Автор: Схиртладзе А.Г. Новиков В.Ю.
Теги: отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства станки станкостроение
ISBN: 5-217-01017-7
Год: 1990
Текст
ДЛЯ ТЕХНИКУМОВ
В.Ю. Новиков
А.ГСхирггшдзе 1|||||
ТЕХНОЛОГИЯМИ
СТАНКОСТРОЕНИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
В. Ю. Новиков
А.ГСхиртладзе
ТЕХНОЛОГИЯ
СТАНКОСТРОЕНИЯ
Допущено Министерством станкостроительной и
инструментальной промышленности СССР
в качестве учебного пособия для машиностроительных
техникумов
Москва
•Машиностроение*
1990
ББК 34.63-5я723
Н73
УДК [621.9.06-529.1 + 621.865.81 (075.32)
Рецензенты: инж. О. М. Леонтьев, В. В. Монахов
Новиков В. Ю., Схиртладзе А. Г.
Н73 Технология станкостроения: Учеб, пособие для
техникумов по специальности «Производство станков
с программным управлением и роботов». — М.:
Машиностроение, 1990. —256 с.: ил.
ISBN 5-217-01017-7
Рассмотрены основы станкостроения и технологии машино-
строения, а также способы проектирования станочных приспособ-
лений, изготовления деталей станков и их сборки. Показаны ме-
тоды механизации и автоматизации производственных процессов
и станков.
Н 27рз°2(°0010)°28067 267-90 ББК 34.63-5я723
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Новиков Владимир Юрьевич, Схиртладзе Александр Георгиевич
ТЕХНОЛОГИЯ СТАНКОСТРОЕНИЯ
Редактор Ю. И. Подскребко
Технический редактор Ф. П. Мельниченко
Корректор Л. А. Ягупьева
ИБ № 5778
Сдано в набор 11.08.89. Подписано в печать 05.02.90. Т-02117. Формат
84х108*/з2- Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. Печать
высокая. Усл. печ. л. 13,44. Усл. кр.-отт. 13.44. Уч.-изд. л. 13,36. Тираж
10 700 экз. Заказ 881. Цена 70 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение».
107076, Москва, Стромынский пер., 4
Типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени издательства «Мзши’
востроенме» при Государственном комитете СССР ио печати
193144, Ленинград, ул. Моисеевне, 10
ISBN 5-217-01017-7 © В. Ю. Новиков, А. Г. Схиртладзе,
1990
ВВЕДЕНИЕ
Устойчивое, поступательное развитие на-
родного хозяйства во многом определяется техническим
прогрессом машиностроения. Для народного хозяйства
необходимо увеличение выпуска продукции машинострое-
ния и повышение ее качества. Этот рост осуществляется
преимущественно за счет интенсификации производства
на основе широкого использования достижений науки
и техники, применения прогрессивных технологий. Повы-
шение эффективности производства возможно путем его
автоматизации и механизации, оснащения высокопроизво-
дительными станками с ЧПУ, промышленными роботами
(ПР), создания гибких производственных систем
(ГПС).
Технический прогресс в машиностроении характери-
зуется не только улучшением конструкций машин, но
и непрерывным совершенствованием технологии их про-
изводства. Важно качественно, экономично и в заданные
сроки с минимальными затратами живого и овеществлен-
ного труда изготовить машину.
Развитие новых прогрессивных технологических про-
цессов обработки способствует конструированию более
современных машин и снижению их себестоимости. Акту-
альна задача повышения качества выпускаемых машин
и, в первую очередь, их точности. В машиностроении
точность имеет особо важное значение для повышения
эксплуатационного качества машин. Обеспечение задан-
ной точности — ответственная задача конструкторов, а ее
технологическое обеспечение при наименьших затратах —
основная задача технолога.
Отечественная станкоинструментальная промышлен-
ность создала высокопроизводительные станки различ-
ного технологического назначения и прогрессивные кон-
струкции режущего инструмента, обеспечивающие высо-
кую эффективность и точность обработки.
1* 3
Технология машиностроения — это учение об изго-
товлении машины заданного качества в установленном
программой выпуска количестве при наименьших затра-
тах материалов, минимальной себестоимости и высокой
производительности труда. Станкостроение является важ-
нейшей отраслью машиностроения. Технология станко-
строения изучает закономерности технологических про-
цессов изготовления станков, выявляет параметры, воз-
действуя на которые, можно интенсифицировать их про-
изводство.
Процессы обработки заготовок деталей станков и их
сборка взаимосвязаны и трудоемки. По своему назначе-
нию процессы изготовления и сборки являются опреде-
ляющими во всем процессе производства станков. Знание
технологических закономерностей является основным
условием рационального проектирования технологических
процессов и применения электронных вычислительных ма-
шин, обеспечивающих сокращение сроков проектирования,
облегчение труда технологов и получение оптимальных
вариантов проектируемых технологических процессов.
Лишь на базе этих закономерностей может решаться задача
автоматизации производства.
Долгопрудненский авиационный техникум
Электронная библиотека
г. Долгопрудный, пл. Собина, 1 Email: datek@maif.ni
Site; gosdat.ru
ГЛАВА I
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
1.1. ПОНЯТИЕ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССАХ
Производственным процессом называют сово-
купность всех действий людей и орудий производства,
необходимых для изготовления или ремонта изделий.
На станкоинструментальном заводе производственный
процесс включает: подготовку и обслуживание средств
производства; получение материалов, полуфабрикатов,
заготовок и их хранение; различные виды обработки
(механическую, термическую и т. д.); сборку изделий
и их транспортирование; контроль качества на всех
стадиях производства; отделку, окраску и упаковку
готовой продукции.
Технологическим процессом называют часть производ-
ственного процесса, содержащую действия по изменению
и последующему определению состояния предмета про-
изводства. В результате выполнения технологических
процессов изменяются физико-химические свойства мате-
риалов, геометрическая форма, размеры и относительное
положение элементов деталей, качество поверхности,
внешний вид объекта производства и т. д. Технологиче-
ский процесс выполняют на рабочих местах. Рабочее
место представляет собой часть цеха, в котором размещено
соответствующее оборудование. Технологический про-
цесс состоит из технологических и вспомогательных опе-
раций (например, технологический процесс обработки
валика состоит из токарных, фрезерных, шлифовальных
и других операций).
Технологической операцией называют законченную
часть технологического процесса, выполняемую на одном
рабочем месте. Операция охватывает все действия обору-
дования и рабочих над одним или несколькими совместно
обрабатываемыми (собираемыми) объектами производства.
5
Операция является основным элементом производ-
ственного планирования и учета. Трудоемкость техноло-
гического процесса, число рабочих, обеспечение оборудо-
ванием и инструментом определяют по числу операций.
К вспомогательным операциям относят контроль деталей,
их транспортирование, складирование и другие работы.
Технологические операции делят на технологические и
вспомогательные переходы, а также на рабочие и вспомо-
гательные ходы.
Технологический переход — законченная часть техно-
логической операции, характеризуемая постоянством при-
меняемого инструмента и поверхностей, образуемых обра-
боткой или соединяемых при сборке. При обработке реза-
нием технологический переход представляет собой про-
цесс получения каждой новой поверхности или сочетания
поверхностей режущим инструментом. Обработку осу-
ществляют в один или несколько переходов (сверление
отверстия — обработка в один переход, а получение отвер-
стия тремя последовательно работающими инструмен-
тами: сверлом, зенкером, разверткой — обработка в три
перехода).
Вспомогательный переход — законченная часть техно-
логической операции, состоящая из действий человека и
(или) оборудования, которые не сопровождаются изме-
нением формы, размеров и качества поверхностей, но
необходимы для выполнения технологического перехода
(например, установка заготовки, ее закрепление, смена
режущего инструмента).
Переходы могут быть совмещены во времени за счет
одновременной обработки нескольких поверхностей детали
несколькими режущими инструментами. Их можно выпол-
нять последовательно, параллельно (например, одновре-
менная обработка нескольких поверхностей на агрегат-
ных или многорезцовых станках) и параллельно-последо-
вательно.
Рабочим ходом называют законченную часть техноло-
гического перехода, состоящую из однократного пере-
мещения инструмента относительно заготовки, сопрово-
ждаемого изменением формы, размеров, качества поверх-
ности или свойств заготовки. При обработке резанием
в результате каждого рабочего хода с поверхности или
сочетания поверхностей заготовки снимается один слой
материала. Для осуществления обработки заготовку уста-
навливают и закрепляют с требуемой точностью в при-
6
способлении или на станке, при сборке — на сборочном
стенде или другом оборудовании.
Вспомогательный ход также представляет собой закон-
ченную часть технологического перехода, состоящую из
однократного перемещения инструмента относительно
заготовки, не сопровождаемого перечисленными ее изме-
нениями при выполнении рабочего хода, но необходимого
для выполнения рабочего хода.
Установом называют часть технологической операции,
выполняемую при неизменном закреплении заготовок
или собираемой сборочной единицы. Операция может
выполняться за один или несколько установов.
Позицией называют фиксированное положение, зани-
маемое неизменно закрепленной заготовкой или собирае-
мой сборочной единицей совместно с приспособлением
относительно инструмента или неподвижной части обо-
рудования для выполнения определенной части операции
(одного или нескольких переходов).
Организацию производства и характер технологиче-
ского процесса изменяют в соответствии с количеством
выпускаемых изделий и их трудоемкостью. Производства
делят на единичное, серийное и массовое. Отнесение завода
или цеха к тому или иному типу производства является
условным потому, что на одном заводе или в цехе могут
существовать различные типы производства.
Единичное производство характеризуется выпуском
изделий широкой номенклатуры в малом количестве и еди-
ничных экземплярах. Изготовление изделий либо совсем
не повторяется, либо повторяется через неопределенное
время, например: выпуск экспериментальных образцов
машин, крупных металлорежущих станков, прессов и т. д.
В серийном производстве изделия изготовляют по не-
изменным чертежам партиями и сериями, которые повто-
ряются через определенные промежутки времени. В зави-
симости от числа изделий в серии серийное производство
разделяют на мелко-, средне- и крупносерийное. Продук-
цией серийного производства являются машины, выпускае-
мые в значительном количестве: металлорежущие станки,
насосы, компрессоры и т. д. В этом производстве исполь-
зуют высокопроизводительное, универсальное, специали-
зированное и специальное оборудование, универсальные,
переналаживаемые быстродействующие приспособления,
универсальный и специальный инструмент. Широко при-
меняют станки с ЧПУ, многоцелевые станки и ГПС.
7
Оборудование располагают по ходу технологического
процесса, а часть его— по типам станков. На большинстве
рабочих мест выполняют периодически повторяющиеся
операции. В серийном производстве цикл изготовления
продукции короче, чем в единичном производстве.
Массовым называется производство большого числа
изделий одного и того же типа по неизменным чертежам
в течение длительного времени. Продукцией массового
производства являются изделия узкой номенклатуры
и стандартного типа. В этом производстве на большинстве
рабочих мест выполняют только одну закрепленную
за ними постоянно повторяющуюся операцию. Оборудова-
ние в поточных линиях располагают по ходу технологи-
ческого процесса. В массовом производстве широко ис-
пользуют специальные станки, станки-автоматы, авто-
матические линии и заводы, специальные режущие и изме-
рительные инструменты и различные средства автомати-
зации, Организация массового производства требует боль-
ших первоначальных затрат. При переходе на изготовле-
ние нового объекта производства или внесении изменений
в конструкции деталей требуется серьезная корректировка
производства. В некоторых случаях использование суще-
ствующего специального оборудования, оснастки, инстру-
мента не представляется возможным.
Тип производства определяют по коэффициенту закре-
пления операций: /(3. 0 = Q/P, где Q — число операций;
Р — число рабочих, выполняющих различные операции.
Значение /(3. 0 принимается для планового периода,
равного одному месяцу.
Производство
«3.0
Массовое и крупносерийное................................2—10
Среднесерийное...........................................10—20
Мелкосерийное ........................................... 40
Единичное ...............................................Св. 40
Производственный процесс делят на поточный и не-
поточный. Поточным называют производство, при котором
операции закреплены за определенными рабочими местами,
расположенными в порядке выполнения операции, а
объект производства передается с одного рабочего места
на другое с определенным тактом.
8
Такт Тъ выпуска представляет собой промежуток
времени между выпуском двух изделий, следующих одно
за другим:
= Фд/п, (1)
где Фд — фонд времени, мин; п — число деталей, шт.
Непоточным называют производство, при котором его
объекты находятся в движении с перерывами различной
продолжительности. При изготовлении изделий, близких
по служебному назначению (размеру, конфигурации), и
при значительных партиях выпуска организуют перемен-
но-поточное производство (например, на автоматической
линии в течение определенного промежутка времени обра-
батывают одни и те же заготовки одного типоразмера).
Затем осуществляют переналадку линии и обрабатывают
заготовки другого типоразмера. При поточном произ-
водстве сокращаются цикл изготовления продукции л
межоперационные заделы, а также снижается трудоем-
кость изделия.
1.2. ИНФОРМАЦИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ
РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
В основе проектирования технологических про-
цессов механической обработки лежат технический и эко-
номический принципы, в соответствии с которыми разра-
батываемый технологический процесс должен обеспечить
выполнение всех требований рабочего чертежа и техниче-
ских условий при минимальных затратах труда и средств
производства. При разработке технологического процесса
механической обработки исходными данными являются
размер и срок выполнения программного задания, пра-
вильно отработанные чертежи и технические условия
на изготовление и приемку изделия, а также чертеж и дан-
ные об исходной заготовке.
Рабочие чертежи деталей должны быть выполнены в со-
ответствии с ЕСКД (ГОСТ 2.001—70) и: а) содержать число
проекций видов, разрезов и сечений, позволяющих иметь
правильное представление о форме детали; б) иметь обо-
значение всех допусков на все параметры точности детали;
в) иметь для всех поверхностей, подлежащих механи-
ческой обработке, указание о требуемой шероховатости;
г) иметь указание о материале детали, его твердости и
термической обработке, что необходимо для правильного
9
назначения режимов резания; д) содержать технические
условия изготовления и условия, которые должны быть
обеспечены для правильной сборки деталей в сборочной
единице.
Данные о заготовке включают: ее чертеж и технические
условия на изготовление; метод получения (литье, штам-
повка, прокатка и т. д.), точность ее изготовления.
Объем программного задания зависит от заданного
числа выпускаемых изделий определенного наименова-
ния, типоразмера и исполнения в течение планируемого
интервала времени. ГОСТ 14004—83 определяет тип пред-
полагаемого производства и позволяет установить рацио-
нальный вид технологического процесса на основе необ-
ходимых расчетов экономической эффективности различ-
ных вариантов технологической оснастки и специального
оборудования. В условиях массового и серийного про-
изводства на основании программного задания устана-
вливают такт выпуска продукции.
При разработке технологических процессов кроме рабо-
чего чертежа детали, данных о типе производства исполь-
зуют следующие виды технико-экономической информа-
ции: технологический классификатор деталей (объектов
производства); классификатор технологических опера-
ций; сборник типовых технологических процессов и опе-
раций; систему обозначения технологических документов;
стандарты ЕСТД и ЕСТПП; стандарты и каталоги на
средства технологического оснащения; нормативы.
Средства технологического оснащения предопреде-
ляют возможность применения того или иного процесса
обработки. Технические характеристики оборудования
~й технологической оснастки характеризуют технологи-
ческую оснащенность производства и определяют каче-
ственную сторону разрабатываемого технологического
процесса.
Нормативы технологических режимов и трудовых
материальных затрат учитывают, при каких условиях
с соблюдением всех требований чертежа деталь будет
обработана с наименьшими затратами. Из всех возмож-
ных вариантов технологического процесса изготовления
одного и того же изделия выбирают наиболее экономиче-
ски эффективный.
ГОСТ 14301—73 устанавливает два вида технологи-
ческих процессов — единичный и типовой (групповой).
Единичный применяется для изготовления изделий одного
10
наименования, типоразмера и исполнения независимо от
типа производства. Типовой процесс применяется для
изготовления группы изделий с общими конструкциями
и технологическими признаками. Типовой процесс служит
информационной основой при разработке технологиче-
ского процесса на любую деталь группы. Необходимость
разработки типовых процессов определяется количеством
деталей, вошедших в группу и характеризуемых единством
содержания и последовательности выполнения большин-
ства операций и переходов.
Указанная технико-экономическая информация, ис-
пользуемая при разработке технологических процессов,
обеспечивает единый для всех предприятий системный под-
ход к использованию методов и средств технологической
подготовки производства (ТПП) с последующим исполь-
зованием этой информации в автоматизированных систе-
мах управления (АСУ) производством.
1.3. РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Согласно ГОСТ 3.1102—81 Единой системы
технологической документации (ЕСТД) «Комплектность
документов в зависимости от типа производства» доку-
менты, необходимые для описания технологических про-
цессов, подбирают в зависимости от типа производства.
Кроме вышеперечисленных видов технологических про-
цессов по организации (единичной и типовой) ГОСТ 14201—
83 и 14303—73 установлено, что каждый вид технологи-
ческого процесса по степени детализации содержания
разделяется на маршрутный, операционный и маршрутно-
операционный.
Маршрутный технологический процесс —процесс, вы-
полняемый по документации, в которой излагается содер-
жание операций без указания переходов и режимов обра-
ботки.
Операционный технологический процесс —процесс, вы-
полняемый по документации, в которой излагается содер-
жание операций с указанием переходов и режимов обра-
ботки.
Маршрутно-операционный процесс — процесс, вы-
полняемый по документации, в которой излагается содер-
жание отдельных операций без указаний переходов и ре-
жимов обработки.
И
Комплект форм документов общего назначения для
технологического процесса может содержать: маршрут-
ную карту (МК); операционную карту (ОК); карту эски-
зов (КЭ); ведомость деталей к типовому (групповому)
технологическому процессу (операции) (ВТП, ВТО); свод-
ную операционную карту (СОК) и др.
Маршрутная карта (ГОСТ 3.1119—83) содержит описа-
ние технологического процесса изготовления и контроля
детали по всем операциям в технологической последова-
тельности. В ней указывают соответствующие данные
об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых
нормативах.
В операционную карту вносят описание операции, рас-
члененной на переходы с указанием оборудования, ос-
настки и режимов обработки. ОК применяют в серийном
и массовом производстве. К комплекту ОК на все опера-
ции технологического процесса прилагают маршрутную
карту. При проектировании операций для станков с ЧПУ
составляют расчетно-технологическую карту, в которую
заносят необходимые данные о траектории движения
инструмента и режимах обработки. На основе этой карты
разрабатывают управляющую программу станком.
МК и ОК составляют на основе данных чертежей,
производственной программы, спецификации, описания
конструкций, технических условий и следующих руково-
дящих и нормативных материалов: паспорта металлоре-
жущих станков; каталогов станков, режущих и вспомо-
гательных инструментов; альбомов нормальных приспо-
соблений; руководящих материалов по режимам резания;
нормативов подготовительно-заключительного и вспомо-
гательного времени.
МК имеет определенную форму. В ее верхнюю часть
заносят данные об изготовляемой детали и заготовке,
в нижнюю — номер, наименование и содержание опера-
ций, а также необходимые для выполнения операций коды,
наименования и данные станков, приспособлений, режу-
щих и измерительных инструментов, указывают штучное
время, число рабочих и подготовительно-заключительное
время.
На основании технологических карт осуществляют
дальнейшие расчеты, связанные с проектированием тех-
нологического процесса: количество требуемого обору-
дования, численность рабочих и размер заработной платы
и т. д. К технологической документации относятся также
12
рабочие чертежи сборочных единиц и деталей, приспособ-
лений, режущего и измерительного инструмента и т. д.
Карты эскизов и схем наладок содержат графическую
иллюстрацию технологического процесса. На каждую
операцию вычерчивают эскиз. Эскизы выполняют по
определенным правилам: деталь на эскизах вычерчивают
в положении обработки на станке. При многопозиционной
обработке эскиз выполняют для каждой позиции отдельно.
Обрабатываемые на операции (позиции) поверхности ука-
зывают толстыми линиями, базовые поверхности — услов-
ными обозначениями. На поверхностях, подлежащих
обработке, проставляют размеры и расстояния от баз
с допусками, а на базовых поверхностях показывают обо-
значения элементов по ГОСТ 3.1107—81.
В схемах наладок показывают элементы конструкции
установочных и зажимных элементов во взаимосвязи
с пространственным положением заготовки и инстру-
ментами. Инструменты показывают в конечном положении
обработки, а направления движения заготовки — стрел-
ками. В схемах револьверной операции указывают пози-
ции револьверной головки с инструментами. В них в конце
обработки приводят таблицы с режимами и другие над-
писи. На чертеже наладок и карт эскизов указывают
место крепления инструментов, наименование и номер
операции, модель станка. Для агрегатных станков ука-
зывают число головок и шпинделей.
1.4. ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ДЕТАЛЕЙ
1.4.1. Точность деталей
Точность деталей — это степень приближения
формы детали к геометрически правильному ее прото-
типу. За меру точности детали принимают значения
допусков и отклонений от теоретических значений пока-
зателей точности, которыми она характеризуется.
Стандартами СЭВ, введенными в действие в качестве
государственных стандартов СССР, а также ГОСТ 2.308—
79, ГОСТ 24642—81, ГОСТ 24643—81 установлены следую-
щие показатели точности: 1) точность размеров, т. е.
расстояний между различными элементами деталей и сбо-
рочных единиц; 2) отклонение формы, т. е. отклонение
(допуск) формы реальной поверхности или реального
13
профиля от формы номинальной поверхности или номи-
нального профиля; 3) отклонение расположения поверх-
ностей и осей деталей, т. е. отклонение (допуск) реального
расположения рассматриваемого элемента от его номи-
нального расположения.
Шероховатость поверхности не входит в отклонение
формы. Иногда допускается нормировать отклонение
формы, включая шероховатость поверхности. Волнис-
тость включается в отклонение формы. В обоснованных
случаях допускается нормировать отдельно волнистость
поверхности или часть отклонения формы без учета вол-
нистости.
