
детали .и сборочные единицы.
Такую сборку применяют в
единичном и мелкосерийном
производствах, а также в
крупносерийном. производ-
стве высокоточных уст-
ройств, перемещение которых
может вызвать нарушение
точности сборки.
Подвижную сборку применяют в крупносерийном и
массовом производствах приборов и измерительных ин-
струментов (микрометры, штангенциркули, индикаторы).
При подвижной сборке собираемое изделие перемещается
от одного рабочего места к другому. Детали и сборочные
единицы в процессе сборки подаются к рабочим местам,
на которых постоянно выполняются одни и те же опера-
ции. Благодаря небольшим размерам и массе измеритель-
ных приборов их перемещают при помощи ленточных
или цепных конвейеров, приводимых в движение от одной
приводной станции.
Для выполнения поточной сборки технологический
проц°сс расчленяют на элементарно простые операции
(метод дифференциации), примерно равные или кратные
389
chipmaker.ru
друг другу по времени. Синхронизация операций, т. е.
приведение затрат времени выполнения каждой опера-
ции к равенству или кратности такту, достигается за
счет технических и организационных мероприятий (объе-
динение или расчленение операций; применение быстро-
действующих инструментов и приспособлений; правиль-
ная организация рабочих мест; анализ трудовых движений
и обучение рабочих передовым приемам работы).
- Современные конструкции измерительных приборов
позволяют производить измерение с точностью 0,00005—
0,0001 мм, очевидно, сборка и отладка таких приборов
должна быть выполнена с еще большей точностью. По-
этому окончательная сборка приборов должна выпол-
няться в специальном виброустойчивбм помещении, имею-
щем температуру 20 ± 1° С и относительную влаж-
ность  50—60 %.
Методы сборки деталей с неподвижными соединениями.
Неподвижные соединения деталей могут быть неразбор-
ными и разборными. Неподвижные неразборные соеди-
нения изготовляют сваркой, пайкой, склепыванием и
склеиванием.
Сварку применяют в основном при сборке соединений из
тонколистовых заготовок: кожухов, ограждений, щитов
и т. п. Наиболее применимой для сборки указанных
деталей является точечная сварка, обладающая высокой
производительностью. К недостаткам точечной сварки-
относятся дефекты на поверхности детали в местах кон-
такта электродов; отсутствие герметичности.
Пайку применяют для соединения деталей, требующих
высокую герметичность соединения, а также в тех слу-
чаях, когда сварку невозможно использовать из-за боль-
шой деформации свариваемых деталей.
Склепывание применяют в основном для соединения
тонколистовых заготовок. Склеивание является наиболее
прогрессивным способом, так как современные эпоксид-
ные смолы позволяют, получать высокопрочные соедине-
ния, не вызывая деформации склеиваемых деталей.
Неподвижные разборные соединения деталей закреп-
ляют болтами или шпильками, а также путем созда-
ния натяга между сопрягаемыми деталями. Натяг между
деталями получают прессованием в холодном состоянии
или с подогревом. При прессовании с подогревом охваты-
вающую деталь (втулку) нагревают в масле или электро-
печи до температуры 70—300° С (в зависимости от требуе-
390
мого натяга) и насаживают на вал. После охлаждения
размеры охватывающей детали уменьшаются и обеспечи-
вается прочное соединение. Натяг между деталями обеспе-
чивает также прессование с охлаждением, осуществляе-
мое путем охлаждения охватываемой детали (вал) до
температуры—70ч—100° С в твердой углёкислоте,
азоте или в холодильных установках. При охлаждении
деталь уменьшается (на 0,01—0,02 мм) и в таком виде
соединяется с другой деталью. По достижении нормальной
температуры достигается требуемое соединение.
Одним из основных факторов, способствующих повы-
шению производительности труда, является механизация
сборочных работ путем применения: 1) приспособлений,
обеспечивающих наивыгодное положение базовой детали
(такие приспособления должны обеспечивать установку
детали в различных положениях); 2) приспособлений для
правильной ориентировки собираемых деталей; 3) при-
способлений для предварительного сжатия пружин;
4) стендов для приработки сопряженных деталей, испыта:
ния, отладки и контроля; 5) механизированного ручного
инструмента: электрических или механических отверток,
гайковертов, электродрелей и т. д.; 6) механизации про-
мывочных работ.
chipmaker, ru
Глава V
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О МЕХАНИЗАЦИИ
И АВТОМАТИЗАЦИИ
Основными задачами технологических процессов в лю-
бом виде производства являются: 1) обеспечение надлежа-
щего качества изготовляемого изделия; 2) достижение
минимальной себестоимости и 3) создание условий труда,
обеспечивающих выполнение технологических операций
при минимальных затратах физических усилий человека.
Если в единичном и^ мелкосерийном производствах
качество обрабатываемых деталей, а следовательно, и
изделия зависит в основном от квалификации рабочих,
то в остальных видах производств оно определяется тща-
тельностью разработки технологических процессов; тех-
нологической дисциплиной и общей технической куль-
турой и навыками предприятия.
. Как известно, себестоимость определяется затратами
на исходный материал или полуфабрикаты, величиной
заработной платы и накладными расходами, исчисляемыми
в процентах от заработной платы. Основную часть себе-
стоимости составляет заработная плата, величина которой
зависит от нормы времени (трудоемкости) и квалификации
работы.
Техническая норма штучного времени на каждую опе-
рацию в крупносерийном и массовом производствах, и
частично в серийном производстве, рассчитывается по
формуле
^шт = Л, 4- Тв + 7’т. об ф- То_ об 4- Тп,
где Тшг — штучное время;
То — основное (машинное) время;
Тв — вспомогательное время;
Тт. об — время технического обслуживания рабочего
места;
392
То. об — время организационного обслуживания ра-
бочего места;
Тп — время перерывов на отдых и естественные
надобности.
В единичном, мелкосерийном, а в некоторых случаях
и серийном производствах расчет времени на выполнение
каждой операции производится по штучно-калькуля-
ционному времени Тшк, определяемому по формуле
'Г   у I 'Л,. 3
1 ШК	1 ШТ I п ’
где Тп_ э — подготовительно-заключительное время;
п — количество деталей в партии.
Из формул норм времени следует, что для повышения
производительности труда необходимо добиваться сниже-
ния всех ее составляющих. Но так как, в зависимости от
вида производства, формы и размеров обрабатываемых
деталей и т. п., соотношение между составляющими норму
времени различно, то и их влияние на повышение произ-
водительности также различно.
Характеристика составляющих норму времени и основ-
ные методы их уменьшения. Машинным временем является
время, в течение которого производится изменение раз-
меров и форм деталей. Машинное время можно уменьшить
за счет прогрессивных режимов резания, одновременной
работы нескольких режущих инструментов и в небольшой
степени уменьшением пути на врезание и перебег. Так как
в производстве измерительных приборов преобладают
детали небольших размеров, то машинное время состав-
ляет небольшую величину и уменьшение его не всегда
сказывается на повышении производительности труда.
Машинно-ручным временем является время работы
станка с непосредственным участием рабочего, например,
сверление с ручной подачей, обтачивание фасок с ручной
подачей и т. п. Указанные приемы выполняют, как пра-
вило, в тех случаях, когда время на включение и выключе-
ние автоматической подачи равно или меньше машинного
времени. Доля машинно-ручного времени незначительна
и существенного влияния на производительность не ока-
зывает.
Время ручной обработки затрачивается на работы без
участия механизмов, например, опиливание напильником,
ручная доводка и т. п. Ручная обработка является тру-
доемкой и физически тяжелой работой, поэтому во всех
393
случаях необходимо искать новые решения, исключающие
ручные работы, например, вместо зачистки поверхностей
и опиливания острых кромок следует применять подвод-
ное шлифование. При невозможности замены процессов
необходимо максимально механизировать операции.
Вспомогательное время'затрачивается на приемы, не-
обходимые для выполнения основной работы, например:
на установку и закрепление детали; пуск станка; подвод
и отвод режущего инструмента и т. п. Затраты вспомога-
тельного времени весьма значительны и в машиностроении
составляют примерно от 1.0 до 40%, а в приборостроении —
от 10 до 60% от суммы прочих затрат времени. .Уменьше-
ние вспомогательного времени является главным резер-
вом повышения производительности и в зависимости от
вида производства осуществляется путем: применения
быстродействующих приспособлений для установки и
закрепления деталей, приспособлений для контроля
в процессе обработки, механизации или автоматизации
приемов.
Время обслуживания рабочего места, как техническое,
так и организационное, составляет небольшую величину
(4—6%) и может быть уменьшено за счет организационных
мероприятий.
; Подготовительно-заключительное время затрачивают
на наладку станка и приведение его в исходное состояние
после изготовления всей партии деталей. В единичном и
мелкосерийном производствах количество наладок весьма
значительно и по затратам времени составляет от 6 до
15% от штучно-калькуляционной нормы времени. Подго-
товительно-заключительное время уменьшается укрупне-
нием партий деталей; тщательной подготовкой приспособ-
лений и режущего инструмента; уменьшением количества
наладок путем внедрения групповых методов обработки.
2. ГРУППОВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ1
В условиях единичного и мелкосерийного производств
наиболее трудоемкими составляющими нормами времени
являются: затраты времени на выполнение вспомогатель-
ных приемов; время на наладку станков и организацион-
ное обслуживание рабочего места. Указанные затраты при
1 См. Митрофанов С. П. Научные основы групповой технологии.
Лениздат, 1959-
394
изготовлении деталей небольших размеров составляют
от 40 до 80% общей нормы штучно-калькуляционного
времени. Это объясняется тем, что в таких видах произ-
водств применение быстродействующих приспособлений
экономически нецелесообразно, кроме того, при обычных
приемах планирования рабочему в течение смены при-
ходится несколько раз переналаживать станок для выпол-
нения различных операций, например, сменить патрон на
токарном станке и установить центры; фрезеровать де-
тали в тисках, а для другой детали установить и наладить
делительную головку и т. п. Уменьшение затрат подго-
товительно-заключительного времени с использованием
высокопроизводительных методов и болез совершенной
оснастки возможно с применением групповых методов
обработки.
Сущность групповой технологии заключается в том,
что все детали классифицируются на группы (валы,
втулки, диски, зубчатые колеса и т. д.), схожие по кон-
фигурации, размерам и требуемой точности. Для каждой
группы принимают так называемую «комплексную де-
таль», объединяющую все обрабатываемые- элементы де-
талей данной группы, и для такой детали разрабатывают
технологический процесс с соответствующими наладками.
Обработку прочих деталей данной группы производят
по той же технологии, но с пропусками отдельных позиций
и исключением в наладках отдельных инструментов.
Основными преимуществами обработки деталей по
групповой технологии являются:
1) возможность закрепления станков за каждой опе-
рацией группового технологического процесса, что, в свою
очередь, позволяет использовать более производительные
приспособления и режущий инструмент или применить
групповые наладки;
2) использование высокопроизводительного оборудо-
вания с полной загрузкой его по времени, например, ре-
вольверных Ci-анков вместо токарных;
.3) возможность организации технологических линий
для обработки деталей определенных групп;
4)	резкое сокращение подготовительно-заключитель-
ного времени, так как при обработке разных деталей дан-
ной группы не делают полную переналадку станка, а
только устанавливают инструмент на требуемый размер;
5)	уменьшение времени на организационное обслужи-
вание рабочего места;
395.
chipmaker.ru
6)	сокращение количества применяемой оснастки, так
как отпадает необходимость иметь полный комплект ос-
настки на каждый станок, например при обработке группы
деталей типа втулок токарные станки оснащают только
патронами, а при обработке деталей типа валов — только
центрами;
7)	создание условий применения прогрессивных ре-
жимов резания и опыта новаторов.
3. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В серийном, крупносерийном и массовом производ-
ствах механизация, а также частичная или полная авто-
матизация являются одним из основных решений по по-
вышению производительности труда, снижению себестои-
мости изготовляемых изделий и улучшению их качества.
Вследствие того, что технологические приемы обработки
деталей на автоматических линиях базируются в основном
на общепринятых способах механической и других видов
обработки, основой всех работ по механизации и автома-
тизации является разработка конструкций специальных
станков, оборудования, средств транспорта, контроля,
управления и т. д., позволяющих либо уменьшить долю
труда рабочего, либо исключить непосредственное участие
рабочего в работе на станках.
Исходным документов для разработки проектов меха-
низации или автоматизации является технологический
процесс, поэтому в задачу технолога прежде всего входит
выявление необходимости механизации или автоматизации
и подготовка задания на проектирование. Задание должно
состоять из тщательно проработанного технологического
процесса, включающего современные способы обработки,
режимы резания, указание о базах, припуски и операци-
онные допуски, такт выпуска и т. п. и предварительное
определение эффективности. В дальнейшем при прора-
ботке конструкторским бюро технического предложения
задание с учетом конструкторских решений по согласова-
нию с технологами откорректируется.
Под механизацией технологических процессов пони-
мают частичную или полную замену физических усилий
человека, затрачиваемых на выполнение основных или
вспомогательных приемов, работой машины, например,
применение для крепления деталей патронов с пневмати-
396
ческими или гидравлическими приводами; перемещение
пиноли задней бабки токарных станков пневматическим
устройством и т. п.
Механизация предусматривает не только выполнение
физически тяжелых и трудоемких работ машиной, но и
замену процессов на более механизированные, например:
замена опиливания острых
нием; перевод ручной до-
водки на механическую.
К механизации отно-
сится также перевод обра-
ботки деталей с универ-
сальных станков на полу-
автоматы универсального
или специального типа.
На рис. 210 показан две-
надцатипозиционный по-
луавтомат конструкции за-
вода «Калибр», предназна-
ченный для фрезерования
шлицев и полирования
сферических головок вин-
тов. Обработку головок
винтов ранее производили
в две операции: 1) фрезе-
рованием шлица с ручной
подачей винта, установ-
ленного в приспособлении;
2) опиливанием, зачисткой
кромок подводным шлифова-
Рис. 210. Полуавтомат для обра-
ботки сферических головок винтов
и полированием сферы винта на станке токарного типа.
Из схемы работы полуавтомата, показанной на рис. 211,
следует, что обработка производится в следующей после-
довательности: на позиции I винт устанавливается в цангу
и при повороте стола на 30° автоматически зажимается,
на позиции II производится фрезерование шлица. Пози-
ции III—V предназначены для спиливания головки винта,
для этой цели шпиндели с винтами получают вращение
и производится опиливание сферы качающимся напиль-
ником, опиливание острой кромки и периферии головки
винта. Позиции VI—XI предназначены для зачистки участ-
ков сферы вращающихся винтов бесконечной абразивной
лентой, натянутой на ролики. После обработки каждой
детали абразивная лента для смены изношенного участка
повертывается на небольшую величину. На позиции XII
397
chipmaker, ru
производится полирование сферы войлочным кругом с па-
стой ГОИ. Далее на позиции I цанга разжимается, винт
снимается и устанавливается новая заготовка. Таким
образом, механизация данной операции, кроме повышения
производительности, позволила облегчить физический
Рис. 211. Схема последовательной обработки сферических
головок винтов
ТРУД» так как вся работа сводится к установке и снятию
детали и поднастройке станка.