Точность размеров детали характеризуется допуском
Т, который определяют как разность двух предельных
(наибольшего и наименьшего) допустимых размеров. Вели-
чина допуска Т зависит от размера и квалитета. Напри-
мер, размер, выполняемый по 7-му квалитету, более точ-
ный, чем такой же размер, выполненный по 8-му или
10-му квалитету.
Точность размеров на чертежах проставляют услов-
ными обозначениями поля допуска (40Н7; 50 к 6) или
предельных отклонений в миллиметрах (бОЗол!; 90±0,01;
70_О1ОЗ; 55+0>012), или совместно условными обозначениями
полей допусков и отклонений ЗОН7(+0'021); 50 (to.’ooD-
Точность размеров грубее 13-го квалитета оговаривают
в технических требованиях, где указывают, по какому
г) в)
Рис. 1.1. Отклонения и допуски формы плоских поверхностей
14
Рис. 1.2. Отклонения и допуски формы цилиндрических поверхностей
и окружностей
квалитету их следует выполнять. Например, «неуказан-
ные предельные отклонения размеров: отверстий Н14,
валов Ы4».
Точность формы характеризуется допуском Т или
отклонениями Д от заданной геометрической формы.
Стандарт рассматривает допуски и отклонения двух форм
поверхностей; цилиндрических и плоских. Количественно
отклонение формы оценивают наибольшим расстоянием
от точек реальной поверхности (профиля) до прилегаю-
щей поверхности (профиля) по нормали к прилегающей
поверхности (профилю).
Допуск формы — наибольшее допустимое значение
отклонения формы. Отклонения формы Д отсчитывают
по нормали от прилегающих прямых, плоскостей, поверх-
ностей и профилей (рис. 1.1 и 1.2). При этом должно быть
выполнено условие Д Т. Области полей допусков Т
формы лимитируются заданными размерами рассматри-
ваемых элементов Д1; L2, L, d, составляющих нормирован-
ный участок, на котором определяют отклонения.
15
Прилегающая плоскость (рис. 1.1, а—в), прямая
(рис. 1.1 и 1.2, (3) и профиль (рис. 1.2, г) соприкасаются
соответственно с реальной поверхностью или реальным
профилем и располагаются вне материала детали так,
чтобы отклонения Д от плоскости, прямой или профиля
до наиболее удаленной точки реальной поверхности или
реального профиля были минимальными в пределах нор-
мированного участка, на котором проводят измерение.
Прилегающие цилиндр, окружность являются соответ-
ственно цилиндром, окружностью минимального диа-
метра, описанные вокруг реального профиля наружной
поверхности вращения (рис. 1.2, а, в).
Отклонение от плоскостности (рис. 1.1, а) —наиболь-
шее расстояние Д от точек реальной поверхности до при-
легающей плоскости в пределах нормируемого участка.
Частными видами отклонений от плоскостности являются
выпуклость (рис. 1.1, б) и вогнутость (рис. 1.1, в).
Отклонение формы цилиндрических поверхностей
характеризуется допуском цилиндричности (рис. 1.2, а),
который включает отклонение от круглости поперечных
сечений (рис. 1.2, в, д) и профиля продольного сечения
(рис. 1.2, б, г, з). Частными видами отклонений от
круглости являются овальность (рис. 1.2, е) и огранка
(рис. 1.2,ж). Отклонения профиля в продольном сечении
характеризуются допуском прямолинейности образую-
щих (рис. 1.2, г) и разделяются на конусообразность
(рис. 1.2, и), бочкообразность (рис. 1.2, к) и седлообраз-
ность (рис. 1.2, л).
Точность расположения осей характеризуется откло-
нениями расположения. При оценке отклонений располо-
жения отклонения формы рассматриваемых и базовых
элементов исключают из рассмотрения. При этом реаль-
ные поверхности (профили) заменяют прилегающими,
а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверх-
ностей или профилей принимают оси, плоскости симметрии
и центры прилегающих элементов.
Допуск расположения — предел Т, ограничивающий
допустимое значение отклонения Д расположения.
Отклонение от параллельности плоскостей — разность
наибольшего и наименьшего расстояний между плоско-
стями в пределах нормируемого участка.
Отклонение от параллельности осей (или прямых) в про-
странстве — геометрическая сумма Д отклонений от па-
раллельности проекций осей (прямых) в двух взаимно
16
Рис. 1.3. Отклонения и
допуски расположения
поверхностей и осей
разперы
базовая ось
л)
перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей
является общей плоскостью осей (рис. 1.3, а).
Отклонение от перпендикулярности плоскостей — от-
клонение угла между плоскостями от прямого угла (90°),
выраженное в линейных единицах Д на длине нормируе-
мого участка (рис. 1.3, б).
Отклонение от соосности относительно общей оси —
наибольшее расстояние (Д1; Д2, ...) между осью рассмат-
риваемой поверхности вращения и общей осью двух или
нескольких поверхностей вращения на длине нормируе-
мого участка (рис. 1.3, в). Кроме термина «отклонение от
17
соосности» в отдельных случаях может применяться поня-
тие об отклонении от концентричности А — расстояние
в заданной плоскости между центрами профилей (линий),
имеющих номинальную форму окружности (рис. 1.3, ?).
Допуск концентричности Т (рис. 1.3, д) определяется
в диаметральном и радиусном выражениях.
Отклонение от симметричности относительно базового
элемента — это наибольшее расстояние А между пло-
скостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента
(или элементов) и плоскостью симметрии базового эле-
мента в прёделах нормируемого участка (рис. 1.3, е).
Этот допуск определяется в диаметральном и радиусном
выражениях. Отклонение от симметричности относительно
базовой оси определяется в плоскости, проходящей через
базовую ось перпендикулярно к плоскости симметрии.
Позиционное отклонение — наибольшее расстояние А
между реальным расположением элемента (его центра,
оси или плоскости симметрии) и его номинальным рас-
положением в пределах нормируемого участка (рис. 1.3,
ж). Позиционный допуск определяется в диаметральном
и радиусном выражениях.
Отклонения от пересечения осей—наименьшее расстоя-
ние А между осями, номинально пересекающимися
(рис. 1.3, з).
Радиальное биение —разность А наибольшего и наи-
меньшего расстояний от точек реального профиля поверх-
ности вращения до базовой оси в сечении плоскостью,
перпендикулярной к базовой оси (рис. 1.3, «). Радиаль-
ное биение является результатом совместного проявле-
ния отклонения от круглости профиля рассматриваемого
сечения и отклонения его центра относительно базовой
оси. Оно не включает в себя отклонение формы и располо-
жения образующей поверхности вращения (рис. 1.3, к).
Торцовое биение—разность А наибольшего и наи-
меньшего расстояний от точек реального профиля торцо-
вой поверхности до плоскости, перпендикулярной к базо-
вой оси (рис. 1.3, л).
Допуски формы и расположения указывают на черте-
жах согласно ГОСТ 2.308—79. Вид допуска формы или
расположения должен быть обозначен на чертеже знаком
согласно табл. 1.1. Для допусков расположения и суммар-
ных допусков формы и расположения дополнительно
указывают базы, относительно которых задается допуск,
и оговаривают зависимые допуски расположения или
18
1.1. Допуски формы и расположения поверхностей
Группа допуска Допуск Знак
Формы прямолинейности о
плоскостности
круглости
цилиндричности
профиля профильного сечения *
параллельности
перпендикулярности 1
наклона
Расположения соосности ©
симметричности
позиционный
пересечения осей
биения радиального
биения торцового
биения в заданном на- правлении
Суммарного, фор- мы и расположе- ния полного радиального биения
полного торцового бие- ния
формы заданного про- филя
формы заданной поверх- ности
19
fl
Рис. 1.4. Допуски формы и рас-
положения поверхностей по
ГОСТ 2.308—79
кими линиями или линиями
формы. Знак и значение
допуска или обозначение
базы вписывают в рамку
допуска, разделенную на
два или три поля, в сле-
дующем порядке (слева на-
право): знак допуска со-
гласно табл. 1.1, значение
допуска в миллиметрах
(рис. 1.4 и 1.5), буквенное
обозначение базы (баз).
Рамки допуска вычер-
чивают сплошными тон-
одинаковой толщины с циф-
рами. Высота цифр и букв, вписываемых в рамки, должна
быть равна размеру шрифта размерных чисел. Рамку
допуска выполняют предпочтительно в горизонтальном
положении, при необходимости рамку располагают вер-
тикально так, чтобы данные находились с правой сто-
роны чертежа.
Линией, оканчивающейся стрелкой, рамку допуска
соединяют с контурной или выносной линией, продол-
жающей контурную линию элемента, ограниченного до-
Рис. 1.5. Допуски формы и расположения поверхностей на детали типа
вала по ГОСТ 2.308—79
20
пуском (рис. 1.4, а, 1.5, ж, е). Соединительная линия
может быть прямой (рис. 1.4, ж) или ломаной (рис. 1.5, б),
а ее конец, оканчивающийся стрелкой, должен быть обра-
щен к контурной (выносной) линии элемента, ограничен-
ного допуском в направлении измерения отклонения.
В случаях, когда это оправдано удобствами выпол-
нения чертежа, допускается: начинать соединительную
линию от второй (задней) части рамки допуска (рис. 1.4,
ж); заканчивать соединительную линию стрелкой на
выносной линии, продолжающей контурную линию эле-
мента, и со стороны материала детали (рис. 1.4, в, е).
Если допуск относится к поверхности или ее профилю
(линии), а не к оси элемента, то стрелку располагают на
достаточном расстоянии от конца размерной линии
(рис. 1.4, б и 1.5, а, б). Если допуск относится к оси
или плоскости симметрии определенного элемента, то
конец соединительной линии должен совпадать с продол-
жением размерной линии соответствующего размера
(рис. 1.5, в, д). При недостатке места на чертеже стрелку
размерной линии можно заменить стрелкой выносной
линии (рис. 1.5, ж, е).
Если размер элемента уже указан один раз на других
размерных линиях данного элемента, используемых для
обозначения допуска формы или расположения, то он не
указывается. Размерную линию без размера следует рас-
сматривать как составную часть этого обозначения. Если
допуск относится к боковой поверхности резьбы, то
рамку допуска соединяют как показано на рис. 1.5, а.
Если допуск относится к оси резьбы, то рамку допуска
соединяют с размерной линией. Если допуск относится
к общей оси или плоскости симметрии и из чертежа ясно,
для каких элементов данная ось (плоскость) является
общей, то соединительную линию проводят к общей оси.
Величина допуска действительна для всей поверхности
или длины элемента. Если допуск должен быть отнесен
к определенной ограниченной длине, которая может
находиться в любом месте ограниченного допуском эле-
мента, то длину нормируемого участка в миллиметрах
вписывают после значения допуска и отделяют от него
наклонной линией (см. рис. 1.4, б).
Если допуск задан таким образом на плоскости, данный
нормируемый участок действителен для произвольного
расположения и направления на поверхности. Если
необходимо задать допуск по всему элементу и одновре-
21
менно задать допуск на определенном участке, то второй
допуск указывают под первым в объединенной рамке
допуска.
Если допуск должен относиться к нормируемому
участку, расположенному в определенном месте элемента,
то нормируемый участок обозначают и штрихпунктирной
линией, ограничив ее размерами, как показано на рис.
1.4, г. Дополнительные данные пишут над или под рам-
кой допуска.
Если необходимо для одного элемента задать два раз-
ных вида допуска, то рамки допуска объединяют и распо-
лагают их как показано на рис. 1.4, б. Если для поверх-
ности надо одновременно указать обозначение допуска
формы или расположения и буквенное обозначение по-
верхности, используемое для нормирования другого до-
пуска, то рамки с обоими обозначениями располагают ря-
дом на одной соединительной линии (рис. 1.4, д).
Повторяющиеся одинаковые или разные виды допус-
ков, обозначаемые одним и тем же символом, имеющие
одни и те же значения и относящиеся к одним и тем же
базам, указывают один раз в рамке, от которой отходит
одна соединительная линия, разветвляемая затем ко
всем нормируемым элементам (рис. 1.5, б).
Базы обозначают зачерненным треугольником, кото-
рый линией соединяют с рамкой допуска (см. рис. 1.4, б
и 1.5, г). Треугольник, обозначающий базу, должен быть
равносторонним с высотой, равной размеру шрифта раз-
мерных чисел. Если треугольник нельзя простым и на-
глядным способом соединить с рамкой допуска, то базу
обозначают прописной буквой в рамке и эту же букву
вписывают в третье поле рамки допуска (см. рис. 1.4, ж,
1.5, а—в).
Если базой является поверхность или прямая этой
поверхности, а не ось элемента, то треугольник должен
располагаться на достаточном расстоянии от конпа раз-
мерной линии (см. рис. 1.4, б). Если базой является
ось или плоскость симметрии, то треугольник распола-
гают в конце размерной линии соответствующего размера
(диаметра, ширины) элемента (рис. 1.5, е), при этом тре-
угольник может заменить размерную стрелку (рис. 1.5, г).
Если базой является общая ось или плоскость симмет-
рии и из чертежа ясно, для каких элементов данная ось
(плоскость) является общей, то треугольник располагают
на общей оси. Если базой является только часть или опре-
22
деленное место элемента, то ее расположение ограничи-
вают размерами.
Если два или несколько элементов образуют общую
базу и их последовательность не имеет значения (напри-
мер, они имеют общую ось или плоскость симметрии), то
каждый элемент обозначают самостоятельно и обе (все)
буквы вписывают подряд в третье поле рамки допуска
(рис. 1.5, б). Если назначают допуск расположения для
двух одинаковых элементов и нет необходимости или воз-
можности (у симметричной детали) различать элементы и
выбирать один из них за базу, то вместо зачерненного
треугольника используют стрелку.
1.4.2. Точность обработки
Под точностью обработки понимают степень
соответствия обработанной детали техническим требова-
ниям чертежа в отношении точности размеров, формы
и расположения поверхностей. Все детали, у которых
отклонения показателей точности лежат в пределах уста-
новленных допусков, пригодны для работы.
В единичном и мелкосерийном производстве точность
деталей получают методом пробных рабочих ходов, т. е.
последовательным снятием слоя припуска, сопровождае-
мым соответствующими измерениями. В условиях мелко-
серийного и среднесерийного производства применяют
обработку с настройкой станка по первой пробной детали
партии или по эталонной детали. В крупносерийном и
массовом производствах точность детали обеспечивают
методом автоматического получения размеров на предва-
рительно настроенных станках-автоматах, полуавтоматах
или автоматических линиях.
В условиях автоматизированного производства в ста-
нок встраивают подналадчик, представляющий собой
измерительное и регулировочное устройство, которое
в случае выхода размера обрабатываемой поверхности
за пределы поля допуска автоматически вносит поправку
в систему станок — приспособление — инструмент — за-
готовка (технологическая система) и подналаживает ее
на заданный размер.
На станках, выполняющих обработку за несколько
рабочих ходов (например, на круглошлифовальных), при-
меняют устройства активного контроля, которые измеряют
размер детали в процессе обработки. При достижении
23
заданного размера устройства автоматически отключают
подачу инструмента. Применение этих устройств повы-
шает точность и производительность обработки путем
уменьшения времени на вспомогательные операции. Эта
цель достигается также путем оснащения металлорежу-
щих станков системами адаптивного управления процес-
сом обработки. Система состоит из датчиков для получе-
ния информации о ходе обработки и регулирующих
устройств, вносящих в нее поправки.
На точность обработки влияют: погрешности станка
и его износ; погрешность изготовления инструментов,
приспособлений и их износ; погрешность установки заго-
товки на станке; погрешности, возникающие при уста-
новке инструментов и их настройке на заданный размер;
деформации технологической системы, возникающие под
действием сил резания; температурные деформации техно-
логической системы; деформация заготовки под действием
собственной массы, сил зажима и перераспределения вну-
тренних напряжений; погрешности измерения, которые
обусловлены неточностью средств измерения, их износом
и деформациями и др. Эти факторы непрерывно изменяются
в процессе обработки, вследствие чего появляются погреш-
ности обработки.
Собственная точность станков (в ненагруженном состоя-
нии) регламентирована ГОСТом для всех типов станков.
При эксплуатации происходит изнашивание станка, в ре-
зультате чего собственная точность его снижается.
Режущий инструмент имеет погрешности размеров,
формы и взаимного расположения элементов, получен-
ных при его изготовлении. Эти погрешности предопре-
деляют погрешности обработки. Износ инструмента влияет
на точность обработки в партии заготовок при одной
настройке станка (например, при растачивании отверстий
износ резца приводит к появлению конусообразности).
Погрешности, допущенные при изготовлении и износе
приспособления, приводят к неправильной установке
заготовки и являются причинами появления погрешно-
стей обработки. В процессе обработки под действием сил
резания и создаваемых ими моментов элементы техноло-
гической системы изменяют относительное пространствен-
ное положение из-за наличия стыков и зазоров в парах
сопрягаемых деталей и собственных деформаций деталей.
В результате возникают погрешности обработки. Упру-
гая деформация технологической системы зависит от силы
24
резания и жесткости этой
системы. Жесткостью /тех-
нологической системы на-
зывают отношение при-
ращения нагрузки АР, Н
к вызванному им прира-
щению Ау, мм, упругого
отжатия:
/ = ДР/Ду. (2)
Применительно к стан-
ку под жесткостью пони-
мают его способность со-
противляться появлению
упругих отжатий под дей-
ствием сил резания. Как
правило, жесткость станка
определяют эксперимен-
обработки при точении (/), шли-
фовании (2) и притирке (.?)
тальным путем.
Процесс резания сопровождается выделением теплоты.
В результате изменяется температурный режим техноло-
гической системы, что приводит к дополнительным про-
странственным перемещениям элементов станка вслед-
ствие изменения линейных размеров деталей и появлению
погрешностей обработки. Заготовки, имеющие малую
жесткость (LID > 10, где L — длина заготовки; D —
ее диаметр), под действием сил резания и их моментов
деформируются. Например, длинный вал небольшого диа-
метра при обработке на токарном станке в центрах про-
гибается. В результате диаметр на концах вала получают
меньше, чем в середине, т. е. возникает бочкообразность.
В отливках и кованых заготовках в результате нерав-
номерного остывания возникают внутренние напряжения.
При резании вследствие снятия верхних слоев материала
заготовки происходят перераспределение внутренних на-
пряжений и ее деформация. Для уменьшения напряже-
ний отливки подвергают естественному или искусственному
старению. Внутренние напряжения появляются в заготов-
ке при термической обработке, холодной правке и сварке.
Под достижимой точностью понимают точность, кото-
рая может быть обеспечена при обработке заготовки рабо-
чим высокой квалификации на станке, находящемся в нор-
мальном состоянии, при максимально возможных затратах
труда и времени на обработку.
25
Экономическая точность—такая точность, для обес-
печения которой затраты при данном способе обработки
будут меньше, чем при использовании другого способа
обработки той же поверхности.
Для достижения высокой точности, заданной допус-
ком Т, требуются большие затраты на обработку С
(рис. 1.6). Например, для обеспечения точности Т2 при
чистовом точении требуются затраты С1( а для более высо-
кой точности Т1г большие затраты С2. Чистовое точение
экономично при допуске более Т3, при меньшем допуске
экономично шлифование. Граница экономической точ-
ности шлифования и притирки определяется величинами
Т2 и Tt. Средняя экономическая точность, например,
чистового шлифования — 5 ... 8-й квалитеты, доводки —
5-й.
1.4.3. Статистические методы анализа
точности
Вследствие непрерывного изменения факторов,
действующих при обработке, полученные детали, не-
смотря на то что они изготовлены посредством одного и
того же технологического процесса, отличаются по точ-
ности одна от другой. Это явление называют рассеянием
характеристик точности. Погрешности, возникающие при
обработке, разделяют на два вида: систематические (по-
стоянные и изменяющиеся по определенным законам) и
случайные.
Систематическими называют погрешности, постоян-
ные по значению и знаку или изменяющиеся по определен-
ному закону. Систематические постоянные погрешности
возникают, например, из-за погрешности настройки тех-
нологической системы, ее упругих деформаций, отклоне-
ния температурного режима от заданной величины. При
неправильной установке инструмента все детали партии
после их обработки будут иметь постоянную погрешность.
Примером систематической закономерно изменяющейся
погрешности является погрешность обработки, вызванная
износом инструмента. В большинстве случаев причины
систематических погрешностей могут быть обнаружены
и устранены соответствующими мерами.
Случайными называют непостоянные по значению и
знаку погрешности. Эти погрешности вызваны неравно-
мерной твердостью материала заготовки, колебаниями
26
Рис. 1.7. Схема рассеяния размеров при обработке:
а — точечная диаграмма и практическая кривая распределения; б — кривая
нормального распределения Гаусса
припуска, температурного режима, силой зажима заго-
товки в приспособлении. Из-за наличия систематических
и случайных погрешностей действительные размеры дета-
лей переменны.
Суммарную погрешность обработки определяют рас-
четным или статистическим методом. Применение расчет-
ного метода часто ограничено из-за отсутствия исходных
данных. При использовании статистического метода сум-
марную погрешность и характер рассеяния размеров опре-
деляют путем составления точечных диаграмм и кривых
распределения.
Точечную диаграмму строят так: по оси абсцисс
(рис. 1.7, а) откладывают порядковые номера N деталей
в последовательности прохождения обработки, а по оси
ординат — измеренные величины (показано точкой) вы-
27
бранного показателя точности, например, диаметраль-
ного размера валика. Для построения кривой распределе-
ния результаты измерений хг, х2, ..., хп сводят в табл. 1.2.
Поднастройку технологической системы выполняют
при подходе значения контролируемого параметра к верх-
ней границе Т. Определяют поле рассеяния ю = хП1ах —
— xmln, т. е. разность между наибольшей и наименьшей
величиной измерений (рис. 1.7, б). Поле рассеяния делят
на несколько равных интервалов, число которых берут
таким образом, чтобы в каждый из них попало достаточ-
ное число измеренных значений хг. Далее определяют
частоту каждого интервала, т. е. число деталей, размеры
которых лежат в пределах данного интервала, и час-
тость — отношение частоты к числу деталей в партии.
Частость значения хг
Р (ч) = т/п.
где m— число величин, которому соответствуют значе-
ния хд п — число измеренных величин.
В середине каждого интервала восставляют перпенди-
куляр, па котором откладывают соответствующую час-
тость. Соединяют верхние точки ломаной линией и полу-
чают полигон рассеяния или критическую кривую рас-
пределения.
При нормальном ходе технологического процесса по-
строенная таким образом кривая близка к кривой нор-
мального распределения (кривая Гаусса), уравнение кото-
рой
1 №
У ~ о 1/2Й е -
(4)
1.2. Данные для построения кривой распределения
при ш = 0,19 мм
Интервал размеров, мм Ча- стота, шт Частость рх. %
70,06 . .. 70,098 3 5,9
70,098 ... 70,126 9 17,6
70,126 ... 70,164 20 39,2
70,164 ... 70,202 17 33,4
70,202 ... 70,24 2 3,9
28
где х, у — текущие координаты; е — основание натураль-
ных логарифмов; о — среднее квадратическое отклонение:
1 /”(*1 ’fcp)2 + (Х2 - Хср)3 + ' • + (%П. А'ср)3
о — _
- ]/ <5>
Среднее арифметическое значений xt:
v ___ xi + хг + х:> + • ’ + хп /сх
хср — W
Кривая Гаусса симметрична относительно середины
поля рассеяния и асимптотически приближается к оси
абсцисс. Для теоретических расчетов при использовании
закона нормального распределения отклонение, выражае-
мое в долях о, ограничивают величинами х — ±3а.
При этих значениях х 99,73 % отклонений попадают в об-
ласть внутри установленных пределов и 0,27 % выходят
из них, так как крайние значения х встречаются несрав-
нимо реже, чем их средние значения. Различие форм прак-
тической кривой и кривой Гаусса указывает на появление
сильнодействующего фактора в ходе технологического
процесса.
Метод кривых распределения дает возможность объ-
ективно оценить точность способов механической обра-
ботки. Точечные диаграммы позволяют своевременно вы-
являть отклонения, выходящие за пределы установлен-
ного допуска, и принимать меры для корректировки хода
обработки за счет поднастройки технологической системы.
Длину точечных диаграмм можно сократить, если откла-
дывать на оси абсцисс (см. рис. 1.7, а) не номера деталей,
а номера групп, причем в каждую группу включать
одинаковое число деталей, последовательно снимаемых
со станка.
1.5. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
1.5.1. Понятия и определения
Качеством поверхности детали (заготовки) на-
зывают совокупность свойств, определяющих состояние
ее поверхностного слоя. Конкретное состояние поверх-
ностного слоя возникает в результате воздействия на него
одного или нескольких последовательных технологиче-
29
ских методов. Качество поверхности характеризуется
шероховатостью, волнистостью, физико-химическим со-
стоянием и физико-механическими свойствами поверх-
ностного слоя материала детали.
Обработка резанием не обеспечивает идеально ров-
ную поверхность. Режущие кромки инструмента вслед-
ствие действия ряда факторов оставляют неровности в виде
впадин и выступов, различающихся по форме и размеру.
Шероховатость поверхности — совокупность неров-
ностей с относительно малыми шагами в пределах базовой
длины I.
Волнистость — совокупность периодически череду-
ющихся неровностей, у которых расстояние между смеж-
ными возвышенностями или впадинами превышает базо-
вую длину I. Шероховатость и волнистость взаимосвязаны
с точностью размеров детали.
Физико-механические свойства поверхностного слоя
характеризуются: твердостью, структурными и фазовыми
превращениями, остаточными напряжениями, состоянием
кристаллической решетки. Поверхностный слой после
обработки резанием отличается от основной массы металла.
Под действием силы резания меняются его твердость,
кристаллическое строение и др. Толщина дефектного
поверхностного слоя зависит от материала заготовки, вида
и режимов обработки и достигает при некоторых видах
черновой обработки 0,5 ... 1 мм.
1.5.2. Влияние качества поверхности
на эксплуатационные характеристики машин
Правильность выполнения машиной ее слу-
жебного назначения и долговечность ее работы во многом
определяются качеством поверхностей составляющих ее
деталей. От качества поверхности зависят такие эксплуа-
тационные характеристики, как износостойкость поверх-
ностей трущихся пар; характер посадок неподвижных
и подвижных соединений; усталостная или циклическая
прочность при знакопеременной нагрузке; антикорро-
зионная стойкость; гидродинамические свойства поверх-
ности.
Преждевременный выход машин из строя обусловлен
в основном износом поверхностей пар трущихся деталей.
Поломки деталей из-за их некачественного изготовления
или заниженной прочности встречаются на практике
значительно реже.
30
Трущиеся поверхности постепенно изнашиваются.
Из-за неровностей поверхностей соприкосновение тру-
щихся деталей происходит не по всей номинальной пло-
щади, а по вершинам выступов (гребешков шероховато-
сти) обеих поверхностей. При этом давление одной детали
на другую передается только на выступы, находящиеся
в контакте. Выступы могут приниматься или срезаться
при движении одной детали по другой. Смятие вершин
выступов происходит интенсивно в начале работы сопря-
женной пары (приработка). При этом увеличивается
суммарная площадь контакта. Последующий нормальный
износ при правильной подаче смазочного материала про-
текает довольно медленно. В определенный момент износ
вновь начинает резко возрастать (аварийный износ) до
разрушения трущихся поверхностей.
Характер посадок подвижных соединений зависит от
Качества сопрягаемых поверхностей. Значительная шеро-
ховатость сопряжения поверхностей приводит к тому,
что первоначальная посадка после непродолжительной
работы переходит в более свободную из-за износа поверх-
ностей. В неподвижных посадках натяг, который полу-
чается при соединении деталей с более шероховатой по-
верхностью, оказывается иным, чем при соединении дета-
лей, имеющих менее шероховатую поверхность.
Шероховатость поверхности оказывает влияние на со-
противление усталости детали. Это объясняется тем, что
риски, которые получают на поверхности при обработке
резанием, вызывают концентрацию напряжений. Вна-
чале появляются микротрещины, которые затем увели-
чиваются и приводят к разрушению детали. Поверхности
с малой шероховатостью обладают большей противокор-
розионной стойкостью, так как общая площадь контакта
с корродирующей средой меньше, чем у поверхностей
со значительной шероховатостью. Шероховатость поверх-
ности определяет ее аэро- и гидродинамические свойства.
При обтекании поверхности газами и жидкостями в зави-
симости от высоты неровностей сопротивление движению
различно.
1.5.3. Факторы, влияющие на качество
поверхности
Качество поверхности зависит от материала
заготовки, способа ее получения, вида обработки, жест-
кости технологической системы, геометрических пара-
31
метров и состояния инструментов, режимов резания, вида
смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и др. Заготовки,
получаемые прокатыванием, имеют на поверхности следы
неровностей прокатных валков. Высота неровностей хо-
лоднотянутого проката доходит до 50 мкм, а горячеката-
ного — до 1,5 мм.
На шероховатость поверхностей отливок влияют шеро-
ховатость стенок литейных форм, размер зерен формовоч-
ной смеси и плотность набивки смеси. Шероховатость
поверхностей заготовок достигает /?гаах, мкм: при литье
в песчаные формы ручной формовки мелких заготовок 500,
крупных 1500; при машинной формовке 300; при кокиль-
ном и центробежном литье 200; при литье по выплавляе-
мым моделям 10 ... 40; при литье под давлением 10.
Поверхностный слой заготовок имеет обезуглероженную
зону, глубина которой в зависимости от размеров и спо-
соба получения заготовок равна 50 ... 1000 мкм.
При обработке резанием под действием силы резания
и повышенной температуры на обрабатываемой поверх-
ности возникают микронеровности. Каждый метод обра-
ботки характеризуется определенным диапазоном высоты
микронеровностей, формой и схемой расположения штри-
хов от инструмента, которые предопределяются законом
движения инструмента и заготовки. При точении при
скорости резания 20 ... 25 м/мин шероховатость достигает
наибольшего значения. Дальнейшее увеличение скорости
резания при остальных неизменных условиях приводит
к уменьшению шероховатости. Физико-механические свой-
ства и химический состав материала заготовок оказывают
влияние на качество поверхностей. Например, при обра-
ботке заготовок из твердых высокоуглеродистых сталей
получается менее шероховатая поверхность, чем при обра-
ботке мягких низкоуглеродистых. Использование СОЖ
позволяет уменьшать шероховатость и увеличивать стой-
кость инструментов. Применение минеральных осерненных
и растительных масел снижает высоту микронеровностей
на 25 ... 45 % по сравнению с обработкой без СОЖ.
1.5.4. Параметры, характеризующие
шероховатость поверхности
ГОСТ 2789—73 устанавливает следующие пара-
метры шероховатости: Ra = 100 ... 0,008 мкм — среднее
арифметическое отклонение профиля (этот параметр яв-
32
Рис. 1.8. Профилограмма поверхности:
, Hi —- расстояние
ляется предпочтительным по сравнению с Rz); Rz =
= 1600 ... 0,25 мкм — высота неровностей профиля по
десяти точкам; /?шах = 1600 ... 0,25 мкм — наибольшая
высота неровностей профиля; Sm = 12,5 ... 0,002 мкм —
средний шаг неровностей; tp — 10 ... 90 % —относи-
тельная опорная длина профиля, где р — числовое зна-
чение уровня сечения профиля (рис. 1.8). Длина участка
поверхности, выбираемая для измерения шероховатости,
называется базовой длиной I. Базовую длину I, на которой
происходит определение параметра, выбирают из ряда:
0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25 мм.
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra есть
среднее значение расстояний (у1( у2, ..., уп) точек изме-
ренного профиля до его средней линии:
1=1
где yt — абсолютные . (без учета алгебраического знака)
расстояния до средней линии; п — число измеренных
отклонений.
Средняя линия т профиля делит измеряемый профиль
так, что в пределах длины участка поверхности, выбирае-
мого для измерения шероховатости, сумма квадратов
расстояний (у, + У« + Уз + ... + уп) точек профиля до
этой линии минимальная. При определении положения
средней линии на профилограмме можно использовать
2 Новиков
33
следующее условие: средняя линия должна иметь напра-
вление измеренного профиля и делить его таким образом,
чтобы в пределах базовой длины I площади F по обеим
сторонам от этой линии до линии профиля были равны
между собой:
Fi + F3 + ... + FnJ = F2 + F4 + ... + Fn. (8)
Высота неровностей Rz характеризует среднее расстоя-
ние между находящимися в пределах базовой длины пятью
высшими точками выступов и пятью низшими точками
впадин, измеренное от линии, параллельной средней
линии:
&___ (9)
где hlt h3, ..., — расстояние от высших точек высту-
пов до линии, параллельной средней линии; /г2, ...,
й10 — расстояние от низших точек впадин до линии, па-
раллельной средней линии.
Средний шаг неровностей профиля Sm и средний шаг
неровностей профиля по вертикали S — среднее арифме-
тическое значение шага неровностей профиля в пределах
базовой длины:
«-42s- <“»
1=1 1=1
Относительная опорная длина профиля tp, %,-—отно-
шение опорной длины профиля т|₽ к базовой длине I:
п
= (Пр//) ЮО; (П)
где т)р — число отсекаемых отрезков bt в пределах I.
Для сравнения с принятыми ранее классами в табл. 1.3
приведены шероховатости поверхностей согласно
ГОСТ 2789—73. Требования к шероховатости поверх-
ности деталей машин и выбор параметров для ее оценки
определяются функциональным назначением поверхностей
деталей и их конструктивными особенностями. Для тру-
щихся поверхностей ответственных деталей устанавливают
допустимые значения параметров Ra (или Rz), Rm!ix и tp,
а также направление неровностей. Для поверхностей
циклически нагруженных ответственных деталей уста-
навливают параметры Rmax, Sm и S.
34
1.3. Шероховатость поверхности
Классы шерохо- ватости поверх- ности Ra, не более Rz, не бо- лее /, мм Классы шерохо- ватости поверх- ности Ra, не более Rz, не бо- лее 1, мм
мкм мкм
1 2 3 80 40 20 320 160 80 8 9 10 11 12 0,32 0,16 0,08 0,04 — 0,25
4 5 10 5 40 20 2,5
13 14 0,02 0,01 о,1 0,05 0,08
6 7 8 2,5 1,25 0,63 — 0,8
Параметр Ra позволяет оценить шероховатость более
полно, чем параметр Rz. Это объясняется тем, что для
определения Ra измеряют и суммируют расстояния боль-
шего числа точек действительного профиля до его сред-
ней линии, а при определении Rz измеряют только рас-
стояния между вершинами и впадинами.
Форма неровностей поверхности влияет на параметр Ra,
однако влияние формы неровностей на эксплуатационные
характеристики деталей величиной Ra оценить практи-
чески невозможно, так как при различных формах неров-
ностей значения Ra могут быть одинаковыми. Косвенную
оценку неровностей производят по параметрам Sm, S и
1Р. Требования к шероховатости устанавливают с указа-
нием численного значения или диапазона значений одного
или нескольких параметров и базовой длины, на которой
необходимо определить эти параметры. Значение I выби-
рают, исходя из требований к шероховатости, а не в зави-
симости от Ra или Rz.
1.5,5. Обозначение шероховатости
на чертежах
Параметры шероховатости поверхности назна-
чает конструктор. Типы и условные обозначения на черте-
жах нормированных направлений неровностей поверх-
ностей даны в таблице 1.4. Если требования на шерохова-
тость для всех поверхностей детали одинаковы, то обозна-
чение шероховатости помещают в правом верхнем углу
чертежа, не нанося на изображение детали (рис. 1.9, а).
2* 35
Если шероховатость одной и той же поверхности неоди-
накова на отдельных участках, то эти участки разграни-
чивают сплошной линией с нанесением соответствующих
размеров и обозначений шероховатости (рис. 1.9, б). Обо-
значение шероховатости рабочих поверхностей зубьев
зубчатых колес, эвольвентных шлицев и т. п., если на
чертеже не дан их профиль, наносят на линии делительной
поверхности (рис. 1.9, в). Знак в скобках показывает, что
все поверхности детали, на которых на изображении не на-
несены обозначения шероховатости, должны иметь шеро-
ховатость, указанную перед скобкой (рис. 1.9, г, б).
При обозначении шероховатости следует учитывать:
1. Шероховатость поверхностей деталей из металлов,
пластмасс и других материалов, на которую не установлен
вид обработки, обозначают на чертежах знаком с указа-
нием под ним численного значения (мкм) одного из вы-
бранных параметров шероховатости. Причем Ra указы-
36
1.4. Типы и изображение неровностей на чертежах
Направление неровностей Схематическое изображение Пояснения обозначения Обозначение направления рисок
i Параллельное Параллельно линии, изображающей на чертеже поверхность
Перпенди- кулярное VI [ Перпендикулярно к линии, изображаю- щей на чертеже по- верхность
шиш _1_
Перекрещиваю-^ щееся \/ х^ Перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии, изображающей на чертеже поверхность
Произвольное р/м ] Различные направ- ления по отноше- нию к линии, изо- бражающей на чер- теже поверхность га м
Кругообразное ... .... Приблизительно кругообразно по от- ношению к центру поверхности © с
Радиальное Приблизительно ра- диально по отноше- нию к центру по- верхности г>
37
1.5. Средняя экономическая точность и шероховатость
при обработке заготовок из стали и серого чугуна
Операция Квалитет Ra, мкм
Наружное точение и раста- чивание:
предварительное 12 и грубее 12,5
чистовое 10 и грубее 3,2—1,6
тонкое на станках клас- са П Фрезерование: 5—6 0,6—0,4
предварительное 12 и грубее 6,3
чистовое 8 3,3—1,6
Сверление 11—12 6,3—3,2
Зенкерование Развертывание: 10 и грубее 3,2—1,6
предварительное 8 и грубее 1,6—0,8
чистовое 7 0,8—0,4
Протягивание отверстия Шлифование наружное и внутреннее: 8—7 0,8—0,4
чистовое 7 0,4—0,2
тонкое на станках клас- са П 5—6 0,1—0,05
Притирка 5 и точнее 0,1—0,25
Доводка 4 и точнее 0,05 и менее
Хонингование 5 и грубее 0,05—0,025
Суперфиииш 5 и грубее 0,05 и менее
вают без символа, a Rz, /?тах и другие — с символом
(рис. 1.9, е). Этот знак, как правило, наносится на кон-
структорских чертежах.
2. Обозначение направления рисок должно соответ-
ствовать табл. 1.4.
3. Значения базовой длины I, не предусмотренные
в табл. 1.3 для соответствующей шероховатости, указы-
вают под обозначением направления рисок.
4. Численное значение шероховатости ограничивает
только наибольшую величину по параметрам Ra и Rz.
В случае необходимости ограничения наименьшей вели-
чины шероховатости указывают оба значения параметра
(рие. 1.9, ж).
5. Поверхности в состоянии поставки или с обработкой
без снятия стружки обозначают символом, показанным на
рис. 1.9, з, а с обработкой путем снятия стружки — сим-
волом, приведенным на рис. 1.9, и. Последний символ
38
(знак) ставится преимущественно на технологических
документах (картах эскизов). Способы обработки указы-
ваются только тогда, когда они являются единственными,
позволяющими обеспечить требуемое качество поверх-
ности (рис. 1.9, к).
6. При указании двух и более параметров в обозначе-
нии их записывают сверху вниз в следующем порядке:
параметр высоты профиля, параметр шага профиля, отно-
сительная опорная длина профиля. Примеры нанесения
обозначений шероховатости на чертежах, когда одна
поверхность не обрабатывается, а остальные с шерохова-
тостью Ra = 80 мкм, показаны на рис. 1.9, а, примеры
для более сложной детали — на рис. 1.9, д.
Высокой точности обработки всегда отвечает малая
шероховатость поверхности. Это соответствие обусловлено
не только условиями работы детали, но и необходимостью
результатов измерения показателей ее точности. Высота
неровностей не должна, превышать 2 ... 5 % допуска на
размер. Точность и шероховатость, получаемые на раз-
личных операциях, приведены в табл. 1.5.
1.5.6. Методы оценки качества поверхности
деталей
Шероховатость поверхностей оценивают при
контроле и приемке деталей. Методы оценки разделяют
на качественный и количественный. Первый основан на
сопоставлении обработанной поверхности с поверхностью
эталона или эталонной деталью. Сравнение производят
визуально или при наблюдении в микроскоп. Последний
метод позволяет определить шероховатость не более Ra =
= 0,16 мкм.
В основе количественного метода оценки лежит изме-
рение неровностей различными приборами. Информацию
о величине неровностей получают посредством ощупыва-
ния исследуемой поверхности иглой с алмазным наконеч-
ником. Приборы, основанные на этом принципе, являются
контактными и разделяются на профилометры и профило-
графы. Профилометры бывают стационарные и переносные
и позволяют измерять шероховатость в пределах 0,02 ...
5 мкм.
Профилографы используют для записи микропрофиля
поверхности (Rz = 0,025 ... 80 мкм). Профилограмма ото-
бражает неровности поверхности в увеличением соответ-
39
сгвенно по вертикали в 500—13 800 раз, по горизонтали
в 25 ... 1000 раз. Оценку шероховатости (Rz = 0,8
80 мкм) оптическими методами осуществляют с помощью
двойных микроскопов ППС-2 и МИС-11. Принцип работы
таких микроскопов основан на том, что луч света напра-
вляется на контролируемую поверхность под определен-
ным углом. Под таким же углом контролируемую по-
верхность наблюдают с противоположной стороны. Если
световой луч падает на гладкую поверхность, то будет
видна узкая световая полоска, но если на поверхности
имеются неровности, то наблюдается изломанная полоска
света. Измеряя с помощью прибора величину излома
полоски, можно определить шероховатость поверхности,
1.6. ПРИПУСК НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ
Припуск — слой материала заготовки, удаля-
емый при обработке с целью получения поверхности с за-
данными конструктором качествами, размерами и точ-
ностью. Различают общие и межоперационные припуски.
Общий припуск —слой материала, удаляемый при вы-
полнении всех технологических операций, в результате
которых получают готовую деталь, соответствующую слу-
жебному назначению.
Межоперационный припуск — слой материала, уда-
ляемый при выполнении одной операции. Общий припуск
определяют как разность размеров заготовки и готовой
детали.
Односторонний припуск — слой материала, удаляе-
мый с какой-либо одной стороны заготовки или детали
(рис. 1.10, а), двусторонний — с двух сторон или обра-
зующих (рис. 1.10, в).
Припуски бывают симметричные и несимметричные.
Симметричный припуск отличается тем, что его слагаемые
с каждой из сторон или образующих равны, у несимметрич-
Рис. 1,10, Схема расположения припусков г, г± и г2 на обработку
40
ного припуска эти величины не равны (рис. 1.10, б).
Величина общего припуска зависит от масштаба произ-
водства, свойств, материала заготовки (поковка, отливка
и т. д.), ее жесткости, толщины дефектного слоя, состояния
оборудования, на котором ведут обработку.
Чугунные отливки имеют поверхностный слой, кото-
рый содержит раковины, неметаллические включения,
поковки имеют окалину, штампованные заготовки имеют
обезуглероженный поверхностный слой. Глубина дефект-
ного слоя у чугунных отливок по деревянным моделям
составляет 1 ... 6 мм, у поковок 5 ... 10 мм, у штампован-
ных заготовок 0,5 ... 1,5 мм, а горячекатаного проката
0,5 .;. 1 мм.
Межоперационный припуск зависит от точности (до-
пуска) предыдущей операции, шероховатости поверхности,
полученной на предыдущей операции, и возникающих при
ее выполнении деформаций и глубины поверхностного
дефектного слоя. Установление оптимальных припусков
и технологических допусков по всем переходам (опера-
циям) технологического процесса имеет важное технико-
экономическое значение.
Завышенные припуски приводят к лишнему расходу
материала при изготовлении деталей, требуют введения
дополнительных переходов, увеличивают трудоемкость
обработки и ее себестоимость. Заниженные припуски ие
позволяют удалить дефектные поверхностные слои и обе-
спечить получение требуемой точности и шероховатости
обработанных поверхностей, что вызывает брак и повы-
шает себестоимость выпускаемых деталей. Правильно уста-
новленные припуски позволяют обоснованно определить
массу исходных заготовок, режимы обработки и нормы
времени на выполнение операций.