Под автоматизацией понимают высшую форму меха-
низации, исключающей непосредственное участие чело-
века в работе машины. Роль человека в данном случае
сводится только к разработке программы работы машины,
подналадке и контролю за работающим станком, линией
или цехом. Следовательно, автоматизирован должен быть
полный цикл работы станка, начиная с установки детали,
обработки, контроля и снятия детали. Кроме того, по-
скольку технологический процесс состоит из ряда опера-
398
ций, то автоматизация должна обеспечивать и транспор-
тировку детали от одного станка к другому,.
В связи с этим различают так называемую малую
автоматизацию, охватывающую автоматизацию отдель-
ных элементов общего цикла работы станка (загрузка
деталей, подвод частей станка и т. д.), и комплекс-
ную (большую) автоматизацию, объединяющую работу
нескольких станков в автоматическую линию с полным
автоматизированным циклом работы.
Успешная работа любой технологической линии и
в особенности автоматической может быть достигнута
только при полной синхронизации операцией по времени.
Если это условие нарушится, то часть станков окажется
недогруженной и более производительные станки необ-
ходимо периодически останавливать. Синхронизация осу-
ществляется чисто технологическими приемами: подбором
режимов резания и стойкости инструмента; объединением
переходов путем применения одновременной работы не-
скольких инструментов и т. п.
Экономическая целесообразность применения того или
иного объема автоматизации технологических процессов
определяется сроком окупаемости дополнительных капи-
тальных вложений, затраченных на осуществление авто-
матизации. Срок окупаемости определяют по формуле
N-
Cx-Cj ’
где N — срок окупаемости (принимается 3 года);
/С2 — сумма капитальных вложений, необходимых
для автоматизированного производства;
/Сх — сумма капитальных вложений, необходимых для
неавтоматизированного производства;
Сх — себестоимость годовой продукции в условиях
неавтоматизированного производства;
С2 — себестоимость годовой продукции в условиях
автоматизированного производства.
Глава VI
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ
1.	ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
И ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Для выполнения производственного процесса изготов-
ления измерительного инструмента и приборов среди
машиностроительных заводов четко выделяется группа
специализированных инструментальных заводов, пред-
ставляющих собой сложную организацию, зависящую
от характера и конструкции выпускаемой продукции и
ее объема.
Развитие отечественной промышленности началось
в первой пятилетке, когда были построены и введены
в строй в числе ударных 918 предприятий такие заводы,
как завод «Калибр» в Москве и завод «Красный инстру-
ментальщик» в Ленинграде.
Естественно, первая продукция этих заводов не была
сложна: микрометры, штангенциркули, поверочные ли-
нейки, поверочные плиты, калибры и др. Первые за-
воды в какой-то мере обеспечивали измерительными
средствами технологические операции машиностроитель-
ных предприятий. В годы войны инструментальные
заводы выпускали необходимый измерительный инстру-
мент для предприятий, производящих вооружение и бое-
припасы.
В настоящее время перед инструментальным заводом
стоят задачи по выпуску приборов для автоматических
линий с ценой деления менее 0,1 мкм.
Проектирование инструментальных заводов в настоя-
щее время представляет собой стройную систему и обеспе-
чивается специальными отраслевыми проектными инсти-
тутами.
Проектирование вновь строящихся заводов Мини-
стерства станкоинструментальной промышленности осу-
ществляет проектный институт «Гипростанок».
400
Для проектирования промышленного предприятия не-
обходимо иметь задание, на основе которого производят
все расчеты.
Задание для проектирования предприятий разрабаты-
вают в соответствии с планом развития той отрасли народ-
ного хозяйства, к которой относится проектируемый
завод.
Задание на проектирование предприятия содержит
следующие основные технические производственные дан-
ные: а) характеристику продукции (чертеж и технические
условия); б) производительность (мощность) предприятия
в натуральном и ценностном выражении по основным видам
продукции; в) производственные связи (кооперация);
г) основные источники снабжения предприятия сырьем и
технологическим топливом; д) район или пункт строи-
тельства; е) сроки строительства и очередность ввода
мощностей.
Задание на строительство утверждается Министерством,
в подчинении которого находится проектируемое пред-
приятие.
В соответствии с инструкцией по разработке проектов
и смет промышленного строительства все проектные ра-
боты выполняют обычно в две стадии. Первая стадия
заключается в разработке проектного задания, вторая
стадия —в разработке строительных и монтажных чер-
тежей. Целью проектного задания является выявление
технической возможности экономической целесообраз-
ности предполагаемого строительства в данном месте и
намеченные сроки, правильный выбор площадки для
строительства, источников снабжения его основным
сырьем, энергией, а также установление общей стоимости
строительства и основных технико-экономических пока-
зателей.
Проектное задание должно содержать:
а)	по генеральному плану: характеристику района и
ситуационный, план района, основные технико-экономи-
ческие показатели (площадь, занятая предприятием, ко-
эффициент застройки и др.);
б)	по технологической части: характеристику и но-
менклатуру выпускаемой продукции и программу вы-
пуска с учетом производственного кооперирования; со-
став предприятия и схему технологического процесса;
перечень применяемых типовых и повторно используе-
мых проектов отдельных объектов (цехов) с их краткой
401
r.ru
характеристикой; требуемое количество сырья, основных
материалов и энергии; характеристику сырьевой, топлив-
ной и энергетической базы предприятия; схему энерго-
снабжения предприятия; объем грузооборота предприятия;
необходимое количество работников предприятия (про-
изводственные и вспомогательные рабочие, ИТР и Др.);
требования к другим отраслям промышленности;
в)	по основным объектам (цехам): программу, режим
работы и схему технологического процесса цеха; коли-
честв основного оборудования; компоновку или плани-
ровку (планы и разрезы) основных цехов с расположением
в них основного оборудования;
г)	по строительной части: типаж основных зданий и
сооружений и их строительную характеристику; схема-
тические планы и резервы основцых зданий и сооружений,
площади и объемы зданий и сооружений; источники водо-
снабжения, а также места спуска сточных вод; схемы водо-
снабжения, канализации и их основных сооружений;
основное оборудование; систему отопления и вентиляции
и основного оборудования;
д)	общую сметную стоимость строительства предприя-
тия, которая определяется сметно-финансовым расчетом;
е)	по технико-экономическим показателям: стоимость
единицы продукции по главнейшим видам; капитальные
вложения на единицу мощности; годовую выработку на
одного рабочего (в натуральном или денежном выра-
жении).
Рабочие чертежи разрабатывают при проектировании
на основе утвержденного проектного задания в виде:
общих чертежей, планов и разрезов, на которых показьи
вают расположение оборудования, частей зданий или
сооружений и конструкций, планировку, а также габарит-
ные размеры; деталированных чертежей, на которых по-
казывают размеры всех деталей и элементов зданий
или сооружений, их сопряжения, сечения конструктивных
элементов и спецификацию.
По рабочим чертежам осуществляют строительные и
монтажные работы, включая установку оборудования и
устройство коммуникаций.