Минимальный припуск, устанавливаемый для данного
перехода, должен быть такой, чтобы при его снятии устра-
нялись погрешности обработки и дефекты поверхностного
слоя, полученные на предыдущих технологических пере-
ходах, а также погрешности установки заготовок, возни-
кающие на выполняемом переходе. Минимальный при-
пуск:
для плоских поверхностей
2i mtn = Нгг-1 + Тг-_! + Рг-1 + Syf! (12)
для поверхностей вращения
2Z; min — 2 ~Г Тi—1 ~Г Pt—1 Sy f), (13)
41
где Rz^ — высота микронеровностей поверхности, кото-
рые остались после выполнения предшествующего пере-
хода; Т[_г — глубина дефектного слоя, оставшегося при
выполнении перехода; (>;_г — пространственные откло-
нения, возникающие на предшествующем переходе; вуг —
погрешность установки, состоящая из погрешности бази-
рования еб и закрепления еу, т. е. погрешностей, возни-
кающих при установке заготовки при выполнении дан-
ного перехода.
Значения Rz^ и находят по справочным табли-
цам. Суммарное значение р определяют как векторную
сумму пространственных отклонений рг р2. Погреш-
ности установки еу определяют как векторную сумму
погрешностей еб и е3, т. е. еу = еб -j- е3. Если определе-
ние направления вектора затруднительно, то их сумми-
руют по правилу квадратного корня:
Р = V pf + Р2; еу = Т^е'б + е^. (14)
При расчете минимально необходимого припуска сле-
дует учитывать конкретные условия обработки. В зависи-
мости от них часть слагаемых бывает не нужна, что позво-
ляет уменьшить припуск и сократить расходы на обра-
ботку. Зная минимальный межоперационный припуск,
можно рассчитать его максимальное значение:
max = 5П ~i~ mln Т" 5Д, (15)
где 6П, 6д — допуск на расстояние или размер поверх-
ности, установленный соответственно для предыдущего
и данного технологического перехода.
Толщина b действительного слоя материала, который
снимают, может колебаться в широких пределах. Исполь-
зуя (рис. 1.11) взаимосвязь между межоперационными
припусками на обработку и полями их колебаний, рас-
считывают межоперационные средние и предельные раз-
меры детали. Для этого выбирают начало отсчета. Если,
например, за начало отсчета выбрать наибольший D из
допустимых резервов готового вала, то предельные меж-
операционные размеры детали для последнего перехода
(рис. 1.11, а) равны:
Dl max = D 4- Zi mln + D± mln = ^ + mln, (15)
а для предыдущего перехода
7^2 max = Dl max ~F г2 mln “F 52‘, D% min = Di max -J- Z2 mln-
42
(17)
а)
Рис. 1.11. Схема расположения мёжоперационных припусков, допусков
и размеров
Для любого данного перехода
max = max min 6Д; Da ш1п = Da гаах Дд га1п. (18)
Аналогично для охватывающих размеров (рис.
1.11, б) при начале отсчета, за которое принят наимень-
ший допустимый диаметр готового отверстия;
Од max = Од mln Дд m!a; Da mln = Dn mln — zn mtn — бд. (19)
Таким образом, межоперационные размеры деталей
устанавливают, исходя из выбранной системы отсчета,
43
т. е. расположения поля устанавливаемого допуска отно-
сительно номинального размера. При опытно-статисти-
ческом методе общие и межоперационные припуски опре-
деляют по справочным таблицам, которые составлены на
основании обобщения и систематизации опытных данных.
Однако табличные значения припусков не позволяют
учесть конкретные условия проектирования технологиче-
ских процессов.
1.7. ЗАГОТОВКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Способ получения заготовки определяется кон-
структивной формой и размерами детали, маркой мате-
риала, производственной программой и др. При выборе
способа получения заготовки необходимо стремиться
к максимальному приближению ее конфигурации к кон-
фигурации готовой детали.
Основными видами заготовок в зависимости от назна-
чения деталей являются: 1) отливки из черных и цвет-
ных металлов; 2) заготовки из проката (путем разрезки
с последующей механической обработкой, горячей и хо-
лодной деформацией, сваркой и др.); 3) заготовки из
металлокерамики и неметаллических материалов.
Получение заготовок литьем. Для заготовок простых
форм с плоской поверхностью в условиях единичного
и мелкосерийного производства применяют открытую
формовку в почве по моделям, для крупных заготовок —
закрытую формовку в почве по моделям или шаблонам.
В средне-, крупносерийном и массовом производстве
применяют машинную формовку по деревянным или метал-
лическим моделям. Таким методом можно получить отвер-
стия диаметром более 30 мм. Отливки сложной конфигу-
рации больших серий изготовляют в формах, которые
собирают из стержней по шаблонам и кондукторам.
Для получения отливок с мелкозернистой структурой
металла и повышенными механическими свойствами при-
меняют способ центробежного литья, который получил
наибольшее распространение при изготовлении отливок
деталей, имеющих форму тел вращения (труб, втулок
и др.) с обеспечением высокой точности. По выплавляемым
моделям изготовляют заготовки сложной конфигурации
с отверстиями диаметром 6 мм и более, массой до 80 кг.
Этот метод позволяет получить точность 10—11-го ква-
44
дитета. Таким образом получают заготовки из любых
сталей и сплавов.
Получение заготовок из проката. В станкостроении
широко используется прокат различных профилей: круг-
лый, квадратный, шестигранный, полосовой, трубы (тол-
стостенные); горячекатаный (нормальной и повышенной
точности), калиброванный, периодического профиля (попе-
речно-винтовой прокатки) и др. Наиболее дешевым, но
менее точным является горячекатаный прокат. Этот вид
проката находит наибольшее применение и его исполь-
зуют для получения большинства заготовок деталей стан-
ков следующими методами: разрезкой (рубкой) и после-
дующей обработкой резанием (точением, фрезерованием
и т. Д.); разрезкой (рубкой) и последующей горячей дефор-
мацией; холодной штамповкой, высадкой и последующей
сваркой и др.
При выборе метода получения заготовки из проката
надо стремиться к наименьшей себестоимости изготовле-
ния детали и наибольшему значению коэффициента исполь-
зования материала:
Яим = Мд/М3, (20)
где Мп, М3 — массы готовой детали и заготовки, кг.
Получение заготовок разрезкой проката с последующей
обработкой резанием применяется во всех типах произ-
водства, когда размеры детали наиболее близки к разме-
рам проката, а коэффициент использования материала
достаточно высок. Если эти условия не обеспечиваются,
то прокат после разрезки или рубки подвергается ковке
с целью приближения конфигурации и размера заготовки
к детали. В массовом и крупносерийном производстве
ковку осуществляют с использованием дорогостоящих
штампов (закрытых безоблойных, открытых и др.), обе-
спечивающих минимальные припуски на обработку (1 ...
2 мм) и максимальное значение коэффициента исполь-
зования материала (Ким = 0,85 ... 0,95).
В среднесерийном производстве применяют менее доро-
гие (групповые) штампы. Полученные штамповки имеют
большие припуски и меньший коэффициент использования
материала. В мелкосерийном и единичном производстве
при изготовлении заготовок массой более 15 кг прибегают
к свободной ковке. Полученные поковки имеют большие
припуски. Однако экономия материала и снижение затрат
по обработке окупают затраты, связанные с ковкой. В сред-
45
несерийном и мелкосерийном производстве находят при-
менение ротационные ковочные машины с программным
управлением. На этих машинах можно получить кованые
заготовки тел вращения с припусками на механическую
обработку по диаметру 1 ... 2 мм. Для изготовления гаек,
болтов и других деталей подобного типа в массовом про-
изводстве применяют холодную объемную штамповку
(высадку), которую осуществляют на холодновысадочных
пресс-автоматах.
Штамповкой заготовок из листового металла получают
детали простой или сложной конфигурации (втулки, шай-
бы, сепараторы подшипников, баки, кузова автомобилей
и т. д.). Для этих изделий характерна одинаковая тол-
щина стенок, мало отличающаяся от толщины листового
материала. Исходным материалом для листовой штамповки
являются листовой прокат, полосы и свернутые в рулон
лёнты. Холодной листовой штамповкой могут быть полу-
чены заготовки из низкоуглеродистой стали, пластичной
легированной стали, меди и латуни, алюминия и некото-
рых его сплавов, а также из других пластичных материа-
лов толщиной 0,1 ... 8 мм. Заготовки, получаемые холод-
ной штамповкой, отличаются точностью размеров, во
многих случаях не требуют дальнейшей механической
обработки. Холодная листовая штамповка осуществляется
на кривошипных листоштамповочных прессах.
Разрезку проката, особенно полосового, и получение
из него заготовок путем сварки применяют также во всех
типах производства. Как правило, такие заготовки при-
меняют для деталей невысокой точности.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1, Какая информация необходима для разработки технологиче-
ского процесса изготовления детали?
2. Назовите параметры точности обработки деталей.
3. Назовите основные понятия и определения производственного
и технологического процесса, операции, перехода и т. д,
4, Какие бывают виды заготовок деталей машин?
ГЛАВА И
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАНОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНОЧНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ
Приспособлениями являются дополнительные
устройства к металлообрабатывающему оборудованию,
применяемые при изготовлении деталей. Приспособления
применяют для повышения точности обработки, снижения
штучного времени, полного или частичного устранения
разметочных операций, облегчения условий труда рабо-
чего и создания безопасных условий работы за счет меха-
низации привода зажима, удобства базирования и крепле-
ния заготовок, базирования и крепления нескольких дета-
лей (многоместные приспособления).
По целевому назначению приспособления делят на пять
групп. 1. Станочные приспособления, используемые для
установки и крепления заготовок на станках. Они яв-
ляются самой многочисленной группой и составляют
70 ... 80 % всех приспособлений. 2. Приспособления для
крепления режущих инструментов. Эти приспособления
характеризуются большим числом нормализованных кон-
струкций, что объясняется нормализацией и стандартиза-
цией самих режущих инструментов. 3. Сборочные при-
способления используют для соединения сопрягаемых
деталей и сборочных единиц, крепления базовых деталей,
выполнения сборочных операций, требующих приложения
больших сил. 4. Контрольные приспособления, служащие
для контроля заготовок, промежуточного и окончатель-
ного контроля обрабатываемых деталей, а также для
проверки качества собранных сборочных единиц и машин.
5. Приспособления для захвата и перемещения заготовок.
По типу станков приспособления бывают: для токар-
ных, фрезерных, сверлильных, расточных станков и т. д.
По степени специализации приспособления делят на:
универсальные, применяемые в единичном и мелкосерий-
ном производстве при изготовлении широкой номенкла-
47
туры изделий; специализированные, предназначенные для
обработки заготовок путем использования дополнитель-
ных или сменных устройств (специальных губок, кулач-
ков и др.) при изменении размеров этих заготовок, и
специальные, предназначенные для выполнения операций
механической обработки данной детали.
Единой системой технологической подготовки произ-
водства (ЕСТПП) станочные приспособления подразделяют
на следующие системы: универсально-сборные приспо-
собления (УСП); сборно-разборные приспособления
(СРП); универсально-безналадочные приспособления
(УБП); неразборные специальные приспособления (НСП);
универсально-наладочные приспособления (УНП); спе-
циализированные (СНП) приспособления. Кроме того,
имеется специальная группа агрегатных средств механи-
зации зажима (АСМЗ).
УСП компонуют из заранее изготовленных стандарт-
ных элементов, деталей и сборочных единиц высокой точ-
ности (5-й ... 7-й квалитеты). Они используются в качестве
специальных приспособлений краткосрочного действия
для определения операций. СРП компонуют также из
стандартных элементов, но менее точных, допускающих
местную доработку по посадочным с заготовкой местам.
УСП и СРП используют в единичном и мелкосерийном
производствах. НСП компонуют из стандартных деталей
и сборочных единиц общего назначения и используют
в крупно- и среднесерийном производстве. УБП наиболее
распространены в серийном производстве и представляют
собой универсальный регулируемый корпус с постоян-
ными базовыми элементами.
СНП обеспечивают оснащение операции при обработке
деталей, сгруппированных по конструкторским призна-
кам и схемам базирования. Приспособление представляет
собой базовую конструкцию корпуса со сменными налад-
ками для групп деталей. УНП, так же как и СНП, имеют
постоянный корпус и сменные части. Однако сменные
части пригодны только для одной операции. СНП и УНП
используют в средне- и мелкосерийном производстве.
АСМЗ представляют собой комплекс универсальных сило-
вых устройств, выполненных в виде агрегатов, позволяю-
щих в сочетании с другими приспособлениями механизи-
ровать и автоматизировать зажим заготовок.
Выбор конструкции приспособления зависит от харак-
тера производства. Так, в серийном производстве исполь-
48
зуют более простые приспособления. В массовомнроизвод-
стве к приспособлениям предъявляют высокие требования
в отношении производительности. Поэтому такие при-
способления оснащены быстродействующими зажимными
устройствами и представляют собой более сложные кон-
струкции. В массовом производстве применение даже са-
мых дорогих приспособлений может быть экономически
оправданно.
Годовая экономическая эффективность приспособления
•Эгод = - Са) Л/, (21)
где С, — себестоимость операции для выбранного при-
способления; С2 — себестоимость операции для существу-
ющего приспособления-или для обработки без приспособ-
ления (С2 =0); N — число изготовляемых деталей в
год, шт.
Полная эффективность приспособления
Э = 3roaq, (22)
где q— срок службы приспособления, год.
Если деталь изменяется по конструкции ранее приня-
того срока службы, то расчеты необходимо вести для числа
лет изготовления детали.
Себестоимость операции
С — Со 4* Сп + 4—Гбо-) ^3’ (23)
где Со — расходы на оборудование, приведенные к одной
детали, коп.;
Со = Ot, (24)
где О — минутная стоимость работы оборудования, взя-
тая по нормативам, коп.; t—норма времени на данную
операцию, мин; С3 — расценка на данную операцию,
коп/деталь:
С3 = 31, (25)
где 3 — минутная тарифная стоимость выполнения ра-
боты, коп.; t—штучно-калькуляционное время, мин;
Н — 13,5 % — процент отчислений на отпуск и социаль-
ные расходы; Сп — расходы, приходящиеся на одну де-
таль, коп.;
$п-юо|4- + р
______f ч____
(26)
49
Рис. 2.1. Приспособление для базирования и крепления корпусной
детали:
1 — втулка; 2 — установочные штыри; 3 — заготовка; 4 — прихваты для
зажима заготовки; 5 — гидропривод зажимного механизма: 6 — корпус при-
способления; 7 направляющие шпонки для ориентации приспособления
на станке
где SD — себестоимость приспособления, руб.; q’—амор-
тизационное число лет службы приспособления, прини-
маемое для простых приспособлений (оправок, державок
и т. п.) 1 год, для приспособлений средней сложности
2 года и для сложных приспособлений 4 года; Р — рас-
ходы на ремонт, принимаемые для простых приспособле-
ний 0,1, для сложных 0,25;
Sn = CKi, (27)
где Ск — коэффициент, равный для простых приспособле-
ний 1,5, для приспособлений средней сложности 3 и для
сложных приспособлений 4; i — число деталей, закрепляе-
мых в приспособлении, шт.
Приспособление состоит из следующих элементов: уста-
новочных элементов (базирующих устройств), зажимных
механизмов, привода зажимного механизма, направляю-
щих элементов и корпуса.
На рис. 2.1 показано приспособление для обработки
главных отверстий А заготовки 3 на расточном станке.
Заготовка базируется по плоскости Б и двум отверстиям В
на установочные штыри 2 и зажимается прихватами 4.
50
Усилие зажима создается с помощью гидропривода 5.
Для направления оправки с режущим инструментом слу-
жат втулки 1.
2.2. БАЗЫ И ПРИНЦИПЫ БАЗИРОВАНИЯ
ДЕТАЛЕЙ
Каждая заготовка имеет шесть степеней сво-
боды при перемещении вдоль осей OX, 0Y и 0Z (рис. 2.2)
и три перемещения при повороте относительно этих осей.
Положение заготовки определяется шестью координатами
или шестью опорными точками.
Следовательно, для определения положения детали,
рассматриваемой как абсолютно жесткоетело,относительно
другой детали необходимо и достаточно иметь шесть опор-
ных точек. Для размещения шести опорных точек тре-
буется наличие у детали трех поверхностей или заменяю-
щих их сочетаний поверхностей, называемых базирую-
щими поверхностями, или базами. По назначению базы
делят на конструкторские, технологические и измери-
тельные.
Конструкторской называется база, используемая для
определения положения детали или сборочной единицы
в изделии.
База, используемая для определения положения за-
готовки при ее изготовлении или ремонте, называется
технологической. База,
используемая для опреде-
ления положения заготов-
ки и средств измерения,на-
зывается измерительной.
Конструкторские базы
делят на основные и вспо-
могательные. Основной на-
зывается база, принадле-
жащая данной детали или
сборочной единице и ис-
пользуемая для опреде-
ления ее положения в
изделии. Вспомогательной
называется база, принад-
лежащая данной детали
или сборочной едини-
це и используемая для
Рис. 2.2. Схема базирования при-
зматической детали относительно
координатных плоскостей
61
Рис. 2.3. Схема базирования деталей, имеющих форму тела вращения:
а — цилиндр; б — диск
определения положения присоединяемого к ним из-
делия.
Согласно ГОСТ 21495—76 базы по числу степеней
свободы делят на: установочную, используемую для нало-
жения на заготовку связей, лишающих ее трех степеней
свободы — перемещения вдоль одной координатной оси
и поворотов вокруг двух других осей; направляющую —
используемую для наложения на заготовку связей, ли-
шающих ее двух степеней свободы — перемещения вдоль
одной координатной оси и поворота вокруг другой оси;
опорную — используемую для наложения на заготовку
связей, лишающих её одной степени свободы — переме-
щения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг
оси.
В качестве установочной поверхности (точки 1 ... <?)
детали выбирается поверхность, отличающаяся наиболь-
шими размерами (см. рис. 2.2). В качестве направляю-
щей поверхности детали (точки 4 и 5) выбирается по-
верхность, отличающаяся наибольшей длиной при наи-
меньшей ширине. В качестве опорной поверхности (точ-
ка 6) выбирается поверхность с наименьшими размерами.
Положение цилиндрической детали или тела вращения
определяет ее ось, положение которой определяется че-
тырьмя координатами или опорными точками 1 ... 4,
лишающими деталь четырех степеней свободы — пере-
52
мещений вдоль двух координатных осей и поворотов
вокруг этих осей (рис. 2.3). Такая база называется двой-
ной направляющей. Опорные точки (5 и 6), расположен-
ные на торце валика или боковой поверхности шпоноч-
ного паза, служат опорной базой.
Установочные элементы приспособлений служат для
базирования и установки на них заготовок базовыми
поверхностями. Опоры подразделяют на основные и вспо-
могательные. Основные опоры служат для лишения заго-
товки приспособления шести степеней свободы. Для пра-
вильного базирования заготовки в приспособлении число
основных опор должно быть равно шести. Вспомогатель-
ные опоры служат для повышения устойчивости и же-
сткости заготовки. Они являются дополнительными опо-
рами (рис. 2.4). Число дополнительных опор может быть
неограниченно.
Рис. 2.4. Вспомогательные элементы приспособлений:
а вспомогательная опора: 1 — плунжер; 2 прокладка; 3 •=• шайба;
4 — шарик; 5 — клин; 6 винт; 7 — рукоятка; 8 сегменты; Р — шайба;
б самоустанавливающаяся опора: / — опора; 2 » прокладка; 3 —- шайба;
4 — промежуточный клин; 5 — толкатель; 6 «= корпус; 7 и // =» винт; 8
гайка; Р « заглушка; 10 «= пружина
53
Рис. 2.5. Схемы базирования заготовок в приспособлениях:
1 ... 6 — базовые точки
На рис. 2.4, а показана одноточечная вспомогатель-
ная опора. Нажимая на рукоятку 7, перемещают кДин 5
влево, и скошенный его конец поджимает плунжер 1
до соприкосновения головки плунжера с базовой поверх-
ностью заготовки. Плунжер после подвода к детали
закрепляется клином при вращении рукоятки и винта 6t
54
1
Рис. 2.7. Опорные пластины приспособлений
который, перемещаясь влево, конусным концом переме-
щает шарик 4, который стопорит клин.
На рис. 2.4, б показана самоустанавливающаяся одно-
точечная опора. Под действием пружины 10 опора 1 подво-
дится к установочной поверхности заготовки. Опора 1
закрепляется при повороте винта 7 промежуточным клином
4 и толкателем 5. Скошенный вырез на опоре 1 ограничи-
вает ее подъем.
При установке заготовки в приспособлении существуют
несколько способов базирования: в координатный угол для
призматических деталей (рис. 2.5, а); по плоскости и двум
отверстиям для деталей типа плит и корпусных деталей
(рис. 2.5, б); по основному отверстию в конусах для кор-
пусных деталей (рис. 2.5, в) и в призме для деталей типа
валов (рис. 2.5, г).
В качестве основных опор используют опорные штыри
и пластины. Штыри с рифлением на рабочей поверхности
(рис. 2.6, а) обеспечивают более надежное сцепление с
базовой поверхностью и используют при установке загото-
вок по необработанным поверхностям, где допустима
низкая точность установки. Штыри со сферической голов
кой (рис. 2.6, б) используют при базировании деталей по
необработанным поверхностям, обеспечивая более точное
базирование по сравнению с базированием при использова-
нии штырей с плоской головкой. Для установки заготовки
по обработанным поверхностям применяют штыри с плос-
кой головкой (рис. 2.6, в). В массовом производстве
опорные штыри устанавливают в стальные закаленные
втулки, запресованные в отверстие корпуса приспособле-
ния (рис. 2.6, г).
В качестве опорных элементов используют также
опорные пластины без пазов (рис. 2.7, а) и с наклонными
пазами 1 (рис. 2.7, б) для размещения мелкой стружки.
Детали больших размеров с обработанными базовыми
плоскостями устанавливают на пластины, а детали неболь-
ших и средних размеров — на штыри. Число вспомога-
55
Рис. 2.8. Регулируе-
мая опора
тельных опор и их расположение в
корпусе приспособления зависят от
размеров и формы заготовок, сил ре-
зания. Опоры изготовляют из низ-
коуглеродистых качественных и ле-
гированных сталей,а их рабочие по-
верхности цементируют на глубину
0,8...1,2 мм и закаливают до твер-
дости HRCa 58...62.
Регулируемые опоры (рис. 2.8)
применяют для установки заготовок
по необработанным- поверхностям
тогда, когда установочные поверхнос-
ти заготовок имеют большие коле-
бания припусков. Опору / устанавливают в нужное по-
ложение и закрепляют контргайкой 2. Регулируемые
опоры изготовляют из углеродистой стали, а их рабочие
части имеют HRCa 50...65.
По наружным цилиндрическим поверхностям заготовки
устанавливают в неподвижные (рис. 2.9, а) и регулируемые
призмы (рис. 2.9, б). Для обрабатываемых поверхностей
деталей используют широкие, а для необработанных по-
верхностей узкие призмы. Регулируемая призма имеет
четыре регулируемые опоры 1. Призмы и регулируемые
опоры изготовляют из стали 45 или из цементируемых
сталей с закалкой боковых поверхностей до HRC3 50...60.
Жесткие установочные оправки бывают конические
и цилиндрические (рис. 2.10). Такие оправки применяют
Рис. 2.9. Установочные призмы
56
В)
Рис. 2.10. Оправки:
а — коническая; б цилиндрическая; в — оправка под запрессовку
для установки полых деталей, обрабатываемых по всей
длине и торцам за одну установку, или деталей типа диска
с базированием по центральному отверстию.
Установочные пальцы делят на постоянные (рис. 2.11),
сменные (рис. 2.12) и срезанные (рис. 2.13). Установочные
пальцы служат для установки на них заготовок по плос-
Рис. 2.11. Постоян-
ный установочный
палец
Рис. 2.12. Сменный
установочный па-
лец
Рис. 2.13. Срезан-
ный (ромбический)
установочный па-
лец
57
Рис. 2.14. Установочный
палец с конусом
Рис. 2.15. Установочный
палец со сферой
кости и двум отверстиям. При установке заготовки на
высоком пальце ее отверстие является двойной направляю-
щей базой, а торец — опорной базой. Когда за установоч-
ную базу принимают торец заготовки, то ее устанавливают
на низком пальце, а отверстие заготовки является двойной
опорной базой.
Для повышения точности установки заготовки 1 при ее
базировании по плоскости и двум отверстиям используют
установочные пальцы (рис. 2.14), состоящие из корпуса 3,
который запрессован в приспособление 6, и цилиндри-
ческого штыря 2, находящегося в наклонном отверстии.
Штырь подпружинен пружиной 4 и предохраняется от
выпадения крышкой 5. Верхняя часть штыря может иметь
цилиндрическую или ромбическую форму. Нижний конец
штыря контактирует со штоком 7. При базировании заго-
товки ее надевают на палец, а шток перемещают вправо.
При этом штырь перемещается вверх и выбирает зазор
между пальцем и отверстием в заготовке.
Установочный палец, показанный на рис. 2.15, выпол-
нен в виде упругого элемента и представляет собой трех-
лепестковую сферическую упругую цангу 3, которая
разжимается в отверстии заготовки 1 винтом 4. Во избежа-
ние попадания стружки используется резиновая проклад-
ка 2.
58
2.3. ЗАЖИМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И МЕХАНИЗМЫ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Зажимные элементы (табл. 2.1) служат для
крепления заготовки в приспособлении и обеспечивают
определенность базирования заготовки при обработке.
Зажимные устройства состоят из собственно зажима и
привода зажима. Зажим осуществляется прихватами раз-
личной конструкции, нажимными винтами, снабженными
пятами или без них, кулачками (патронов), цангами и др.
Привод зажима бывает механический и ручной. Прихваты,
как правило, являются рычагами, усиливающими действие
привода зажима.
В приспособлениях широко используют винтовые
зажимы (рис. 2.16, а). Втулку, которую запрессовывают
в стенку корпуса приспособления при износе резьбы,
заменяют. Нажимные пяты бывают разной конструкции.
Сила зажима винтовой пары
Q _ _______Л'К|>____
4 <ср tg (а + у + /?/)
где Л1кр — крутящийся момент, приложенный к головке
винта; гср — средний радиус резьбы; а — угол подъема
Рис. 2.16. Зажимные устройства:
а — винтовой зажим: 1 — винт; 2 — нажимная пята; 3 корпус; 4 втулка?
б «=» круглый эксцентрику 2 рукоятка; 2 = ось; 3 = заготовка
69
2.1. Обозначения опор и зажимов по ГОСТ 3.1107—81
Пример Опора или способ установки Схема
Центры:
гладкий
рифленый ^4 1
плавающий
Обозначение
базирующих \ ' а
элементов при- вращающийся а и Т В 1 -
способления плавающий б
б
- обратный "I
Люнет:.
ПОДВИЖНЫЙ
неподвижный
60
Продолжение табл.. 2.1
Пример Опора или способ установки Схема
Обозначение базирующих элементов приспособ- ления Патрон поводковый |
двух-, трех- и четы- рехкулачковый с ручным приводом 1 1
пневматический с упором в торец де- тали ~х~ I
гидравлический
магнитный и элек- тромагнитный
С упорным и враща- ющимся центрами, в по- водковом патроне и в подвижном люнете
С рифленым и упорным центрами
С упорным и плаваю- щим центрами, в повод- ковом патроне и в не- подвижном люнете
61
Продолжение табл. 2.1
Пример Опора пли способ установки Схема
Способ уста- новки заготов- ки В тисках с опорой на плоскость: с ручным зажимом или пневмоприводом в призмах с опорой на плоскость 4 -/Тс.
\лч < V V
На разжимной цилин- дрической оправке с упором в торец и руч- ным приводом
На разжимной цилин- дрической оправке с упором в торец 1 1 •
На резьбовой оправке с упором в торец
На шлицевой оправке с упором в торец
62
Рис. 2.17. Схемы прихватов
витка резьбы; у — угол трения в резьбовой паре; f —
коэффициент трения на торце болта или гайки радиуса R.
Эксцентриковые зажимы являются быстродействую-
щими, но развивают небольшую силу зажима, имеют огра-
ниченное линейное перемещение и не могут надежно рабо-
тать при больших колебаниях припуска заготовок в пар-
тии. Эксцентрики бывают криволинейные и круглые.
Расстояние 00г называют эксцентриситетом ё. Зажим
осуществляется внешней поверхностью эксцентрика. Ход
эксцентрика В = е (1 — cos Р), где |3 = 90... 120° — угол
поворота эксцентрика. Эксцентрик должен быть самотор-
мозящим (условие самоторможения D 15г). Сила зажима
эксцентриком
= е sin р + / (0.5Д - е cos fi) + f'R ’
где Р — усилие на рукоятке эксцентрика; L — плечо
приложения силы; f и f — коэффициенты трения на по-
верхности эксцентрика и оси; D — диаметр эксцентрика;
R — радиус оси.
Прихваты выполняют в виде планки или рычага.
Прихваты работают с резьбовыми, эксцентриковыми и
другими зажимными устройствами. Их изготовляют из
стали 45 с закалкой до HRC3 40...45. Наибольшее распро-
странение имеют прихваты, работающие по одной из трех
схем, показанных на рис. 2.17. Сила зажима без учета
потерь на трение в опорах;
63
для рис. 2.17, а (30)
Pr = Q4/(4 + 4); (30)
для рис. 2.17, б
Р2 = Q4/4; (31)
для рис. 2.17, в
PS = Q (4 + 4)/4. (32)
Установочно-зажимные и самоцентрирующие механиз-
мы обеспечивают установку заготовки в положение, необ-
ходимое для ее обработки и зажима. Эти механизмы разде-
ляют на кулачковые, клиновые, шариковые, роликовые,
цанговые, мембранные и др. Цанговые механизмы
(рис. 2.18, а) центрируют и зажимают заготовку с помощью
пружинящей втулки с продольными прорезями. Цанги
используют для зажима заготовок по отверстиям (разжим-
ные оправки) и наружным цилиндрическим поверхностям
(цанговые патроны). Цанговые зажимы не оставляют вмя-
тин на поверхностях заготовки и обеспечивают ее центри-
рование с точностью 0,04...0,06 мм.
Клиновые и кулачковые механизмы обеспечивают боль-
шую силу зажима. Мембранные механизмы применяют
для зажима заготовок по точно выполненным цилиндри-
ческим поверхностям 5...7-го квалитета и обеспечивают
центрирование с точностью 0,004...0,007 мм. Мембранные
механизмы используют в патронах (рис. 2.18, б) для зажи-
Рис. 2.18. Установочно-зажимные механизмы (Q — усилие зажима
заготовки):
а — цанговая оправка: 1 — цанговая оправка; 2 — заготовка; б — самоцен-
трирующий патрон с мембраной в положении зажима и разжима; 1 деталь;
2 -= мембрана; 3 == кулачок; 4 «== шток
64
ма цилиндрических деталей.
Разжим заготовки осущест-
вляют перемещением штока.
Приводы в зажимных ме-
ханизмах служат для переда-
чи силовой нагрузки на за-
жимные элементы приспособ-
лений. Привод может быть
вмонтирован в приспособле-
ние и составлять с ним одно
целое. Наибольшее распрос-
транение как наиболее эко-
| СлиВ
Рис. 2.19. Вакуумный привод
номичные получили пневмоприводы. Использование ги-
дропривода дает возможность создать большие силы за-
жима при малых размерах приспособления.
Электроприводы основаны на использовании электри-
ческих ключей (электродвигатель с редуктором, выходной
вал которого снабжен головкой с внутренней или наруж-
ной шестигранной поверхностью), с помощью которых
приводится во вращение зажимной винт или гайка. Элек-
тродвигатель используют для преобразования вращатель-
ного движения ротора в поступательное движение зажим-
ного механизма. Широко используют электромагнитные
плиты и патроны, где крепление заготовок осуществляется
с помощью магнитного поля.
Вакуумными называют приводы, с помощью которых
под заготовкой или над ней создается разреженное про-
странство (рис. 2.19). Вакуумный привод работает следую-
щим образом: от насоса через четырехходовой кран 5
сжатый воздух поступает в штоковую полость пневмо-
цилиндра 4, перемещая шток с поршнем вправо. При этом
в бесштоковой полости вакуумного цилиндра 3 создается
разрежение, в результате чего заготовка 1 прижимается
к установочным элементам приспособления 2.
Сила зажима заготовки должна быть больше сил реза-
ния в 2—2,5 раза. При расчете силы зажима учитывают
величину, направление и место приложения сил, действую-
щих на заготовку при ее обработке.
Пневматические приводы работают под действием сжа-
того воздуха, подаваемого от компрессорной станции под
давлением 0,4—0,6 МПа. Поршневые пневматические при-
воды состоят из цилиндра и поршня, соединенного со што-
ком. По схеме действия они разделяются на двустороннего
•и одностороннего действия. У поршневого привода двусто-
3 Новиков
65
Рис. 2.20. Поршневой пневмопривод:
а — двусторонний пневмоцилиндр: 1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шток;
4 — крышка цилиндра; 5 — распределительный золотник; б — односторонний
пневмоцилиндр
роннего действия (рис. 2.20, а) сжатый воздух может
подаваться как в бесштоковую полость пневмоцилиндра,
так и в штоковую полость. У поршневого привода односто-
роннего действия (рис. 2.20, б) сжатый воздух подается
всегда в одну полость пневмоцилиндра ( в данном случае
в бесштоковую полость), а обратный (холостой)ход поршня
осуществляется с помощью пружины.
Рис. 2.21. Схема диафрагменного пневмопривода:
а — привод одностороннего действия: / — мембрана; 2 — пружина: 3 —
шток; 4 — уплотнение; 5 — полости диафрагмы; 6 — заготовки; б — привод
двустороннего действия
66
Сила Q на штоке пневмоцилиндра:
для двустороннего привода
Q = 0,6 D2p; (33)
для одностороннего привода
Q = 0,6 D2p — q, (34)
где р — давление воздуха, МПа; D — диаметр поршня,
мм; q — сила сопротивления пружины в конце рабочего
хода, Н.
Диафрагмовые пневматические приводы представляют
собой узел, у которого шток перемещается под давлением
эластичной диафрагмы, упруго прогибающейся под дей-
ствием сжатого воздуха, и зажимает заготовку. Пневмо-
камеры бывают двустороннего действия (рис. 2.21, б),
у которых сжатый воздух Рв подводится с обеих сторон
мембраны, и одностороннего действия (рис. 2.21, а), где
воздух подводится с одной стороны диафрагмы, а обратный
ход совершается с помощью пружины.
Основной частью пневмокамеры является диафрагма.
Для увеличения хода штока диафрагмы изготавливают
тарельчатыми. Материалом диафрагм является четырех-
слойная, пропитанная специальной пластмассой ткань,
с двух сторон покрытая маслостойкой резиной. Толщина
диафрагм 6...7 мм. Кроме тарельчатых диафрагм исполь-
зуют плоские диафрагмы. Их вырезают из листовой резины
с тканевой основой толщиной до 3 мм. Перемещение
диафрагмы небольшое, что является их недостатком.
Нагрузка на штоке пневмокамеры при длине хода 0,5 L
Q = cD2P _ q< (35)
где с — коэффициент (для выпуклой диафрагмы с — 0,45;
для плоской диафрагмы с = 0,3); D — внутренний диаметр
пневмокамеры, мм; L — ход штока, мм.
Работа Гидравлических механизмов основана на исполь-
зовании энергии сжатой жидкости. Для этих целей исполь-
зуют гидроцилиндры двустороннего и одностороннего
действия. В гидроцилиндрах одностороннего действия
осуществляется предварительное сжатие пружины, что
создает противодавление в гидросистеме 0,1...0,15 МПа.
Конструкции гидроцилиндров сходны с пневмоцилиндра-
ми, а ход поршня 10...500 мм. Сила на штоке;
Q = aD2p/4 (36)
67
3*
Рис. 2.22. Схема пневмогидравлической камеры
при подаче жидкости в бесштоковую полость,
~ / л£>2 nd2 \
С=(-4------г)Р
(37)
при подаче жидкости в штоковую полость.
Для увеличения усилия на штоке пневмоцилиндра
используют пневмогидравлические приводы, состоящие
из гидро- и пневмоприводов. Гидроусилитель обеспечивает
увеличение силы зажима в 20...30 раз по сравнению с
пневмоприводом. Сжатый воздух (рис. 2.22) подается в
пневмоцилиндр низкого давления 1 и перемещает поршень
диаметром и шток диаметром О2> который является
поршнем гидроцилиндра высокого давления II. Зажим
заготовки осуществляется при давлении жидкости на
поршень диаметром D3 рабочего гидроцилиндра. Сила
зажима развивается штоком пневмогидравлического при-
вода,
Q = pBn^p-, (38)
где рв — давление воздуха в трубопроводе.
Для получения больших нагрузок на штоке (30...50 кН)
при небольшом давлении сжатого воздуха в сети (0,4 МПа)
необходимо использовать пневмокамеры больших диамет-
ров (300...400 мм). Поэтому для создания компактных
приспособлений с встроенными пневмодвигателями приме-
няют усилители пневмопривода, которые присоединяют
к штоку пневмопривода. В качестве усилителей пневмо-
привода используют рычажные и клиновые механизмы,
гидравлические цилиндры, в которых давление создается
штоком пневмоцилиндра. При помощи рычажных механиз-
68
мов сила зажима увеличивается в 2...6 раза, а с помощью
клиновых механизмов — в 3...10 раз.
Передача силы Р зажима на заготовку 8 (рис, 2,23, а)
с клиновым усилителем осуществляется под действием
давления сжатого воздуха на поршень 1 пневмоцилиндра
2, при этом создается сила на штоке 3, который переме-
щается вверх, воздействуя на ролики 4, плунжер 5 с само-
устанавливающейся шарнирной опорой 6.
Сила зажима
Р = Q [tg (а + <pj) + tg <р2] л-1. (39)
где
tg <Pi = tg d!D; (40)
а — угол клина; tg <рх — коэффициент трения клина;
tg <Рг — коэффициент трения на поверхности штока; г] —
коэффиц.иент потерь от трения в клине; D — наружный
диаметр роликов; d — диаметр отверстия роликов.
Передача силы зажима через звенья клинорычажного
усилителя (рис. 2.23, б) отличается от способа, показан-
ного на рис. 2.23, а, тем, что нагрузка Qs, создаваемая на
плунжере 3, передается на заготовку (сила зажима Р)
через двуплечий рычаг 1, установленный на самоустанав-
ливающейся опоре 2.
Рис, 2.23. Пневмопривод с клиновым (а) и клино-рычажным (б) уси-
лителями
69
Усилие на штоке пневмоцилиндра, необходимое для по-
лучения заданной силы зажима Р,
Q = (Qi + 7)[tg (а + Ф1) + tgФа 4"] <41)
где
Qr = (42)
I и lt — плечи рычага; q — сопротивление пружины плун-
жера; т]1 — коэффициент трения.
Обычно перед конструктором стоит задача подобрать
соответствующий пневмо- или гидроцилиндр по известной
силе зажима детали, а также исходя из известного усилия
на штоке пневмо- или гидроцилиндра. Зная усилие на
штоке пневмо- или гидроцилиндра, можно определить
необходимый диаметр поршня, а затем по справочнику
подобрать пневмо- или гидроцилиндр. Диаметр поршня
цилиндра определяется из соотношений:
при подаче сжатого воздуха или жидкости в бесштоко-
вую полость цилиндра
D = /4(?/(рл) , (43)
при подаче сжатого воздуха или жидкости в штоковую
полость цилиндра
D -<«>
где Q — усилие на штоке цилиндра, Н; р — давление
сжатого воздуха или жидкости; d — диаметр штока, см;
D — диаметр поршня, см.
2.4. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
В качестве направляющих элементов приспо-
соблений используют кондукторные втулки. Их подразде-
ляют на постоянные втулки без буртика, с буртиком,
сменные и быстросменные. Конструкция и размеры кон-
дукторных втулок стандартизованы.
Постоянные кондукторные втулки бывают без буртика
(рис. 2.24, а) и с буртиком (рис. 2.24, б). Их запрессовы-
вают в отверстие корпуса приспособления или в кондук-
торную плиту. Эти втулки применяют при обработке
отверстия одним сверлом или зенкером в мелкосерийном
производстве.
70
Рис. 2.24. Кондукторные втулки
г)
Сменные втулки (рис. 2.24, в) изготовляют с буртиками
и применяют в приспособлениях, используемых в крупно-
серийном и массовом производствах. Быстросменные кон-
дукторные втулки изготовляют с буртиками и вставляет
с посадкой в постоянные втулки 2, запрессованные в отвер-
стия корпуса приспособления. На буртике втулки имеются
две выемки: сквозная 4 и несквозная 5. Сквозная выемка
предназначена для прохода головки винта 3 при смене
втулки, а несквозная — для крепления втулки головкой
Рис. 2.25. Направляющие и координирующие элементы приспособ-
лений:
а — вращающаяся втулка для расточных приспособлений; уставов для
фрезерных станков
71
крепежного винта. Расстояние Н от нижнего торца втулки
до поверхности обрабатываемой детали при сверлении
принимают 30—100 % диаметра отверстия втулки в зависи-
мости от диаметра и материала обрабатываемого отверстия
детали. При зенкеровании Н = 0,3 диаметра обрабаты-
ваемого отверстия. На рис. 2.24, г показана кондукторная
втулка 1 для сверления отверстия на цилиндрической
поверхности детали 2.
На расточных, агрегатных и других станках для коор-
динирования оправок с инструментом, служащим для
обработки отверстий большого диаметра, применяют на-
правляющие втулки. При диаметре отверстия и оправки
свыше 70 мм применяют вращающиеся втулки. Во втулке
делают паз 1 для перемещения резца (рис. 2.25, а) или два
паза для прохода двустороннего резца. Чтобы резец попал
в паз, во втулке делают еще один паз, а на оправке уста-
навливают подпружинную шпонку 2, которая при совпаде-
нии с пазом втулки попадает в него и вращает втулку
вместе с оправкой. К направляющим элементам относят
также установы для координирования фрез и другого
инструмента относительно базирующих устройств приспо-
собления или станка.
Плоские щупы толщиной I, 2, 3 или 5 мм изготовляют
из стали У7А или У8А с закалкой и отпуском до НКСЭ 35...
40. На рис. 2.25, б показаны угловой установ 1 и схема
установки трехсторонней фрезы 3 с щупами 2.
При обработке в многопозиционных приспособлениях
заготовке придают различные положения относительно
инструмента, для чего служат делительные и поворотные
устройства (делительные стойки, поворотные приспособле-
72
ния и т. д.). Делительное устройство включает в себя
диск, закрепленный на неподвижной части приспособления
2 и фиксатор.
Шариковые фиксаторы просты по конструкции
(рис. 2.26, а), но имеют малую точность. Фиксатор с
цилиндрическим пальцем (рис. 2.26, б) по точности деле-
ния превосходит шариковый, но уступает фиксатору с
коническим пальцем (рис. 2.26, в). Оба последних фикса-
тора воспринимают момент от сил резания. Угол конусной
части фиксатора не должен превышать 15°. Для повышения
износостойкости обе стальные втулки 3 и фиксатор 4
закаливают до HRC3 55—66. Управление фиксатором
осуществляется вручную или автоматически.
Корпус приспособления служит для соединения, бази-
рования и крепления установочных элементов, зажимных
механизмов и направляющих устройств. Чугунные кор-
пуса приспособления могут быть сложной конфигурации
(рис. 2.27). Корпуса из чугуна, получаемые литьем, более
дорогостоящие и металлоемкие. Сварные корпусные детали
из заготовок листовой стали используют при изготовлении
приспособления в условиях единичного производства,
когда использовать метод литья не экономично.