В рабочих чертежах уточняют генеральный план
застройки, размещения и привязки к разбивочным коор-
динатным сеткам строящихся зданий, сооружений и ком-
муникаций, а также уточняют их вертикальные отметки;
увязывают размеры строительных конструкций с разме-
402
рами оборудования, всеми видами коммуникаций, устрой-
ствами по сантехнике, энергетике и т. п.; разрабатывают
конструкции фундаментов и увязывают с уточненными
данными геологических и гидрогеологических изысканий
и исследований; детально разрабатывают конструктивные
и ограждающие части зданий и сооружений, необходимые
для их изготовления и монтажа; детально разрабатывают
мероприятия по охране труда и технике безопасности
(предохранительные приспособления, площадки и пе-
рила, мероприятия по борьбе с вредными газами, пылью
и т. п.).
Исходным материалом для проектирования цехов ин-
струментального завода служит производственная про-
грамма, разработанная на основе общего производствен-
ного задания завода.
Проектирование цеха ведут на основе точной произ-
водственной программы, в которой количество изделий
точно определено по номенклатуре и типоразмерам, при
этом разрабатывают операционный технологический про-
цесс с подробным нормированием каждой операции,.
Разработка такого процесса целесообразна при проектиро-
вании цехов для крупносерийного или массового произ-
водства.
Проектирование цехов для единичного и мелкосерий-
ного производства по точной программе нецелесообразно.
Такие цехи обычно проектируют по приведенной про-
грамме.
Приведенная программа представляет собой условно
объединенные группы изделий по технологической общ-
ности. Из этой группы выделяют так называемый «техно,-
логический представитель», по которому и производят
все расчеты. Например, в группе микрометров с преде-
лами измерения 0—100 мм имеется четыре микрометра:
0—25 мм; 25—50 мм; 50—75 мм; 75—100 мм.
Указанные выше микрометры, отличающиеся друг
от друга размерами скобы и градуировкой цифр на гильзе,
имеют различную сложность изготовления, т. е. различ-
ную трудоемкость.
В указанном выше примере «типовым технологическим
представителем» можно выбрать микрометр с пределами
измерения 25—50 мм.
Для того чтобы рассчитать приведенную программу,
необходимо определить коэффициент приведения.
403
chipmaker.ru
Коэффициент приведения определяют по формуле
К — - 7р
Лг,₽ Тт. пр ’
где Кпр — коэффициент приведения;
Тр — трудоемкость изделия, приравниваемого
к трудоемкости технологического представи-
теля;
Гт. пр — трудоемкость технологического представи-
теля.
Для получения данных приведенной программы не-
обходимо программу годового выпуска по каждому типо-
размеру умножить на коэффициент приведения.
2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СТАНКОВ
В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Для определения количества металлообрабатываемого
оборудования необходимо знать:
1)	производственную годовую программу (точную или
приведенную);
2)	операционный технологический процесс с нормами
времени;
3)	действительный (расчетный) годовой фонд времени
работы оборудования.
Расчетное количество станков определяют по формуле
Аик^
г ____}_____
₽ 60Фдт ’
где Ср — расчетное количество станков данного типа
п	в шт.;
S 4ик — сумма штучно-калькуляционного времени по
1	всем (л) операциям, выполняемым на дан-
ном типе станков, на одно изделие в мин;
N — годовая производственная программа;
m — число смен работы оборудования;
Фд — действительный годовой фонд работы обо-
рудования в одну смену в ч.
Фд принят в соответствии с нормами технологического
проектирования машиностроительных заводов, разрабо-
танными Государственным институтом «Гипростанок», со-
гласованным с Госстроем СССР и утвержденным Мини-
стерством станкостроительной и инструментальной про-
мышленности.
404
Фонды времени
Таблица 11
	Предприятия с нор- мальными условиями работы				Предприятия с вред- ными условиями работы			
Исходные данные	Рабочие недели					Рабочие		недели
	пятидневные			шести- дневные	пятидневные			шести* дневные
Продолжитель- ' ность смены	8,2	8	Утрен- ней 8, вечер- ней 8, ночной 7	7	7,2	7	—	Утрен- ней 7, вечер- ней 7, ночной 6,5
Число смен	2; 1	2; 1	3	2; 1; з	2; 1	2; 1	3	2; 1; 3
Продолжитель- ность рабочей недели в ч	41	41	41	41	36	36	36	36
Количество кален- дарных дней в году 	365	365	365	365	365	365	365	365
Количество рабо- чих дней в году	253	260	271	305	253	260	271	•305
Количество празд- ничных дней в году	8	8	’8	8	8	8	8	8
Количество дней отдыха	104	97	86	52	104	97	86	52
Количество сокра- щенных рабочих дней в году	6*	6*	6*	58**	—	—	—	—
* Продолжительность смены сокращается на I ч ннчные дни. *♦ Продолжительность смену сокращается на I ч и праздничные дни.						только в празд- в предвыходные		
405
chipmaker.ru
3. ФОНДЫ ВРЕМЕНИ
Для определения фондов времени работы рабочих и
оборудования приняты исходные данные, приведенные
в табл. 11.
Календарный годовой фонд времени, т. е. полное коли-
чество часов в году составляет 24 ч х 365 = 8760 ч.
Номинальный годовой фонд времени, т. е. количество
отработанных часов в году рабочими и оборудованием
при 41-часовой и 36-часовой неделях приводится в табл. 12.
Таблица 12
Номинальный годовой фонд времени
работы рабочих и оборудования
X арактеристика производства	Номинальный годовой фонд времени в ч				Примечание
	рабочих	оборудования			
		Число смен			
		1	2	3	
Производство с прерывным тех- нологическим процессом и нор- мальными усло- виями работы	2070	2070	4140	6210	41-часовая рабо- чая. неделя
Производство с прерывным тех- нологическим процессом и вред- ными условиями работы	1830	1830	3660	5490	36-часовая рабо- чая неделя
Производство с непрерывным тех нологическим процессом	—	—	—	8760	Непрерывная круглогодичная ра- бота, 24 чХ 365 = = 8760 ч
				8570	Непрерывная круглогодичная ра- бота, кроме 8 празд- ничных дней, 24 чХ Х357 = 8570 ч
				6490	Круглосуточная работа, кроме вы- ходных и празднич- ных дней, 24 чХ Х271 = 6490 ч
406
Потери рабочего времени в машиностроительной про-
мышленности, связанные с профессиональными отпусками,
отпусками по учебе, беременности, сокращенным рабочим
днем подростков в возрасте от 16 до 18 лет и выполнением
государственных обязанностей, приняты по данным
ЦСУ СССР.
В табл. 13 приводится действительный годовой фонд
времени рабочих.
Таблица 13
Действительный годовой фонд времени рабочих1
Продолжи- тельность рабочей недели в ч	Продолжи- тельность основного отпуска в днях	Номинальный годовой фонд времени в ч	Потери от номинального фонда в %	Действительный (расчетный) годовой фонд времени рабочего в ч
41	15	2070	10	I860
41	18	2070	и	1840
41	24	2070	12	1820
36	24	1830	12	1610
1 Указанный действительный годовой фонд времени не распространяется
на рабочих, работающих в районах Крайнего Севера и в других местах
и условиях, приравненных к этим районам.
Потери времени для оборудования определяют, исходя
из простоев оборудования в планово-предупредительном
ремонте.
Действительный (расчетный) годовой фонд времени
работы оборудования приведен в табл. 14.
Расчетное количество станков Ср может быть дробным.
Тогда полученный результат округляют до ближайшего
большего. Эту величину называют принятым количеством
Сп станков.
Важнейшим показателем использования станков яв-
ляется коэффициент загрузки (или процент загрузки).
Этот коэффициент подсчитывают по формуле
Обычно в условиях серийного производства коэффи-
циент загрузки должен находиться в пределах 0,80—0,95.
407
chipmaker.ru
X са BS	Действи- тельный годовой	фонд [ времени 1 в ч	0969		) 5590 1		5465.
Ж X С.’ о. а	1 Потери от номи- I цельного	К « К X s* о <2? ta е-р. сз			О		
с	Номи- нальный годовой фонд времени в ч		6210		) 6210		О’ >4
X а а	Действи- тельный годовой	1	qjvjciW, J времени ‘ в ч	S <$•*		| 3890		ю 04 *5
и двух сме	Потерн от номи- нального фонда времени 1 в % |		СО		СО	о ^“4	
сх С	о-e к u	1 времени f в ч	о		о	4140	
а> И а>	Действи- тельный годовой Лойд	] времени ! •" 1	2030		1		1
'и одной см )	Потерн от номи- нального фонда времени в % !		СМ		1		
Е	Номи- нальный годовой фонд	S5 Sb 1 «о й	2б70		1		
	Оборудование		Металлорежущее и деревообрабатывающее оборудование	Металлорежущее уни- I кальнсе оборудование (станки весом более | 100 т, а также станки, имеющие категорию ре- монтной сложности свы- ше 30 ремонтных еди- ниц)		Автоматические ли-	НИИ
408
В поточном производстве (поточно-массовом) коли-
чество станков определяют, исходя из положения, что
время выполнения операции равно или кратно такту R
поточной линии. При этом величина такта поточной линии
должна обеспечивать выполнение годового задания.
Такт поточной линии определяют по формуле
D___ бОФдт
К N ’
где R — такт поточной линии в мин;
Фя — действительный годовой фонд работы оборудо-
вания в одну смену в ч;
т — число смен работы поточной линии;
N — годовая производственная программа.
При изготовлении мелких деталей (часовое производ-
ство) операционная поштучная транспортировка деталей
затруднена. В этом случае применяют групповую пере-
дачу деталей, так называемыми «транспортными партиями»
в мерной таре, непрерывное движение конвейера при
этом не требуется, работа его может быть Пульсирую-
щей, т. е. конвейер может двигаться через определенные
промежутки времени, равные «ритму» работы поточной
линии.
Величину ритма подсчитывают по формуле
R„ = Rn,
где Rn — ритм поточной линии;
R — такт поточной линии;
п — количество деталей в транспортной партии.
Расчет потребного оборудования для поточных линий
выполняют по каждой операции
с __
Ьр— R ,
где Ср — расчетное количество станков;
— штучное время на операцию в мин;
R — такт поточной линии.
Полученный результат округляют до ближайшего
большего. Коэффициент загрузки в поточной линии до-
пускается несколько. ниже, чем для станков в серийном
производстве, но он не должен быть менее 0,7—0,75.
409
chipmaker.ru
Произведенный расчет оборудования заносят в ведо-
мость (табл. 15).
Таблица 15
Сводная ведомость расчета станков (пример)
Оборудование и технико- экономические показатели	Модель	Количество	Габаритные размеры	Мощность электро- двигателя		Цена станка в руб.	Стоимость всех станков в руб.
				станка	всех станков		
Токарно- винторезный Горизонталь- но-фрезерный Плоско- шлифовальный ' Итоговые данные Стоимость монтажа и транспорти- ровки (10% от общей стоимости) Сумма затрат	1П611 6Н804Г ЗБ70В	3 2 2 7	1510X700 1190X1155 1300X1260	-- S । 1	।	5,1 3,8 5,8 14,7	1900 2100 8270	5 700 4 200 16 540 26 440 2 640 29 080
4. ОБЩИЙ СОСТАВ РАБОТАЮЩИХ В ЦЕХЕ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО КОЛИЧЕСТВА
Производственный процесс в цехе выполняют в сле-
дующем составе работающих:
1)	производственные рабочие, непосредственно изго-
товляющие товарную продукцию: токари, фрезеровщики,
шлифовщики, слесари-сборщики и др.;
2)	вспомогательные рабочие: раздатчицы инструмент
тальной и промежуточной кладовых, слесари-ремонтт
ники, транспортные рабочие, контролеры и др.;
3)	младший обслуживающий персонал: уборщицы и
гардеробщицы;
4)	служащие: инженерно-технические работники
(ИТР) — начальник цеха, мастера, начальник ПДБ, дис-
петчеры и др.;
счетно-конторский персонал — табельщицы и наряд-
чицы.
410
5.	РАСЧЕТ ЧИСЛЕННОСТИ РАБОТАЮЩИХ В ЦЕХЕ
Количество производственных рабочих в цехах се-
рийного производства подсчитывают по формуле
л
У
р — —1________
Р*С бОФдКнКо ’
п
где У /шк — сумма штучно-калькуляционного времени
1 на все операции (п) данного вида обработки
определенного разряда работ;
N — годовая производственная программа;
Фд — действительный годовой фонд времени ра-
боты рабочего в одну смену в ч (табл. 13);
Кв — средний коэффициент выполнения норм
в цехе при применении технически расчет-
ных норм, Кв берется равным единице;
Ко — коэффициент многостаночничества (количе-
ство станков, обслуживаемых одним ра-
бочим).
Полученное расчетное количество рабочих округляют
до ближайшего меньшего. При поточном производстве
количество производственных рабочих определяют по ко-
личеству рабочих мест.
В поточном производстве возможно также многоста-
ночное обслуживание в том числе, когда время двух по-
следовательно расположенных операций равно или меньше
такта R.
Количество обслуживающего персонала рассчитывают
двумя методами: по нормам обслуживания; в процентах
к количеству основных производственных рабочих.
Примерное процентное соотношение обслуживающего
персонала по данным заводов инструментальной промыш-
ленности составляет:
вспомогательных рабочих	18—20%;
ИТР (инженерно-технические работники) 10—12%;
СКП (счетно-конторский персонал)	3—4%.
6.	ПЛАНИРОВКА ОБОРУДОВАНИЯ
И РАБОЧИХ МЕСТ И СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ
ЦЕХА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ЗАВОДА
Производство инструментальных заводов обычно ор*-
ганизовано по замкнутому циклу, т. е. в цехах имеются
механические и сборочные участки. Заготовительные опе-
411
chipmaker.ru
рации и термическая обработка выделены в отдельное
производство. Также на отдельных специальных участках
производят делительные, гравировальные работы и спе-
циальные декоративные и антикоррозионные покрытия.
Оборудование в цехах с серийным производством
обычно располагается по групповому методу, т. е. по
видам станков. На сборочных участках обычно устанав-
ливают некоторое количество отделочных станков (плоско-
шлифовальные, круглошлифовальные, сверлильные и др.)
для подгоночных операций.
Производственные отделения цеха со-
стоят из механического и слесарно-сборочного участков.
Вспомогательными службами цеха яв-
ляются: 1) инструментальная кладовая; 2) кладовая ма-
териалов и полуфабрикатов; 3) промежуточная кладовая;
4) отделение ОТК; 5) мастерская цехового механика.
Производственные отделения располагаются по на-
правлению общего технологического потока.
Склад материалов и заготовок, а также промежуточ-
ная кладовая располагаются в начале цеха. В начале
цеха также устанавливают станки для предварительных
операций. Отделочные станки шлифовальной группы,
а также прецезионные станки: координатно-расточные,
профилешлифовальные, зубоотделочные, доводочные и др.