Для сокращения сроков технологической подготовки
производства разработана система универсальных сборных
приспособлений (УСП). Основной УСП (рис. 2.28) является
подбор нормализованных деталей и комплектов, из кото-
рых можно собрать различные станочные приспособления.
Детали УСП изготовляют с высокой точностью из легиро-
ванных и инструментальных сталей с обязательной закал-
кой до НКСЭ 60...64. Для базовых деталей (плит круглых,
а)
Рис. 2.27. Схемы изготовления корпусной детали приспособления:
а — литая; б — сборная; в — кованая
В)
73
Рис. 2.28. Детали комплекта УСП и собранные из них приспо-
собления:
а — детали комплекта УСП; б — приспособление для развертывания,
сверления и зенкерования
74
прямоугольных, угольников) применяют хромоникелевую
сталь.
Сборка приспособления осуществляется по карте тех-
нологического процесса изготовления детали слесарем-
сборщиком. После изготовления деталей приспособление
разбирают, а детали могут быть использованы при сборке
УСП для базирования и крепления другой детали.
2.5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Конструкцию приспособления по принципиаль-
ной схеме, предложенной технологом, разрабатывает кон-
структор, специализирующийся по конструированию ос-
настки. Конструктор должен иметь следующие данные
для конструирования приспособления: принципиальную
схему приспособления с указанием способа базирования и
крепления заготовки; рабочие чертежи заготовки и готовой
детали с техническими условиями; технологический про-
цесс механической обработки детали; операционные эскизы
механической обработки детали; характеристики станка,
на котором будет установлено приспособление; условия
работы приспособления; годовую программу выпуска
деталей.
При проектировании приспособления конструктор дол-
жен использовать: нормали, стандарты и ГОСТы на детали
и узлы станочных приспособлений. Проектирование при-
способления проводят в следующей последовательности:
в начале вычерчивают контур обрабатываемой детали в
требуемом количестве проекций на таком расстоянии,
чтобы осталось достаточно места для размещения на этих
проекциях всех деталей и узлов приспособления. Вокруг
контура детали вычерчивают базирующие элементы при-
способления, а затем зажимные элементы приспособления,
приводы зажимных элементов и вспомогательные детали
приспособления. Затем все элементы «объединяют» корпу-
сом приспособления. Конструкцию приспособления вычер-
чивают в нескольких проекциях, дают необходимые раз-
резы и сечения. На проекциях приспособления простав-
ляют контрольные размеры с допусками, определяющими
точность взаимного расположения деталей приспособле-
ния, которые обеспечивают точность взаимного расположе-
ния поверхностей детали, обрабатываемых на данном
приспособлении.
75
На чертеже общего вида приспособления указывают
технические условия и требования на его изготовление.
В технические требования входят главным образом точ-
ность взаимного расположения основных и вспомогатель-
ных баз, а также исполнительных поверхностей приспо-
собления. На этом чертеже дают нумерацию всех деталей,
а также их спецификацию с указанием материала и марки,
номера ГОСТов.
При проектировании приспособлений следует рассчи-
тать: погрешность установки детали в приспособлении;
погрешность статической настройки станка; суммарную
погрешность обработки; силу зажима заготовки в зависи-
мости от сил резания; для приспособлений с механизиро-
ванным приводом диаметр гидро- или пневмоцилиндра,
осевую силу на штоке привода.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Виды станочных приспособлений.
2. Способы базирования заготовок в приспособлениях.
3. Основные элементы приспособлений.
4. Последовательность проектирования приспособлений.
ГЛАВА HI
ОБРАБОТКА ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ СТАНКОВ
3.1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
И ВЫБОР СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
ОСНАСТКИ
3.1.1. Технологичность конструкции деталей
Под технологичностью конструкции понимают
соответствие последней требованиям минимальной трудо-
емкости и материалоемкости. В ГОСТ 14202—73 разрабо-
таны правила выбора показателей технологичности кон-
струкции изделия, основными из которых ЯВЛЯЮТСЯ!
трудоемкость ее изготовления Т„, технологическая себе-
стоимость Ст, а также дополнительные показатели: удель-
ная материалоемкость Ку. м, коэффициенты использования
материала Ки. м, унификации конструктивных элементов
Ку. э, точности обработки Кт. ч, шероховатости поверхности
Кш, применения типовых технологических процессов Кт. п
и др. Кроме того, конструктивные формы детали должны
иметь удобные базы для установки заготовки в процессе
обработки, позволяющие применять высокопроизводитель-
ные технологические методы обработки и инструменты.
Деталь должна быть сконструирована так, чтобы про-
тяженность обрабатываемых поверхностей была мини-
мальна, имелся удобный подход инструмента к поверх-
ностям, подлежащим обработке с минимальными путями
врезания. Отверстия в деталях необходимо предусматри-
вать сквозными, так как обрабатывать их на проход проще,
чем глухие отверстия. Межосевые расстояния отверстий
назначают с учетом возможности использования много-
шпиндельных сверлильных головок. Ступенчатые отвер-
стия должны иметь последовательно уменьшающиеся
диаметры ступеней.
Резьбы в отверстиях должны быть стандартными, по-
верхности бобышек и платиков необходимо располагать
в одной плоскости. Ширину обрабатываемых поверхно-
77
стен нужно назначать, исходя из нормального ряда торцо-
вых и цилиндрических фрез, и предусматривать обработку
на проход. Пазы и гнезда должны позволять обработку
на проход дисковыми фрезами. Диаметры отверстий долж-
ны назначаться с учетом размеров стандартного режущего
инструмента.
Специфические требования к технологичности конст-
рукций имеют место при использовании робототехнических
комплексов, станков с ЧПУ и ГПС. Для станков с ЧПУ
технологичной является конструкция деталей сложной
конфигурации с большим числом поверхностей, подлежа-
щих обработке и отличающихся высокими требованиями
к точности и параметрам шероховатости. Форма поверх-
ностей может описываться сферами, дугами, параболами,
гиперболами, эллипсами и другими сложными контурами.
С точки зрения подготовки управляющей программы (УП)
наиболее технологичными являются детали, обрабатывае-
мые поверхности которых образованы прямыми линиями
и дугами окружностей.
Технологичны детали, конструкция которых позволяет
обрабатывать поверхности с одной установки одним ин-
струментом без использования сложных приспособлений
и поворотных устройств (рис. 3.1, а). Технологичны также
детали симметричной формы (рис. 3.1, б), конструкция
которых обеспечивает возможность обработки с примене-
нием одного комплекта инструмента с одной установки в
поворотном устройстве по одной УП. Менее технологичны
детали несимметричной формы, обрабатываемые с двух
(рис. 3.1, в) или трех сторон (рис. 3.1, г).
Необходимо унифицировать размеры конструктивных
элементов деталей в соответствии с размерами стандарт-
5)
г)
Рис. 3.1. Технологичные (а, б) и нетехнологичные (в, г) формы деталей
78
Рис. 3.2. Пример коорди-
натной простановки раз-
меров
него инструмента. Например, нетехнологично устанавли-
вать различные радиусы скруглений контура детали.
Следует принимать один размер указанного радиуса.
Кроме того, размеры, например, с...и/,../3 на чертежах
нужно задавать в прямоугольной системе координат
(рис. 3.2).
Дополнительные требования к технологичности кон-
струкций определяет применение ПР, которые используют
для автоматизации установки на станок деталей. Детали
должны иметь однородные по форме и расположению
поверхности для базирования и захвата, а также иметь
признаки ориентации, позволяющие автоматизировать их
складирование и транспортирование. Рекомендуются сле-
дующие геометрические параметры этих деталей: диски
(фланцы, кольца, заготовки зубчатых колес) с LID Г;
гильзы, втулки простой формы с 1 < LID < 4; планки,
крышки с LIB ;> 1, HIB 2; корпуса простой формы с
L В Н, где D — диаметр, L — длина, В — высота
и Н — ширина детали.
3.1.2. Группирование деталей
Большими возможностями для повышения
производительности труда обладают групповые методы
обработки с применением типовых технологических про-
цессов. Групповой технологический процесс —это
процесс изготовления группы деталей с разными конструк-
тивными, но общими технологическими признаками
(ГОСТ 3.1109—82).
Сущность метода групповой обработки заключается
в том, что детали объединяют в группы, для которых можно
найти общее решение их обработки на однотипном оборудо-
79
Рис. 3.3. Схема многоинструмен-
тальной групповой наладки для
фрезерования трех пазов на про-
дольно-фрезерном станке:
1 — фреза; 2 — заготовка; 3 —
стол станка
вании с применением общих
приспособлений и одинаковой
наладки станков. При этом
групповая обработка может
быть осуществлена как на от-
дельных операциях, так и по
всему циклу изготовления де-
талей данной группы не толь-
ко при обработке деталей на
металлорежущих станках, но
и на заготовительных опера-
циях (литье под давлением,
жидкая штамповка с помо-
щью групповых формобло-
ков, которые имеют сменные
вкладыши и др.).
Можно отметить следую-
щие классы однотипных дета-
лей: класс А — втулки,зубча-
тые колеса и т. п.; класс Б —
валы, оси, пальцы и т. д.; класс В — детали кольцевой
формы и др. В каждом классе группируется номенклатура
деталей, требующих для своего изготовления одинаковых
или почти тождественных операций.
При разработке технологического процесса в каждой
группе деталей, обладающих общими конструктивными
признаками, выбирается типовой представитель или соз-
дается комплексная деталь, имеющая по возможности все
или почти все геометрические элементы, характерные для
-деталей данной группы. Для нее производится детальная
разработка технологического процесса, изготовляют не-
обходимые приспособления, заказывают режущие и изме-
рительные инструменты и т. д. При изготовлении других
деталей этой группы производят незначительную подна-
ладку приспособлений, смену инструмента и др., что
позволяет рационально использовать оборудование, сокра-
тить время на его наладку, перейти на поточные методы
производства с применением высокопроизводительного
оборудования.
Группирование деталей может производиться в зависи-
мости от характера их обработки на токарных, фрезерных,
револьверных, сверлильных и других станках как по
тождественности конфигурации, так и по общности опера-
ций и переходов (рис. 3.3).
80
В результате группирования деталей размеры партий
одновременно обрабатываемых деталей (годовой выпуск)
возрастают, это способствует применению методов обра-
ботки, используемых в крупносерийном производстве при
использовании технологических процессов, характерных
для мелкосерийного производства. Типизация технологи-
ческих процессов обеспечивает возможность прогрессив-
ной организации производства и применение методов
обработки, характерных для крупносерийного производ-
ства. Применение типовых (групповых) технологических
процессов повышает производительность труда, снижает
себестоимость изделий, сокращает сроки и цикл подготовки
производства.
3.1.3. Последовательность разработки
технологических процессов
Разработка технологических процессов вклю-
чает комплекс последовательных взаимосвязанных работ:
выбор метода получения заготовки; выбор технологических
баз; выбор типового технологического процесса; определе-
ние последовательности и содержания технологических
операций; определение, выбор и заказ новых средств
технологического оснащения (в том числе средств контроля
и испытания); назначение и расчет режимов обработки;
нормирование процесса; определение профессий и квали-
фикации исполнителей; организация производственных
участков; выбор средств механизации и автоматизации
элементов технологических процессов и внутрицеховых
средств транспортировки; составление планировок произ-
водственных участков и разработка операций перемещения
деталей и отходов; оформление рабочей документации
на технологические процессы.
Вид заготовки (штамповка, пруток, отливка) имеет
решающее значение при выборе первых операций техноло-
гического процесса. Например, штучные заготовки на
первых операциях обрабатываются иначе, чем заготовки
из прутка. Для выбора метода получения заготовки опре-
деляют себестоимость изготовления деталей при использо-
вании нескольких вариантов заготовок (прокат, штамповку
и др.) и выбирают наиболее экономичный.
Выбор баз при обработке существенно влияет на точ-
ность взаимного расположения поверхностей. Следует
придерживаться принципов постоянства и совмещения баз.
81
Необходимо стремиться к тому, чтобы наиболее точные
поверхности были обработаны с одного установа или одной
базы, что обеспечивает точность размеров и взаимного
расположения поверхностей. При необходимости произво-
дят расчет погрешности базирования, которая должна быть
меньше допуска на изготовление или взаимного располо-
жения поверхностей.
Технологическую подготовку механической обработки
на станках с ЧПУ можно разделить на этапы: 1) классифи-
кация заготовок и определение технико-экономической
целесообразности их обработки на станке с ЧПУ; 2)
разработка технической документации и УП; 3) изготовле-
ние технологической оснастки и инструмента; 4) проверка
и корректирование УП.
Для обработки на станке с ЧПУ прежде всего отбирают
заготовки сложной конфигурации, для которых можно
концентрировать несколько операций в одну, выполняе-
мую на станке с ЧПУ. Отобранные заготовки подвергают
анализу на технологичность. Разработку последователь-
ности обработки на станках с ЧПУ нужно начинать с
определений установов и позиций (из числа) заготовки на
столе или шпинделе станка, необходимых для полной ее
обработки.
Первый установ, как правило, выбирают из условия
удобного базирования на необработанные или заранее
обработанные базовые поверхности. При первом установе,
выполняемом на необработанные базовые поверхности,
следует по возможности провести обработку всех поверх-
ностей, используемых в качестве технологических баз на
последующих установах заготовки.
Важной задачей разработки последовательности опера-
ций является обеспечение полной обработки заготовки со
всех сторон с минимальным числом установов и при наи-
меньшем количестве технологической оснастки. При раз-
работке схемы последовательности обработки проводится
эскизное проектирование или выбор приспособлений для
базирования и крепления заготовки при каждом установе.
После определения числа и последовательности выпол-
нения установов определяют последовательность обра-
ботки по зонам, образованным конструктивными элемен-
тами заготовки (внутренний и наружный контуры, при-
ливы и т. д.). В каждой зоне выделяют отдельные элементы
(внутренний контур, торец, крепежные отверстия), для
которой устанавливают вид обработки (черновой, чистовой)'
82
и требуемый тип. Элементы, которые можно обработать
одним инструментом, группируют внутри данной зоны
обработки и по всем зонам. Это дает возможность опреде-
лить число типоразмеров инструментов для обработки
заготовки и выявить возможность обработки всех доступ-
ных зон при данном установе набором инструментов, рас-
положенных в револьверной головке или магазине станка
с ЧПУ, который оборудован устройством автоматической
смены инструмента.
Если инструмент, необходимый для обработки всех
элементов заготовки при данном установе, невозможно
разместить в револьверной головке или магазине, то сле-
дует разделить операцию на части, выполняемые на одина-
ковых установах, или заменять инструмент вручную с
запрограммированным остановом станка.
Технологическая операция обработки на станке с ЧПУ
ограничена условием ее выполнения при одной наладке
станка, т. е. это часть процесса, выполняемая непрерывно
на одном рабочем месте, при одной наладке станка, над
одной или несколькими одновременно обрабатываемыми
заготовками, одним или несколькими рабочими. Неизмен-
ность наладки станка дает возможность использования для
выполнения операций одной и той же технологической
оснастки и технологической документации (карты налад-
ки, УП).
3.1.4. Выбор типового технологического
процесса
Такой выбор включает: отнесение обрабатывае-
мой детали на основании технологического классификатора
к соответствующей классификационной группе; выбор по
коду типового технологического процесса; окончательное
определение состава и последовательности операций;
уточнение выбранных средств технологического оснаще-
ния.
Предпочтительным является технологический процесс
с максимальной концентрацией операций как наиболее
производительный. Определение последовательности и
содержания технологических операций заключается в
выборе тех операций из общего числа операций, содержа-
щихся в типовом технологическом процессе, с помощью
которых обеспечивается обработка детали с заданной точ-
ностью и шероховатостью поверхностей. При этом следует
83
отдать предпочтение операциям с максимальной концен-
трацией переходов. Для этой цели в единичном и серийном
производстве используют станки с ЧПУ, а в крупносерий-
ном и массовом — автоматы и автоматические линии.
Иногда используют технологические процессы с диффе-
ренциацией операций. При дифференциации операций
процесс состоит из ряда простых операций, выполняемых
на простых станках, что позволяет осуществлять быстрый
переход производства на изготовление нового или конст-
руктивно измененного объекта. Последовательность опе-
раций должна обеспечивать обработку точных поверх-
ностей последними, чтобы исключить возможность их
повреждения.
Для выбора типового процесса, на основе которого
будет составлен процесс, вначале определяют классифика-
ционную группу, к которой относится деталь. Эту группу
устанавливают по общесоюзному классификатору ЕСКД,
который является основным документом в системе обозна-
чения деталей и конструкторских документов.
Цель разработки классификатора ЕСКД: установление
в стране единой государственной обезличенной классифи-
кационной системы обозначения деталей и конструктор-
ских документов, обеспечивающей во всех отраслях про-
мышленности единый порядок построения, оформления,
учета и хранения и обращения этих документов; обеспече-
ние возможности использования различными предприя-
тиями при проектировании конструкторской документа-
ции, разработанной другими организациями, без ее пере-
оформления; обеспечение возможности автоматизации по-
иска конструкторской документации, разработки вторич-
ных конструкторских документов, технологической доку-
ментации и процессов совместно с технологическими клас-
сификаторами с применением ЭВМ; использование клас-
сификаторов групп для выявления объектов и определения
направлений стандартизации и унификации.
По классификационной группе детали с помощью тех-
нологического классификатора деталей определяют тех-
нологический код детали. Технологический классифика-
тор деталей используют в системах технологической под-
готовки производства и управления производством сов-
местно с общесоюзными классификаторами технико-эконо-
мической информации, в результате чего создается единая
система конструкторско-технологической классификации
деталей машиностроения и приборостроения.
84
По технологическому коду детали устанавливают код
и содержание типового технологического процесса. Содер-
жание технологической операции включает:
1) номер и наименование операции (например, операция
005 — фрезерно-центровальная, номер операции обозна-
чают цифрами 005; 010; 015 и т. д.; наименование операции
указывают в соответствии с ГОСТ 17420—72 и 3.1702—79);
2) пояснение, какие поверхности на данной операции
обрабатываются окончательно, а какие предварительно,
например, обработать поверхность 50Н7 окончательно,
09Oh6 с припуском на шлифование;
3) наименование и номер станка (например, токарно-
винторезный станок 16К20);
4) наименование и краткая характеристика приспособ-
ления (например, приспособление — поводковый плаваю-
щий центр); характеристика приспособления указывает
число одновременно закрепляемых деталей, характер
зажимных элементов (губки призматической формы) и
привода зажима (пневмопривод);
5) наименование и метрологические данные (цена деле-
ния и диапазон измерения) измерительного инструмента
для наладки и контроля при обработке;
6) наименование и краткая характеристика режущих
инструментов (размеры, материал, геометрия и др.).
Выбор оборудования для выполнения любой операции
проектируемого технологического процесса можно осу-
ществить на основании типажа станков. Исключение
составляют некоторые операции массового производства,
для которых экономически целесообразно создавать спе-
циальные станки. Металлорежущее оборудование делят
на станки общего назначения (универсальные), специализи-
рованные и специальные.
Высокопроизводительные станки, многорезцовые гид-
рокопировальные токарные полуавтоматы, многошпин-
дельные автоматы и другие применяют в серийном, крупно-
серийном и массовом производстве. Специализированные
станки за счет конструктивных особенностей могут исполь-
зоваться для выполнения определенной операции в массо-
вом производстве. Специальные станки изготовляют по
особому заказу. Для обработки деталей в массовом произ-
водстве используют автоматические станочные линии,
оснащенные транспортирующими устройствами.
Составляя характеристику приспособления, выполняют
эскизы оригинальных элементов и подбирают стандартные
85
элементы для базирования и крепления детали в групповом
(переналаживаемом) приспособлении. Конструкцию и раз-
меры режущего инструмента для заданной операции выби-
рают, исходя из вида обработки, размеров поверхности,
подлежащей обработке, свойств материала заготовки и
требований к точности обработки.
Режим резания должен обеспечивать наименьшую
трудоемкость обработки при полном использовании режу-
щих свойств инструмента, возможностей оборудования и
обеспечения требуемого качества детали. Это достигается
определением наивыгоднейшего сочетания режимов реза-
ния: глубины резания, подачи, скорости резания. При
черновой обработке глубину резания назначают макси-
мальной с целью съема большей части припуска на один
проход инструмента. При чистовой обработке глубина
резания, как правило, равна припуску.
3.1.5. Нормирование технологического
процесса
На выполнение каждой операции затрачивается
определенное время. Технически обоснованной нормой
времени называют время, необходимое для выполнения
данной операции на основе современных методов обработ-
ки, передовой техники и опыта производства. Время t,
которое затрачивается на операцию, состоит из: подгото-
вительно-заключительного времени £пз, приходящегося на
единицу продукции на данной операции; и штучного вре-
мени /Шт> затрачиваемого на данную операцию:
t = + /шт, (45)
где п — число деталей в партии.
Время /пз затрачивается один раз на всю партию. В это
время входит время на изучение чертежа, получение ин-
струмента и приспособлений, наладку технологической
системы на обработку, сдачу оснастки и чертежей.
Норма штучного времени на выполнение операции
/щТ ~ ^0 4“ ^В 4" ^Т. О 4~ ^0. О 4~ ^Д> (46)
где t0 — основное технологическое время, в продолжение
которого осуществляется изменение размеров (мо?кет быть
машинным, ручным или машинно-ручным); нормы, состоя-
ния поверхностного слоя; структуры материала обрабаты-
86
ваемой заготовки; tB — вспомогательное время, которое
затрачивается на выполнение действий вспомогательного
характера, сопутствующих основной работе (установка,
крепление и снятие заготовки, управление станком, изме-
рение детали и т. д.); tT. 0 — время обслуживания техноло-
гической системы (смазывание станка, смена инструмента,
удаление стружки и т. д.); t0. 0 — время организационного
обслуживания, затрачиваемое на подготовку станка к
работе в начале смены и на приведение его в порядок после
окончания работы; /д — время на отдых.
Сумму (tT. о + tB) называют оперативным временем.