располагают в отдельных помещениях.
В конце технологического потока планируют слесарно-
сборочный участок. По условиям производства на сборке
при отладке-юстировке измерительных приборов зачастую
требуется устройство помещений с кондиционированием
воздуха, т. е. предъявляются повышенные требования
к термоконстантности помещений, влажности и запылен-
ности воздуха.
Инструментальную кладовую обычно размещают
вблизи механического участка (наибольший потребитель
инструмента), помещение отдела технического контроля,
чаще всего необходимое для окончательной проверки го-
товых изделий, размещают вблизи сборочного участка.
Общую компоновку цеха, отделений цеха разрабаты-
вают на основе площадей, подсчитанных по общей удель-
ной площади, приходящейся на один станок. Общая
удельная площадь на станок состоит из площади на ста-
нок, на производственного рабочего, на проходы между
станками, кроме главных проездов и площади, прихо-
дящейся на вспомогательные помещения.
412
Ориентировочные размеры (данные различных ин-
струментальных заводов) общих удельных площадей в за-
висимости от размеров станков приведены в табл. 16.
Таблица 16
Общая удельная площадь, приходящаяся на одни станок
Группа станков	Габаритные размеры станков в м	Общая удельная площадь в №
Мелкие станки	До 0,5Х 1	10—12
Средние станки	От 0,5X1 до 1X2	15—20
Крупные станки	От 1X2 до 2X3	20—25
План цеха обычно выполняют в масштабе 1 : 100.
План отдельных участков с очень мелким оборудова-
нием как исключение может быть выполнен в масштабе
1 : 50.
Таблица 17
Рекомендуемые расстояния между колоннами
Размеры в м
Одноэтажные здания				Многоэтажные здания			
Ширина пролета, L	Шаг ко- лонн. t	Внсота пролета	ф Л ® 2 о «> л Н о о	Щиряна колонн, L	Шаг ко- лонн, t	I Ширина проезда, 1\	1 Высота пролета
18	12	6; 7,2; 8,4	Подвесной кран	8	6	3	4; 5
24	12	7,2; 8,4	То же	8	6	4	4; 5
Рекомендуемые расстояния между колоннами приве-
дены на рис. 212 и в табл. 17.
На плане расположения оборудования должны быть
изображены:
производственное оборудование и рабочие места со
всеми транспортными устройствами; все проходы и про-
езды; колонны с осями; наружные и внутренние стены;
окна, двери, ворота; подвалы и антресоли.
На плане должны быть указаны все необходимые раз-
меры: ширина пролетов, шаг колонн, общая ширина цеха
и др.
413
r.ru
Рис. 212. Сетка колонн:
а — одноэтажные здания; б — многоэтажные здания
Перегородка
деревянная
Перегородка
кирпичная
Перегородка
остекленная
Кран и остов ой
5-т
Кран-балка
с тельферогг
1-т
Тельфер на
монорельсе
 Перегородка
сетчатая
Подвесной
” конвейер
Границы участка
(неогороженного)
Поворотный кран
у колонны
Проходы
Рольганг
одинарный
Цолонны
Окна
Двери
одностворные
Двери
двухстворные
Рольганг
двойной
Транспортер
ленточный
Транспортер
пластинчатый,
Склиз, скат

Ш Mfr
Рис. 213. Условные обозначения строительных элементов в подъем-
но-транспортных средств
Некоторые условные обозначения, применяемые на
технологических планах цехов (нормы технологического
проектирования машиностроительных заводов), показаны
на рис. 213.
7.	ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТИРУЕМОГО ЦЕХА
Исходными данными, характеризующими производ-
ственную мощность цеха, являются:
' годовой выпуск изделий в натуральном выражении
и в ценностном (по цеховой себестоимости); площадь
цеха; количество единиц оборудования; общая установлен-
ная мощность оборудования; количество работающих по
категориям; стоимость основных фондов.
Производными данными являются:
выпуск в натуральных единицах (штуки) на одного
производственного рабочего, на единицу оборудования,
на 1 м2 площади цеха;
выпуск в ценностном выражении на одного пре извод-
ственного рабочего, на единицу оборудования, на 1 м2
площади цеха, на один рубль основных средств;
установленная мощность оборудования (энерговоору-
женность) на один станок, на одного производственного
рабочего;
общая удельная площадь на один станок;
средний коэффициент загрузки оборудования;
средний разряд производственных рабочих;
средний процент накладных расходов;
цеховая себестоимость изготовления одного изделия.
Цеховая себестоимость изготовления изделия яв-
ляется одним из самых главных технико-экономических
показателей.
Если изготовление изделий проектируемого цеха про-
изводят на каком-либо действующем заводе, необходимо
произвести сравнение себестоимости изготовления изделия
в проектируемом цехе с себестоимостью изделия, вы-
пускаемого в настоящее время. Спавнение необходимо
произвести по отдельным элементам, т. е. отдельно по
стоимости материала, заработной плате и косвенным
цеховым накладным расходам. Снижение цеховой себе-
стоимости изготовления изделия по проектным данным
показывают, что при проектировании цеха использованы
более совершенные данные по технологии изготовления и
организации производства.
415
41b
Технические требования на деталь
ПРИЛОЖЕНИЕ
ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
I. Технологический процесс изготоьления
детали «бабка—левая» горизонтального
интерферометра
Совмещенный чертеж детали
и заготовки
г. Материал: чугун СЧ 18-36.
Размер 60 пробой и левой бабки одного
прибора должен быть одинаковым.
Непараллельность оси <b28Aj к направо
ляюшим допускается в пределах 0,ОЬмм
на 100 мм длины.
Старить.
Острые кромки притупить
Технические требования
ча заготовку
I Литейные уклоны 2-3?
2. Неуказанные радиусы Змм.
№ операций	№ уста- новой и пере- ходов	Наименование операций и переходов	Операционный эскиз		Оборудование
I		Удаление остатков литниковой системы н неровностей			Абразивной станок с гиб- ким шлангом
II		Отжиг—старение			Электропечь
III		Обдувка металлическим «пес- ком»			Аппарат для обдувки
IV	а 1	Предварительная обработка от- верстия Установить деталь в приспо- собление Зенкеровать отверстие d			Вертикально-сверлиль- ный станок
Продолжение приложения
Хр операций	№ уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов	Операционный эскиз					Оборудование
V	а 1	Фрезерование основания Установить деталь в приспо- собление с базированием по отверстию и боковой стороне Фрезеровать в паре с правой бабкой основание и выемку, выдержав размеры Н-, h; 1 и /х	-		7			Горизонтально-фрезер- ный станок
VI	а 1	Фрезерование торцов Установить деталь в приспо- собление Фрезеровать торцы, выдержав размеры В я		-IP	8		ОТ	Горизонтально-фрезер- ный станок
VII	а 1 2 3 4	Растачивание отверстия под пи- ноль Установить Деталь в приспо- собление с базированием на основание и направляющую часть Подрезать торец, выдержав раз- мер Bt Расточить отверстие Расточить выемку Развернуть отверстие	В,		875 у	Токарный станок
			*'№^1			
						
VIII	а 1 2 3 4	Сверление ступенчатого отвер- стия Установить накладной кондук- тор Сверлить отверстие под резьбу Рассверлить отверстие Зенкеровать Нарезать резьбу	J		от 1	Вертикально-сверлиль- ный станок
						
						
Продолжение приложения
№ операций	№ уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов	Операционный эскиз					Оборудование
IX	а 1	Фрезерование паза Установить деталь в тиски Фрезеровать паз					V4	Вертикально-фрезерный станок
X	а 1 б 2	Фрезерование шлицев Установить деталь в тиски Фрезеровать шлиц Переустановить деталь Фрезеровать второй шлиц						Вертикально-фрезерный станок
КЗ
XI	а 1	Фрезерование платика Установить деталь в тисках Фрезеровать платик		V5 ^5°	Вертикально-фрезерный станок
					
				V5	
XII	а 1	Фрезерование бобышки Установить деталь в приспо- собление Фрезеровать бобышку, выдер- жав размер /3	1	1	Вертикально-фрезерный станок
					
					
Продолжение приложения
№ операций	№ уста- ИОВОВ и пере- ходов	Наименование операций и переходов	Операционный эскиз				Оборудование
XIII	а 1 2	Шлифование направляющих Установить правую и левую бабки в приспособление с ба- зированием по отверстию и боковой стороне Шлифовать основание, выдер- жав размер 145 Шлифовать выемку, выдержав размеры 122Л4 и 10± 0,1		V7 5 к §			Плоскошлифовальный станок
							
							
					$		
							

to
СлЗ
XIV	а 1	Сверление Установить деталь в кондуктор Сверлить отверстие		V3	Верти кал ь но-сверлиль- ный станок
XV	а 1	Фрезерование Установить деталь в приспо- собление Фрезеровать уступ, выдержав размер 26±0,1	иж„ я ^А ।		Вертикаль но-фрезер ный станок
					
					
424
Продолжение приложения
№ операции	№ уста- иовов и пере- водов	Наименование операций и переходов	Операционный эскиз		Оборудование
XVI	а 1 2 3 б 4 5	Сверление Установить деталь в кондуктор С ерлить Зенкеровать Развернуть отверстие ds Переустановить кондуктор с де- талью Сверлить  Развернуть отверстие d^	ч 11	-&	V5	Вертикально-сверлиль- ный станок
				ZJ * Д»	
XVII	а 1	Фрезерование Установить деталь в приспо- собление Фрезеровать паз AjXA	*	л ""			Г ори зонта льно-фрезер- ный станок
							
XVIII	а 1 2 3	Сверление и нарезание резьбы Установить накладной кондук- тор Сверлить 4 отверстия Зенковать фаски Нарезать резьбу					Вертикально-сверлиль- ный станок
			V 1				
				р—-/	V >		
				ста zc	Ч f		
							
							
XIX		Слесарная обработка Притупить острые кромки					Верстак
chipmaker.ru
2. Технологический процесс изгото
Совмещенный чертеж
1. Отливка из серого чугуна
1-ео класса точности f ОСТ1855-55
2. Раковины наплывы, утяги
на поверхностях, подверга-
ющихся механической obpa-
ботке, не должны превы-
шать допуска наразмер.
5. Отклонение стенок отлив-
ки,не подвергающихся ме-
ханической оврадотке,±0,Чмм.
ь Литейные уклоны 1-3
Технические требования на деталь
в. Острые края притипцть,
2. Торец Д должен выть параллелен оси отверстия ф бвА^
допускаемое отклонение 0,03мм.
5. наружные поверхности шпатлевать и красить нитро*
эмалью НКО-27 цвет фисташковый
внутренние необработанные поверхности красить
красной нитроэмалью
№ операции	№ уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов
I II	а	Удаление неровностей и остатков литниковой си- стемы Растачивание Установить деталь в трехкулачковом патроне
426
вления шпиндельной головки
детали и заготовки
Операционный эскиз	Оборудование
	Токарный станок
427
chipmaker.ru
№ операции	№ уста- новой и пере- ходов	Наименование операций и переходов
II	1 2 3 4	Подрезать торец / в размер 6О_о2 мм от центра 0 140 Расточить отверстие 0 38"*"0'34 мм на 1 = 83 мм Расточить отверстие 0 4б+0,24 мм на I = 48 мм Расточить отверстие 0 39,7+0,17 мм на длине 1 = = 83 мм
III	а 1 2 3	Развер тывание Установить деталь в приспособлении Зенкеровать отверстие 0 47,7+0,17 мм на длине 1 = 46 мм; подрезать торец // выдержав размер 210 мм и снять фаску 3X45° Развернуть отверстие 0 47,мм на длине 1 = 46 мм Развернуть отверстие 0 39,9+°105 мм на длине 1 = 83 мм
IV	а 1 2 3 4 5 6 7 8	Растачивание Установить деталь в приспособлении Подрезать торец А, выдержав размер Б6_0>4 мм Расточить отверстие 0 ЗО+0,34 мм на длине : = = 28 мм Расточить второе отверстие 0 ЗО+0,34 мм на длине 1 = 28,5 мм Расточить отверстие 0 31,7+0,17 мм на длине 1 = = 26 мм Расточить второе отверстие 0 31,7+0,17 мм на дли- не 1 = 28,5 мм Расточить выемку Подрезать торец 0 56 мм, выдержав размер 26_о 2 мм Подрезать второй торец 0 56 мм, выдержав раз- мер 58+0,4 мм
42Ь
Продолжение приложения
429
chipmaker.ru
№ операции	Na уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов
V	а 1	Фрезерование торца Установить деталь в приспособлении Фрезеровать торец Б, выдержав размер 112_0 46мм
VI	а 1 2	Фрезерование плоскости и уступа Установить деталь в приспособлении Фрезеровать плоскость III, выдержав размер 52_О4 мм на длине 1= 132 мм Фрезеровать уступ IV на длине 1 = 72 мм, вы- держав размеры 18 и 122+0,s7
VII		Старение Нагреть деталь до 52б+50° со скоростью 150° в 1 ч. Выдержать деталь при этой температуре 4 ч. Охладить деталь вместе с печью до 200° со ско- ростью 150° в 1 ч. Далее охлаждение на воздухе
VIII	а 1 2	Развертывание Установить деталь в приспособлении Подрезать торец //, выдержав размер 2О9_о 6 мм; снять фаску 3X45° Развернуть отверстия 0 48+0,027 мм и 0 40+0.027 мм
430
Продолжение приложения
Операционный эскиз
Оборудование
V4
а
Вертикально-фрезерный
станок
Г оризонтально-фрезер-
ный станок
Камерная газовая печь
Вертикально-сверлиль-
ный станок
431
chipmaker.ru
№ операции	№ уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов	
IX	а 1 2 3 4 5 6	Точение Установить деталь в приспособлении Точить 0 122_0 26 мм на длине 1 = 12,5 мм Подрезать торец А, выдержав размер 55_q i2 мм Точить канавку 2X45° Точить 0 120—0 023 мм на Длине / = 12 мм Подрезать торец В, выдержав размер 12+0'2 мм Сверлить кольцевой паз 60Х 80Х12	
X	а 1 2 3 4 5 6 7 8 9	Точение Установить деталь в приспособлении Подрезать торец Б, выдержав размер 11О_о 14мм Подрезать внутренний торец 0 56 в размер 25_0 12 мм Подрезать второй внутренний торец 0 56 мм в раз- мер 6О+°’03 мм Сверлить кольцевую выточку 0 6iX 80X12 Сверлить кольцевую выточку 0 110± 0,1 мм, ши- риной 10 мм на длине / = 1б+0,24 мм Расточить кольцевую выточку 0 ПО мм Расточить Т-образную кольцевую выточку Развернуть два отверстия 0 З1,93+0,033 мм Развернуть два отверстия 0 32+0,015 мм	
432
Продолжение приложения
433
chipmaker.ru
Кз операции	№ уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов
XI	а 1	Фрезерование уступа Установить деталь в приспособлении Фрезеровать уступ IV, выдержав размер 120 мм
XII	а I 2	Фрезерование окна 130X24 Установить деталь в приспособлении Фрезеровать стенку окна II, выдержав размер 65+0,4 мм Фрезеровать стенку окна I, выдержав размер 130+°-53 мм
XIII	а 1 2 3 4 5 6 7	Сверление Установить деталь в приспособлении Сверлить два отверстия 0 3 мм Рассверлить два отверстия 0 5,8+0,16 мм на длине 1 = 6 мм Развернуть два отверстия 0 б+°.013 мм на длине 1 = 6 мм Сверлить отверстие 0 9,8+0,2 мм Развернуть отверстие 0 9,9б+°’03 мм Развернуть отверстие 0 1о+0,016 мм Зенкеровать два отверстия 0 18
434
Продолжение приложении
Операционный эскиз
Оборудование
Г оризонтзльио-фрезер-
вый станок
Вертикаль но-фр езер ный
станок
Верти кал ьно-свер л иль-
ный станок
435
chipmaker.ru
№ операции	'* уста- новов и пере- ходов	Наименование операций и переходов
XIV		Слесарная обработка Зачистить необработанные поверхности под окра- ску Острые края притупить Вставить пробки в отверстия 0 6Л и 0 ЮЛ
XV		Окраска Наружные необработанные поверхности грунте-, вать, шпатлевать и красить нитроэмалью Н КО-27, цвет фисташковый Внутренние необработанные поверхности красить краской нитроэмалью
Продолжение приложения
Операционный эскиз	Оборудование
	Верстак
	
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I.	Азаров А. С. Механизация и автоматизация технологических
процессов в машиностроении. М., Машгиз, 1963, с. 410.