Время 0 определяют в процентах от основного технологи-
ческого времени, а время t0. о и ta— в процентах от опера-
тивного. Величину, обратную технической норме времени,
называют нормой выработки:
Q = l/t. (47)
Для сокращения стоимости, сроков и улучшения ка-
чества проектирования технологических процессов все
шире используют ЭВМ. Для автоматизации проектирова-
ния процессов с помощью ЭВМ разработаны формализо-
ванные технологические языки. Посредством такого языка
нужную для проектирования информацию записывают в
виде, удобном для ввода в ЭВМ. Разрабатывают алгоритмы
этапов проектирования технологии обработки деталей раз-
личных классов (корпусных, тел вращения и т. д.), про-
граммы для ЭВМ.
Результатом проектирования процесса на ЭВМ яв-
ляется автоматическая задача технологических карт, опе-
рационных чертежей и карт наладок. При помощи ЭВМ
проектируют также приспособления. Особенно эффективно
использование автоматизированного проектирования для
деталей единичного и мелкосерийного производства. При
помощи ЭВМ автоматизируется процесс программирования
обработки для станков с ЧПУ.
3.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВАЛОВ
В конструкциях валов и механизмов основными
деталями для передачи вращательного движения и момента
являются валы, которые различны по служебному назна-
чению, форме, размерам и материалу. В станкостроении
встречаются валы ступенчатые и бесступенчатые, цельные
и пустотелые, гладкие и шлицевые, валы-шестерни, а
87
также комбинированные. Распространены ступенчатые
валы средних размеров (диаметром 30...80 и 150... 1000 мм),
среди которых преобладают гладкие. При изготовлении
валов целесообразно использовать типовые процессы, раз-
работанные на основе классификации валов.
3.2.1. Материалы и способы получения
заготовок валов
Валы изготовляют из сталей 35, 40, 45, 40Х,
40Г и др. Заготовки для валов получают из горячекатаного
и калиброванного проката. В единичном и мелкосерийном
производстве, как правило, заготовки из проката получают
путем его разрезки с последующей механической обработ-
кой. Заготовки валов массой более 15 кг целесообразно
получать методом свободной ковки (без штампов).
В среднесерийном производстве заготовки для валов
получают из проката путем разрезки с последующей меха-
нической обработкой или ковкой в подкладных или груп-
повых переналаживающих штампах. Широко используют
ротационную ковку на ковочных машинах с программным
управлением. В крупносерийном и массовом производстве-
заготовки для валов, как правило, получают путем раз-
резки (рубки) проката и последующей ковкой в дорогостоя-
щих штампах, обеспечивающих минимальные припуски
(1,5...2 мм) и максимальное приближение конфигурации
заготовки к конфигурации готового вала.
Заготовки валов изготовляют в заготовительных цехах
при отделениях механического цеха, в которых кроме
кузнечно-прессового оборудования устанавливают пра-
вильно-калибровочные, отрезные, фрезерно-центроваль-
ные, центровальные, токарно-обдирочные и другие стан-
ки. На этом оборудовании выполняют рубку проката и его
ковку для получения поковок и штамповок (кузнечно-
прессовое оборудование); правку проката на правильно-
калибровочных станках с целью устранения местной и
общей кривизны; разрезку проката после правки.
Разрезку выполняют на отрезных станках, работающих
дисковыми сегментными пилами, абразивными кругами
на вулканитовой связке и поковочными полотнами. Выбор
методов разрезки проката зависит от типа производства,
диаметра заготовки и твердости материала. Наиболее
производительным методом получения штучных заготовок
из проката является рубка на прессах. Этот метод при
надлежащей организации производства может быть исполь-
88
Рис. 3.4. Схема наладки фрезерно-центровального полуавтомата для
обработки вала (а) и конструкция центровых отверстий (б)
зован во всех типах производства. Обработку торцов и
сверление центровых отверстий на валах в серийном произ-
водстве выполняют на фрезерно-центровальных станках-
полуавтоматах МР77 и МР78 барабанного типа.
На рис. 3.4, а показана схема наладки фрезерно-цен-
тровального полуавтомата МР77 на обработку деталей,
изготовляемых сериями. Позиция 1 (не показана) — загру-
зочная, служит для установки и снятия заготовки. В пози-
ции 2 выполняется фрезерование торцов с обеих сторон,
а в позиции 3— сверление центровых отверстий. Конструк-
ции центровых отверстий с предохранительной фаской 120°
и без фаски показаны на рис. 3.4, б. Перемещения заго-
товки из позиции в позицию осуществляются поворотом
барабана на 120°.
Широко используют раздельное фрезерование торцов
и сверление центровых отверстий. Эти операции произво-
дят на фрезерных станках и на одно- и двусторонних цен-
тровальных станках 73С1 и др. В единичном и мелкосерий-
ном производстве обработку торцов и сверление центровых
отверстий осуществляют на токарно-винторезных станках
с двух установов.
В автоматических линиях применяют станки А981 для
фрезерования торцов и А982 для центрования..Основным
89
Рис. 3.5. Тиски с самоцентрирующими губками
достоинством фрезерно-центровальных станков является
возможность точной обработки обоих торцов и повторных
отверстий с одного установа и создание технологических
баз с минимальными погрешностями. Применением на этих
станках тисков с самоцентрирующими губками призмати-
ческой формы (на рис. 3.4, а показано поГОСТ 3.1107—81,
а на рис. 3.5 — в конструктивном исполнении) обеспечено
постоянство положения центра заготовки относительно оси
сверлильных шпинделей независимо от диаметра заготовки.
На рис. 3.5 показаны тиски с самоцентрирующимися
губками призматической формы, используемые на фрезер-
но-щентровальных и центровальных станках. Тиски, пока-
занные на рис. 3.5, а, снабжены винтом 1 с разнонаправ-
ленными резьбами на концах. При вращении винта (элек-
тродвигателем или вручную) губки 2 и 3 сходятся и закреп-
ляют заготовку или расходятся. У тисков, показанных на
'рис. 3.5, б, привод пневматический. При поступлении
сжатого воздуха в правую полость цилиндра 4 поршень 5
и шток / вместе с губкой 3 перемещаются влево, а губка 2
благодаря реечной передаче — вправо и происходит за-
жим. Эти тиски обеспечивают постоянство положения
центровых отверстий независимо от диаметра устанавли-
ваемого вала.
3.2.2. Технические требования,
предъявляемые к валам, методы их обеспечения
и контроля
Технические требования. К валам, устанавли-
ваемым в коробках скоростей, редукторах и других меха-
низмах станков нормальной точности, предъявляются
90
следующие требования: 1) точность шеек под подшипники
качения и зубчатые колеса должны быть в пределах 6-го
квалитета (посадки h6, js6, кб и др.); шероховатость
Ra = 0,8...0,4 мкм; 2) допуск цилиндричности и круг-
лости шеек под подшипники примерно 0,25...0,5 допуска
на изготовление; 3) допуск радиального биения шеек под
зубчатые колеса относительно шеек под подшипники
(0,01...0,03 мм); 4) допуск соосности шеек под подшипники
0,01...0,02 мм; 5) допуск симметричности боковых сторон
шпоночных канавок и зубьев шлицевых поверхностей
относительно общей оси подшипниковых шеек 0,03—
0,05 мм.
Методы обеспечения технических требований. Точность
диаметров шеек 6-го квалитета и шероховатость Ra =
= 0,8...0,4 мкм достигаются шлифованием в центрах на
круглошлифовальных станках класса Н. Эту операцию
выполняют после чистового точения. Жесткий допуск на
отклонение от цилиндричности и круглости обеспечивается
при шлифовании кругами, подвергнутыми точному уравно-
вешиванию, и правке, исключающей вибрации.
Стол следует установить так, чтобы направление его
продольного перемещения с большой точностью совпало
с направлением оси центров вала. Для этой цели на кругло-
шлифовальных станках имеется механизм поворота стола
с заготовкой с микронной точностью. Для исключения
радиального биения и обеспечения соосности шеек их
шлифование нужно выполнять с одного установа. Однако
ввиду того, что центры на круглошлифовальных станках не
вращаются, шлифование шеек выполняют за два и более
установов, обеспечивая высокую степень соосности и,
следовательно, допуск на радиальное биение.
Симметричность боковых сторон шпоночных канавок
относительно оси вала в партии деталей обеспечивается
использованием приспособлений с базированием вала на
призме при фрезеровании канавки. В этом случае при
наладке фрезерного станка следует добиться совпадения
оси фрезы и оси вала по первой детали. Симметричность
боковых сторон зубьев шлицевых поверхностей достигается
на шлицефрезерных и шлицешлифовальных станках пра-
вильным взаимным расположением инструмента и осью
вала при наладке.
Контроль точности элементов валов. В среднесерийном
производстве контроль осуществляется универсальным
измерительным инструментом и калибрами. Шейки точ-
91
Рис. 3.6. Схема измерения отклонения от цилиндричпости и круглости
(а), соосности (б)
ностью 6-го и 7-го квалитетов измеряют рычажными ско-
бами или микрометрами с ценой деления рычажной шкалы
0,002 мм и калибрами-скобами или же измеряют допуск
цилиндричности и круглости (рис. 3.6, а). Шейки 8...9-го
квалитетов измеряют микрометрами с ценой деления
0,01 мм. Шейки 10-го квалитета и грубее измеряют штан-
генциркулем с ценой деления нониуса 0,1...0,05 мм.
Радиальное биение и отклонение от соосности шеек
измеряют в приспособлении с центрами или на призмах
с помощью индикатора с ценой деления 0,01 ...0,002 мм
в зависимости от заданного допуска (рис. 3.6, б), симмет-
ричность боковых сторон шпоночной канавки и шлицевой
поверхности проверяется комплексными калибрами-коль-
цами и др.
Типовой маршрутный технологический процесс изго-
товления вала (табл. 3.1). Дано: вал — представитель
группы валов (рис. 3.7); материал —сталь 45; тип произ-
водства — среднесерийное; заготовка — штамповка.
Операция 005 — фрезерно-центровальная (код 4269).
Фрезеровать торцы и сверлить центровое отверстие окон-
чательно. Станок: фрезерно-центровальный мод. МР76М
(код 381825). Приспособление: тиски с самоцентрирующими
губками призматической формы, привод пневматический
(код 396131). Базирование: по наружным поверхностям
и одному торцу заготовки. Инструменты: торцовые фрезы
диаметром 100 мм с числом зубьев 12, материал режущей
части Т14К8 (код 381855); центровочные сверла диаметром
5 мм, материал Р6М5 (код 391242). Измерительный инстру-
мент: штангенциркуль ШЦ1, диапазон измерения 400 мм,
цена деления нониуса 0,1 мм (код 393310 для наладки),
92
Iff]
30±0,5
065-aj
7»S2tttM0fs 7
286±1,B
10^7ft0,007)
Неуказанные предельные отклонения размеров:
BaaaS ti 14, отверстий Л14, остальных tBTIV/Z
Рис. 3,7. Типовой вал
3.1. Типовые технологические операции обработки
различных поверхностей валов в серийном производстве
Поверхность вала Квали- тет Шерохова- тость Ка, мкм Характер и последователь- ность выполнения операций (переходов)
Цилиндриче- ская и кониче- ская незакали- ваемая и и грубее 9 и грубее 25 и грубее 3, 2 и грубее Черновое точение на стан- ках класса Н Черновое и чистовое точе- ние на станках класса Н
6 ... 8 0,4 ... 1,6 1. Черновое, чистовое точе- ние и круглое шлифова- ние на станках класса Н 2. Черновое и чистовое то- чение на станках клас- са П
Цилиндриче- ская и кониче- ская закали- ваемая 6 ... 8 0,4 ... 1,6 1. Черновое и чистовое то- чение, закалка, круглое шлифование на станках класса Н 2. Черновое и чистовое то- чение, закалка, чистовое точение на станках клас- са П с использованием сверхтвердых режущих материалов на основе ни- трида бора (композит 01), карбонада(например, мар- ки АСПК) и др.
Шлицевая на- каливаемая 6 для наруж- ного диаме- тра 0,4 ... 1,6 1. Черновое, чистовое точе- ние, круглое шлифование и шлицешлифование 2. Черновое, чистовое точе- ние, шлицефрезерование, закалка и шлицешлифо- вание
Закаливаемые шлицевые по- верх пости 6 ... 7 ДЛЯ вну- тренне- го диа- метра 0,4 ... 1,6 1. Черновое, чистовое точе- ние, шлицефрезерование, закалка и шлицешлифо- вание 2. Чистовое точение, шлице- фрезерование, закалка и шл ицешл ифова ние
94
Продолжение табл. 3.1
Поверхность вала Квалитет Шерохова- тость Ra, мкм Характер и последователь- ность выполнения операций (переходов)
Цилиндриче- ская со шпо- ночной канав- кой Шири- ны ка- навки 8 ...9, 6 ... 8 ДЛЯ наруж- ного диаме- тра 0,4; 1,6; 0,8 1. Черновое, чистовое точе- ние, шпоночное фрезеро- вание и круглое шлифо- вание 2. Чистовое точение, фрезе- рование шпонки и круг- лое шлифование
Крепежная резьба с нор- мальным и мелким шагами 8h ... 8g 1,6 1. Черновое, чистовое точе- ние, нарезание резьбы плашками или резьбофре- зерованием 2. Чистовое точение, наре- зание резьбы плашками или резцами 3. Получистовое точение и накатывание резьбы
Резьбовая с •нормальным и мелким шага- ми Mi... 6g 0,8 1. Чистовое, черновое точе- ние и нарезание резьбы резцами 2. Черновое, чистовое точе- ние, резьбонакатывание и резьбошлифование
шаблон для контроля длины 286 ± 0,6 (код 393610 для
работы).
Операция 010 — токарно-копировальная (код 4117).
Точить начерно поверхности диаметрами 50кб; 55кб; 52,
62 и 65 мм. Станок: токарно-гидрокопировальный полу-
автомат мод. 1Н713 (код 381115). Приспособление: центры
(код 382840) и патрон поводковый с пневмоприводом
(код 396115). Инструмент: проходной резец, правый с
сечением 25 x 20 мм; материал режущей части Т14К8 с
Ф == 45°, а — 8° и у = 12’’ (код 392101). Измерительный
инструмент: штангенциркуль ШЦ1, диапазон измерения
125 мм, цена деления нониуса 0,1 мм (код 393310 для налад-
ки), калибры скобы 51, 5h 14; 53; 5Ы4; 56; 5hl4; 63, 5hl4
(код 393120 для работы).
95
Операция 015 — токарно-копировальная (код 4117).
Обточить поверхности диаметрами 40js6 и 65 мм начерно
(остальные данные приведены в операции 010).
Операция 020 — токарная с программным управле-
нием. Обточить поверхности диаметрами 50кб, 55Ь6,
55h6, 40js6 с припуском на шлифование диаметром 65;
60а 11; 52, проточки диаметром 38; 48; 53; 58 мм и фаски
1X45° окончательно. Станок: токарный мод. 16К20Т с
ЧПУ (код 381021). Приспособление: поводковый плаваю-
щий центр с диаметром поводковой части 36 мм (код
392840).
Базирование заготовки по центровым отверстиям и
левому торцу диаметром 40 мм. Инструменты: проходные
резцы, правый и левый с сечениями 20x25 мм; материал
режущей части Т14К8 <р = 90° (код 392101), прорезной
резец, ширина режущей части 3 мм, материал режущей
•части Т14К8 (код 392112); фасонные резцы левый и правый
с <р = 45° (код 392114). Измерительный инструмент:
штангенциркуль ШЦ1 для наладки; калибры скобы для
работы 40, 3h9; 50, 4h9; 60а 11; 65_0?3.
Операция 025 —шпоночно-фрезерная (код 4272). Фре-
зеровать шпоночный паз 16S9 окончательно. Станок:
шпоночно-фрезерный полуавтомат мод. 692А (код. 381610).
Приспособление: тиски с призматическим основанием и
пневматическим приводом (код 396131). Базирование:
по поверхности диаметром 58h6 и торцу диаметром 62 мм.
Инструмент: шпоночная фреза диаметром 16 мм, материал
режущей части Т14К8 или Р6М5 (код 391826 или 391856).
-Измерительный инструмент: штангенциркуль ШТ1 (код
393310); калибр-пробка 16S9 (код 393110).
Операция 030 — шлицефрезериая (код 4260). Фрезеро-
вать шлицы с припуском на шлифование. Станок: шлице-
фрезерный мод. 5350Б (код 381630). Приспособление:
поводковое устройство (код 396115); центры (код 392840).
Базирование: по центровым отверстиям. Инструмент:
червячная шлицевая фреза марки Р6К5, d — 8х56х
x7X62al 1 X 10js7 (код 391810). Измерительный инстру-
мент: комплексный калибр-втулка (код 393180).
Операция 035 —шлицешлифовальная (код 4142). Шли-
фовать шлицы окончательно. Станок: шлицешлифовальный
мод. ЗБ450 (код 381315). Приспособление: центры (код
392840); поводковое устройство (код 396115). Базирование:
по центровым отверстиям. Инструмент: шлифовальный
профильный круг ПП250 X 16 Х7624А25ПСМ15 К.435М/
96
С2КЛА (код 397111). Измерительный инструмент: ком-
плексный калибр втулка (код 393180), микрометр гладкий
с диапазонами измерения: 50...75 и 0...25 мм и ценой деле-
ния 0,01 мм (код 393410) для измерения внутреннего диа-
метра и толщины зубьев (шлицев)
Операция 040 —круглошлифовальная (код 4131). Шли-
фовать поверхности диаметрами 50К6, 55h6, 40js6 оконча-
тельно. Станок: круглошлифовальный (код 381311) мод.
ЗМ150А. Приспособления: центры (код 393840); поводко-
вое устройство (код 396155). Базирование: по центровым
отверстиям. Инструмент: шлифовальный круг ПП350Х
х50х 127 24А25ПСМ15К435М/С2КЛА (код 397111). Изме-
рительный инструмент: рычажные скобы с диапазоном
измерения: 25...50 и 50...75 мм и ценой деления 0,002 мм
для наладки (код 394240); калибры-скобы 40js6, 50К6
(код 393120).
Операция 045 —резьбофрезерная (код 4271). Фрезеро-"
вать резьбу М52х1,5—8q окончательно. Станок: резьбо-
ф>резерный (код 391632) мод. 5Б63Г. Приспособление:
центры (код 392840); поводковое устройство (код 396115).
Базирование: по центровым отверстиям. Инструмент:
резьбовая гребенчатая фреза марки Р6М5 (код 391810).
Измерительный инструмент: резьбовые калибры-кольца
М52Х1.5—8q (код 393140).
Пример заполнения ОК и МК см. в прил. 1 и 2. При
составлении рабочих маршрутных процессов на конкрет-
ные валы данной группы валов часть операций может быть
опущена (например, при отсутствии на вале резьбы, шли-
цев, шпоночной канавки или др.). В некоторых операциях
приведенного выше процесса перечислены не все режущие
и измерительные инструменты, необходимые для обработки
и измерения вала.
При токарной обработке валов обтачивают цилиндри-
ческие, конические, шлицевые, резьбовые и другие поверх-
ности. Получаемые при этом точность и шероховатость
поверхностей приведены в табл. 1.5 и 3.1.
Технологическими базами при токарной обработке
валов являются центровые отверстия и левый торец уста-
новленного на станке вала. От этого торца удобно обеспе-
чивать точность осевых и линейных размеров, так как
система упоров, ограничивающих продольное перемещение
суппортов с резцами, связана с положением буртика шпин-
деля. Токарную обработку в зависимости от конструкции
валов и типа производства выполняют на различных
4 Новиков
97
s)
г)
Рис. 3.8. Схема многорезцовой обработки вала
станках: в единичном и мелкосерийном производствах —
на токарно-винторезных и токарных станках с ЧПУ,
в среднесерийном производстве — на многорезцовых и др.
На рис. 3.8, а показана наладка многорезцового станка
при обработке заготовки из проката. В этом случае наладку
проводят по методу деления припуска. Припуски, снимае-
мые резцами 2 и 3, слишком большие, и их удаление за
один рабочий ход затруднительно. Поэтому резец 1 начи-
нает работу с правого торца и срезает припуск I, а резцы
2 и 3 срезают оставшиеся части припуска II и III. Суммар-
ная мощность резания в данном случае меньше, чем тогда,
когда каждый резец полностью срезает припуск, приходя-
щийся на ступень, которую он обтачивает. Этот метод также
используется при недостатке мощности двигателя. Машин-
ное время
4 = (4 + 44-4 + 4Р)/(«Я (48).
98
где /l.../з — длины ступеней вала, мм; 1вр — величина
врезания, мм; п — частота вращения, мин-1; S — подача,
мм/об.
При обработке штампованных ступенчатых заготовок
наладку следует выполнять по методу деления длины
обработки (рис. 3.8, б). В этом случае резец 1 обтачивает
ступень длиной llt резец 2 — ступень длиной /2 и т. д.
Машинное время
41 — G1 “I- ^вр)/(ге50),
(49)
где It — длина ступени наибольшей протяженностью, мм.
Иногда при наладке многорезцового станка используют
оба рассмотренных выше метода, т. е. путем деления длины
обработки и снимаемого припуска.
В мелко- и среднесерийном производстве целесообразно
для обточки валов использовать гидрокопировальные
автоматы и полуавтоматы. Гидрокопировальное обтачива-
ние особенно целесообразно для валов: нежесткой конст-
рукции и чистового точения валов с длинными шейками,
которые из-за высоких требований к поверхности нельзя
обработать методом деления длины. Кроме того, при копи-
ровальной чистовой обработке обеспечивается более высо-
кая точность. При обработке валов в центрах на многорез-
цовых и гидрокопировальных полуавтоматах для выдержи-
вания линейных размеров от постоянной базы рекоменду-
ется применять плавающие передние центры.
Для токарной обработки применяют гидрокопироваль-
ные полуавтоматы 1708, 1Н713, 1Б732 и 1Б732ФЗ. Обтачи-
вание валов на гидрокопировальных полуавтоматах позво-
ляет сократить затраты подготовительно-заключительного
времени и времени технического обслуживания.