2.	Аисеров М. А. Приспособления для металлорежущих стан-
ков. М.—Л., «Машиностроение», 1964, с. 652.
3.	Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. М.,
«Машиностроение», 1966, с. 554.
4.	Барсов А. И. Технология инструментального производства.
М., «Машиностроение», 1967, с. 278.
5.	Ведмидский А. М. Технология производства измерительных
приборов. М., Машгиз, 1955, с. 381.
6.	Егоров М. Е., Дементьев В. И., Тишии С. Д., Дмитриев В. Л.
Технология машиностроения. М., «Высшая школа», 1965, с. 582.
7.	Егоров М. Е. Основы проектирования машиностроительных
заводов. М., «Высшая школа», 1969, с. 475.
8.	Кован В. М. Основы технологии машиностроения. М., Машгиз,
1959, с. 490.
9.	Левии В. И. Краткий справочник шлифовщика. М., «Машино-
строение», 1968, с. 135.
10.	Малкии Б. М. Магнитные приспособления к металлорежущим
станкам. М.—Л., «Машиностроение», 1965, с. 202.
11.	Мовчии В. Н., Калиикин К- П. Серия плакатов по лекальным
работам. М., Профтехиздат, 1961.
12.	Честнов А. Л. Технология изготовления измерительных ин-
струментов и приборов. М., Машгиз, 1959, с. 474.
13.	Фираго В. П. Проектирование станочных приспособлений.
М., Оборонгиз, 1948, с. 601.
Chipmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................................... 3
Глава /. Основы технологии производства измерительных ин-
струментов н приборов ........................................ 5
1.	Понятие о производственном и технологическом про-
цессах ................................................... 5
2.	Структура технологического процесса .................... 8
3.	Понятие о базах и выбор баз............................. 9
4.	Точность обработки..................................... 21
5.	Качество поверхноств................................... 38
6.	Припуски и операционные допуски........................ 44
7.	Виды заготовок, их технологическая характеристика и
подготовка к механической обработке ..................... 55
8.	Понятие о технологичности ............................. 69
9.	Проектирование технологических процессов .............. 72
Глава II. Основные методы обработки поверхностей деталей
измерительных ииструмеитов и приборов............... 78
1.	Отрезка заготовок.............................. 78
2.	Изготовление заготовок на токарных автоматах	...	84
3.	Обработка наружных поверхностей тел вращения	...	92
4.	Обработка отверстий лезвийным инструментом ....	НО
5.	Обработка плоских и фасонных поверхностей лезвийным
инструментом ........................................... Н9
6.	Шлифование поверхностей	деталей ..................... 123
7.	Нарезание резьб на деталях измерительных инстру-
ментов и приборов...................................... 155
8.	Обработка деталей	зубчатых	зацеплений................ 178
9.	Обработка шпоночных канавок и шлицевых поверхно-
стей деталей........................................... 197
10.	Отделочные виды обработки поверхностей измеритель-
ных инструментов и деталей приборов..................... 202
11.	Химические и электрические методы обработки . , .	216
12.	Механическая обработка деталей из пластмасс . « .	226
Глава III. Основы проектирования приспособлений.............. 228
1.	Общие сведения о приспособлениях...................... 228
2.	Основные схемы установки деталей в приспособлениях . .	229
3.	Установочные элементы приспособлений ................. 241
4.	Зажимные элементы приспособлений...................... 246
б. Направляющие элементы приспособления ................. 283
6.	Делительные устройства ............................... 286
7.	Корпусы приспособлений ............................... 287
8.	Конструкции приспособлений ........................... 289
439
chipmaker.ru
Г лава IV. Специальные виды работ в производстве измеритель-
ных инструментов и приборов .............................. 310
1.	Технология доводочных работ......................... 310
2.	Технология лекальных работ ......................... 332
3.	Технология нанесения штрихов и знаков............... 353
4.	Защнтно-декоративиые покрытия деталей приборов и
измерительных инструментов ............................ 364
5.	Предохранение поверхностей деталей от коррозии . . .	378
6.	Технология сборочных работ ......................... 380
Глава V. Механизация и автоматизация технологичесгих про-
цессов ................................................... 392
1.	Общие понятия о механизации и автоматизации . . .	392
2.	Групповые методы обработки ......................... 394
3.	Механизация и автоматизация технологических про-
цессов ................................................ 396
Глава VI. Основы проектирования машиностроительных це-
хов ...................................................... 400
1.	Задание на проектирование и основные стадии проектиро-
вания ................................................. 400
2.	Определение количества станков в серийном производ-
стве .................................................. 404
3.	Фонды	времени...................................... 406
4.	Общий состав работающих в цехе и определение его
количества............................................. 410
5.	Расчет	численности работающих в цехе................ 411
6.	Планировка оборудования и рабочих мест и схема орга-
низации цеха	инструментального завода.................. 411
7.	Основные технико-экономические показатели про-
ектируемого цеха....................................... 415
Приложение ................................................ 416
Список литературы.........................................  438
Мовчин Виктор Николаевич
Михайлов Георгий Михайлович
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ И ПРИБОРОВ
Редактор издательства Л. К. Тучкова
Технический редакторе Н. В. Тимофеевка
Корректор И. М. Борейша
Переплет художника Е. В. Бекетова
Сдано в набор 7/1 1974 г. Подписано к печати 27/III 1974 г.
Т-07204. Формат 84Х IO8‘/S2. Бумага № 3. Усл. печ. л. 23,1
Уч.-изд. л. 23,65 Тираж 17 000 экз. Заказ № 772. Цена 94 к.
Издательство «Машиностроение», 107885 Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., 3
Ленинградская типография № 6 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
193144. Ленинград, С-144, ул. Моисеенко, 10