В крупносерийном и массовом производстве для обточки
валов небольшой длины и большого диаметра используют
многошпиндельные токарные полуавтоматы 240-6П,
11А261П и др. Наличие шести или восьми позиций в
полуавтомате позволяет осуществлять всю токарную обра-
ботку. На каждой позиции обработку ведут одним или
двумя резцами. При этом заготовка крепится в центрах
или в патроне.
Обработка валов на токарных станках с ЧПУ. В мелко-
серийном производстве экономически целесообразно при-
менять при обработке ступенчатых валов станки 16К20Т,
16К20Т1, 16К20ФЗС5, 1713ФЗ с ЧПУ и др.
4* 99
Рис. 3.9. Схема для определения нуля детали:
а вал;. б— установка детали в кулачках патрона
При разработке УП определяют траектории движения
инструментов и рассчитывают координаты опорных точек
траектории. Траектория движения инструмента относи-
тельно заготовки в станках с ЧПУ представляется в виде
ряда его последовательных положений (опорных точек),
каждое из которых определяется числом. Полученную
информацию заносят в операционную расчетно-технологи-
ческую карту и затем определенным образом записывают
в карту программирования геометрические и технологи-
ческие параметры, а также команды, необходимые для
управления рабочим циклом станка. Полученные данные
в установленном коде записывают на программоноситель.
Изготовленную УП перед использованием проверяют и
если нужно корректируют.
На токарных станках с ЧПУ наибольшее распростране-
ние получили две традиционные схемы установки: в цент-
рах (для заготовок валов) и в патроне (для заготовок
дисков и втулок).
Центры, самоцентрирующий патрон или цанговый
зажим автоматически совмещают направление оси заго-
товки с координатной осью Z станка. Для определения
местоположения начала отсчета перемещений инстру-
мента (нуля детали) необходимо, чтобы заготовка имела
базовый торец, который с достаточной точностью и по-
стоянством обеспечивал бы установку заготовки всегда на
равном расстоянии от начала отсчета по оси Z.
100
На рис. 3.9, а показан ступенчатый вал, технологи-
ческими базами которого являются обработанная цилин-
дрическая шейка 0 30j,6, торец А и центровое отверстие
(со стороны задней бабки). От торца А на расстоянии
(200 ± 0,1) мм указана точка положения нуля детали (0).
Нужно также знать, на каком расстоянии z0 от нуля станка
по оси Z расположена поверхность Б кулачков патрона
(рис. 3.9, б).
Для получения размера детали от базового торца А
в пределах заданного допуска нужно на ее установку и
расположение относительно начала отсчета использовать
не более половины допустимого отклонения. Начало от-
счета по оси X располагается в зоне между максимальным
диаметром заготовки и наибольшим допустимым диаметром
обработки. На токарных станках с ЧПУ с автоматической
сменой инструмента, как правило, используются для
обработки несколько позиций инструментальных головок.
Координату нуля детали назначают, исходя из положения
вершины режущих кромок резца с наибольшим вылетом.
Для выхода других инструментов в исходное положение в
УП предусматривают холостые перемещения инструмента.
Для токарной обработки выпускают станки с системами
ЧПУ на базе мини-ЭВМ (микропроцессорные системы).
УП в этих системах может вводиться оператором вручную
с помощью клавишей, расположенных на панели управле-
ния, и храниться в памяти системы. Системой ЧПУ этого
класса «Электроника НЦ-31» оснащен станок 16К20Т1,
имеющий шестипозиционную револьверную головку. Нуле-
вую точку располагают по оси X на оси центров станка,
а по оси Z на некотором расстоянии (4...5 мм) от торцовой
поверхности кулачков патрона или торца шпинделя
(рис. 3.10, а). Положение исходной точки О} (ИТ), из
которой инструмент подводится к заготовке в начале
обработки и в которую он отводится после обработки,
выбирается так, чтобы при смене инструмента последний
не задевал заготовку или узлы станка, а при снятии детали
последняя не задевала инструмент. В ИТ происходит смена
позиций инструмента.
Примеры составления траектории движения инстру-
мента для обработки двух цилиндрических поверхностей
за два перехода одним подрезным резцом показаны на
рис. 3.10, а, б. Направление движения инструмента пока-
зано стрелками, рабочий ход инструмента обозначен спло-
шной линией, а холостой — пунктирной.
101
/ й переход
Номер опор- ных точек Значение коорди- нат опорных точек (мм) и дискретах
Ось Л Ось 7
0 1 2 3 4 52 Зв 36 43 43 32 5260 3800 3600 4300 4300 3200 66 56 0 0 56 56 6600 5600 0 0 5600 5600
2-й переход
Номер опор - ных точек Значение коорди нагл опорных точек /мм) и дискретах
Ось X Ось 2
4 5 6 Исходи, точка 32 32. 39 52 3200 3200 3900 5200 56 32 32 66 5600 3200 3200 6600
Рис. 3.10. Схема на-
ладки токарного
станка 16К20Т1 на
обработку ступен-
чатого валика:
а, б — траектории
движения резца и
таблица значений
координат опорных
точек; в — ступен-
чатый валик
Выбираем положение ИТ относительно нуля детали
(х = 66 мм и 2 = 26 мм). Из ИТ (см рис. 3.10, а) на уско-
ренном ходу резец перемещается в нулевую опорную точку
102
О Положение нулевой опорной точки в системе координат
детали выбирается из следующих соображений: по оси
X — с учетом чертежа детали, межпереходного размера
и допуска диаметра цилиндрической поверхности (напри-
мер, 0 38 мм); по оси Z — в зависимости от точности
базирования детали (точности положения опорной точки 5)
нулевую опорную точку необходимо располагать на
определенном расстоянии от торца детали (например, на
расстоянии 1 мм). С учетом длины детали (/ = 55 мм) и
выбранного расстояния от торца детали (^ = 1 мм)
нулевая опорная точка относительно нуля детали будет
находиться на расстоянии 56 мм. Такое положение нулевой
опорной точки позволит предохранить резец от врезания
в деталь на ускоренном ходу.
Из нулевой опорной точки в опорную точку 1 резец
перемещается на рабочем ходу (обработка цилиндрической
поверхности). Опорная точка 1 будет иметь следующие
координаты: по оси X — значение предыдущей опорной
точки, т. е. 0 38 мм; по оси Z 00 мм, так как ноль детали
находится на крайнем левом торце детали. Из опорной
точки 1 в опорную точку 2 резец перемещается на рабочем
ходу (проточка первого торца детали). Координаты опор-
ной точки 2 по оси X 0 43 мм (с учетом допуска на размер
заготовки и 100 % гарантии подрезки всего торца опорной
точки 2 вдоль оси X задается на некотором расстоянии от
цилиндрической поверхности 0 42 мм, например на рас-
стоянии 0,5 мм); по оси Z—значение предыдущей опорной
точки.
Из опорной точки 2 в опорную точку 3 резец переме-
щается на ускоренном ходу, Координаты рпорной точки 3
по оси X 0 43 мм; по оси Z 56 мм. Из опорной точки 3
в опорную точку 4 резец также перемещается на ускорен-
ном ходу. Координаты опорной тойки 4 пр оси X 0 32 мм
(подвод резца в радиальном направлении для обработки
другой ступени детали); по оси Z — значение предыдущей
опорной точки 56 мм. На рис. 3.10, б показана траектория
движения резца при обработке второй ступени вала: про-
дольное перемещение резца на рабочем ходу из опорной
точки 4 в опорную точку 5 (обработка цилиндрической
поверхности 0 32 мм); радиальное перемещение резца
на рабочем ходу из опорной точки 5 в опорную точку 6
(проточка второго торца детали) и ускоренное перемещение
резца в исходную точку. На эскизах 1-го и 2-го переходов
координаты исходной и опорных точек показаны в милли-
103
метрах, а в таблицах, соответствующих переходов — в мил-
лиметрах и дискретах.
Рассмотрим составление УП для обработки ступенча-
того валика, показанного на рис. 3.10, в. Технологический
процесс содержит следующие переходы: 1) точить поверх-
ность 0 74 мм на длине 100 мм с t = 3 мм; 3 = 0,3 мм/об,
п = 500 мин-1 при прямом вращении шпинделя; 2) точить
поверхность 0 69 мм на длине 50 мм с t = 2,5 мм, S =
— 0,3 мм/об, п — 500 мм'1 при прямом вращении шпин-
деля; 3) точить поверхность 0 65 мм на длине 25 мм с
t =2 мм, S= 0,3 мм/об, п =500 мм'1 при прямом вращении
шпинделя.
Выбирают инструмент и устанавливают его в револь-
верную головку станка. Привязка инструмента: нулевая
точка выбирается с координатами z = 5 мм от торца кулач-
ка и х = 0 (т. е. на оси центров станка). Исходная точка
выбирается на длине 150 мм от нулевой точки и на диаметре
120 мм (т. е. х — 12 000 и z = 15 000), будет задана сле-
дующим набором кадров: N 0 ... N 20.
№0 М3 — задано прямое вращение шпинделя;
№ 1 М39 — задан средний диапазон частоты вращения
шпинделя;
№ 2 S 5 — задана частота вращения шпинделя п =
= 500 мин-1;
№ 3 F 30 — задана рабочая подача 0,3 мм/об;
№ 4 Т1 — задан номер инструмента (резец для черно-
вого точения);
№ 5 Z 10 100 ~ — подвод резца на ускоренном ходу
в точку 101 мм по длине, т. е. на 1 мм до детали (этот
миллиметр дается для того, чтобы, подходя на быстром
ходу по оси X, резец не задевал заготовку);
№ 6 Х7400 ~ — подвод резца на ускоренном ходу в
точку 0 74 мм;
№ 7 Z 0 — перемещение резца на рабочей подаче по
оси Z (обрабатываемая поверхность 0 74 мм);
№ 8 Х8100 — выход резца на рабочей подаче из заго-
товки вала по оси X до 0 81 мм (это делается, чтобы избе-
жать износа резца на обратном ускоренном ходу);
№ 9 Z 10 100 ~ — отвод резца на ускоренном ходу по
оси Z в начало обработки и остановка его на расстоянии
1 мм от заготовки по оси Z;
№ 10 Х6900 ~ — подвод резца на ускоренном ходу
в точку с размером 0 69 мм (следующая ступень вала);
№ 11 Z 5000 — перемещение резца на рабочей подаче
104
по оси Z. на 50 мм от нулевой точки, обрабатываемая
поверхность 0 68 мм;
№ 12 А'7500 — выход резца на рабочей подаче из
заготовки вала по оси X до 0 75 мм;
№ 13 Z 10 100 — отвод резца на ускоренном ходу по
оси Z в начало обработки на 1 мм до заготовки вала;
№ 14 Х6500 — подвод резца на ускоренном ходу в
точку 0 65 мм последней ступени вала;
№ 15'Z 7500'— перемещение резца на рабочей подаче
по оси Z до длины 75 мм от нулевой точки с обработкой
последней ступени заготовки вала;
№ 16 Х7000 — выход резца на рабочей подаче из заго-
товки вала по оси X до 0 70 мм;
№ 17 Х12 000 ~ — отвод резца на ускоренном ходу
в исходную точку по оси X;
№ 18 Z 15000 ~— отвод резца на ускоренном ходу
в исходную точку по оси Z;
№ 19 М5 — автоматический останов шпинделя;
№ 20 МЗО — конец программы.
Знак ~ означает отработку перемещений вдоль оси
на ускоренном ходу.
Поверхности деталей, окончательная обработка кото-
рых на токарном станке с ЧПУ может осуществляться
проходным или расточным контурным резцом g главным
углом в плане ф = 93° и вспомогательным углом в плане
Ф! = 27 ... 32°, относят к основным — торцовые, цилиндри-
ческие и конические поверхности, а также поверхности
е криволинейной образующей и неглубокие до 1 мм канав-
ки и выточки. Поверхности, для формообразования кото-
рых требуется режущий инструмент, отличный от контур-
ного резца, относят к дополнительным.
На токарных станках с ЧПУ обработка заготовок осу-
ществляется по следующей технологической схеме: 1) цен-
трование, если диаметр сверла меньше 20 мм; 2) сверле-
ние; 3) подрезание торца; 4) черновая обработка основных
поверхностей; 5) черновая обработка дополнительных
поверхностей; 6) чистовая обработка дополнительных
поверхностей; 7) чистовая обработка дополнительных
поверхностей, не требующих черновой обработки; 8) чисто-
вая обработка основных поверхностей (при обработке
в центрах первые три перехода нужно исключать).
На токарных станках с ЧПУ применяют резцы с много-
гранными перетачиваемыми твердосплавными пластинами
(трехгранные, ромбические, пятигранные и чашечные)
105
Рис. 3.11. Схема наружного круглого шлифования в центрах с про-
дольной подачей (а) и глубинное шлифование (б): D3 — диаметр за-
готовки до шлифования; D — диаметр детали после снятия припуска t;
Snp — продольная подача; v3 — скорость вращения заготовки; vK —
скорость круга
с механическим креплением. Использование пластин с
покрытием из карбида титана и окиси алюминия повышает
их стойкость в несколько раз. На этих станках применяют
также резцы с напаянными пластинами твердого сплава
(отрезные, канавочные и расточные). Вспомогательный
инструмент обеспечивает быструю и точную смену режу-
щего инструмента, его настройку на размер вне стайка и
регулировку положения режущей кромки.
Шлифование шеек валов. Наиболее ответственными
операциями, влияющими на конечную точность вала,
являются операции отделочной обработки основных бази-
рующих шеек вaлaj а также торцов шеек, определяющих
положение вала и деталей, расположенных на нем. Точ-
ность указанных поверхностей достигается шлифованием
как ц центрах, так и бесцентровым шлифованием. Валы
'шлифуют В центрах на круглошлифовальных станках типа
ЗК12 кругами зернистостью25П... 32П,твердостью СМ1...
СМ2.
В зависимости от диаметра вала D, его длины L и их
соотношения валы шлифуют методом продольной подачи,
глубинным методом и методом вращения, т. е. методом
поперечной подачи. Методом продольной подачи шлифуют
валы большой длины за несколько рабочих ходов с глуби-
ной резания t = 0,03 ... 0,1 мм на ход или двойной ход
стола (рис. 3.11, а).
Методом глубинного шлифования (рис. 3.11, б) обраба-
тывают шейки жестких валов при L/D < 10. Особенностью
глубинного шлифования является повышенная глубина
резания / = 0,1 ... 0,4 мм и подача S = 1 ... 6 мм/об, что
W6
позволяет обрабатывать деталь за один-два рабочих хода.
Благодаря этому метод глубинного шлифования более
экономичен.
Метод врезания используют, когда длина шлифуемой
поверхности меньше ширины В круга. Шлифование
продольной подачей и шлифование врезанием осущест-
вляют также на бесцентрово-шлифовальных станках.
Особенностью бесцентрового шлифования по сравнению
со шлифованием в центрах является большая точность
обработки, так как в этом случае не возникает погрешность
фрезерно-центровальной операции (погрешность изготов-
ления центровых отверстий), но нельзя достичь точной
концентричности (соосности) отдельных шеек вала.
3.2.3. Обработка шлицевых, шпоночных
и резьбовых поверхностей валов
Обработка шлицевых поверхностей. По кон-
струкции шлицы бывают прямобочными, эвольвентными
и других профилей. Шлицевые соединения с прямобочными
шлицами выполняют с центрированием по внутреннему d
или наружному D диаметрам и ширине шлицев В (рис.
3.12, а). При эвольвентных шлицах центрирование осуще-
ствляют по боковому профилю шлица. Качество шлицевого
в) 6)
Рис. 3.12. Схема нарезания шлицев на валах фасонными фрезами (а)
и резцовая головка шлицестрогального станка (б):
1 — заготовка; 2 —• фреза; 3 >= резец; 4 = направляющая; 5 =- корпув го-
ловки
107
вала определяется: точностью диаметральных размеров
ступеней, их соосностью, точностью ширины и шага шли-
цев, твердостью и шероховатостью центрирующих и других
поверхностей. На эти элементы устанавливают нормы
точности.
Шлицы на валах нарезают фрезерованием, строганием,
протягиванием и холодным накатыванием. Обработка
шлицев зависит от способа центрирования шлицевого
соединения, вида термообработки и серийности производ-
ства. В серийном производстве шлицы обычно нарезают на
шлицефрезерных или зубофрезерных станках червячными
фрезами методом обкатки. Таким способом нарезают шли-
цы за один-два рабочих хода в зависимости от требуемой
точности. В качестве технологических баз используют
центровые отверстия вала. У закаливаемых валов шлицы
фрезеруют после предварительного наружного шлифова-
ния, у незакаливаемых — после чистового шлифования
наружных поверхностей вала.
Нарезание прямобочных шлицев на валах в крупносе-
рийном производстве осуществляется фрезерованием фа-
сонными дисковыми фрезами с последующим шлифованием
поверхностей шлицев. Обработку выполняют на механизи-
рованных горизонтально-фрезерных станках. Заготовка
закрепляется в центрах делительной головки, установлен-
ной на столе станка. Такой метод нарезания шлицев в
3—4 раза производительнее, чем обработка на шлицефре-
зерных и зубофрезерных станках.
Прогрессивным способом получения шлицев является
также контурное шлицедолбление методом копирования
. набором фасонных резцов 3, собранных в корпусе 5 голов-
ки. Их число и профиль соответствуют числу шлицев и
профилю впадины между шлицами вала. За каждый двой-
ной ход резцы 3 сходятся к центру заготовки 1 вала на
глубину установленной подачи (рис. 3.12, б). Этим методом
можно обрабатывать сквозные и несквозные шлицы. В по-
следнем случае необходимо в конструкциях вала пред-
усмотреть канавку размером 6—8 мм для выхода стружки.
При этом шероховатость обработанной поверхности Ra =
= 2,5 ... 1,25 мкм.
Шлицепротягивание производят двумя блочными про-
тяжками одновременно двух диаметрально противополож-
ных впадин на валу с последующим поворотом вала на
угол а = 360°/г, где г — число шлицев. Блок протяжки
состоит из набора резцов, имеющих независимое радиаль-
108
ное перемещение. Этот метод позволяет обрабатывать
сквозные и несквозные шлицы.
По производительности шлицедолбление и шлицепро-
тягивание в 5—8 раз (в зависимости от размеров шлицев)
превосходят шлицефрезерование. Перспективен метод хо-
лодного накатывания шлицев, при котором их профиль
образуется пластическим деформированием роликами, рей-
ками и многороликовыми профильными головками без
снятия стружки. Уплотнение слоя металла при накатыва-
нии повышает прочность шлицевых валов. Иногда холод-
ное накатывание позволяет отказаться от термической
обработки валов и дальнейшей механической обработки
шлицев. Холодной накаткой в основном делают эвольвент-
ные шлицы.
Шлицы эвольвентного профиля с модулем до 2,5 мм
получают холодным накатыванием двумя или тремя роли-
ками. Их устанавливают по делительной окружности
предварительно обработанной заготовки с учетом упругих
деформаций технологической системы. Накатные ролики
изготовляют из высоколегированных сталей марок
X 122ФН и Х6ФН. Одним и тем же роликом определенного
модуля можно обработать валы с различным числом
шлицев. Накатыванию подвергают заготовки с НВ' не
более 220. Получаемая точность по шагу 0,01 ...0,03 мм,
накопленная погрешность по шагу 0,05 ... 0,1 мм, Ra =
— 0,63 ... 0,32 мм. В зависимости от длины шлицев произ-
водительность при накатывании в 10 раз выше, чем при
шлицефрезеровании.
Большинство термообработанных шлицевых поверх-
ностей, центрируемых по поверхности внутреннего диа-
метра, после нарезания шлицев подвергают дальнейшему
шлицешлифованию. Поверхности, образующие профиль
шлицев на валах, центрируемых по поверхности внутрен-
него диаметра, шлифуют профильным фасонным кругом
за один установ. За два установа шлифуют боковые по-
верхности шлицев двумя цилиндрическими кругами, а за-
тем шлифуют поверхность внутреннего центрирующего
диаметра профильным кругом.
По точности и производительности наилучшие резуль-
таты дает шлифование шлицев одним профильным кругом.
Шлицевые валы с центрированием по наружному диаметру
шлифуют на круглошлифовальных станках, а затем фре-
зеруют шлицы, что позволяет обходиться одним комплекс-
ным калибром — втулкой.
109
Рис. 3.13. Виды шпоночных соединений:
/ вал; 2 — шпонка
Обработка шпоночных поверхностей. Шпоночные
канавки на валах могут быть закрытыми для установки
призматических шпонок (рис. 3.13, а), открытыми для
установки призматических и клиновых шпонок с плоским
торцом (рис. 3.13, б) и сегментных шпонок (рис. 3.13, в).
Шпоночные пазы в зависимости от их формы обрабатывают
концевыми или дисковыми фрезами на обычных фрезер-
ных станках или на специальных станках (шпоночно-
фрезерных), работающих по маятниковому методу, кото-
рый осуществляется путем снятия шпоночными двух-
зубыми концевыми фрезами небольших слоев металла
за каждый ход.
В случае открытой канавки наиболее производитель-
ным методом является фрезерование дисковой фрезой.
Канавки под сегментные шпонки фрезеруют на вертикаль-
ных и горизонтально-фрезерных станках дисковой
фрезой (рис. 3.14).
Рис. 3.14. Схема фрезерования
шпонки:
I to вал; 2 * дисковая фреза
шпоночной канавки для сегментной
по
Обработка резьбовых поверхностей. Наружные резьбы
на валах в зависимости от технических условий, масштаба
выпуска и имеющегося оборудования нарезают плаш-
ками, резьбовыми резцами, гребенками, резьбовыми фре-
зами, резьбонарезными и резьбонакатными головками,
накатными роликами.
Круглыми плашками нарезают резьбы низкого класса
точности (8h ... 8g квалитет). Плашками с центрозаточен-
ными режущими кромками до высокой степени точности
можно калибровать резьбы среднего и высокого классов
точности (6g ... 4h квалитет).
Резьбовыми резцами нарезают резьбы на токарно-
винторезных станках. Так как резьбовой резец представ-
ляет собой проходной резец с углом при вершине 60°
(для нарезания метрической резьбы) или 55° (для нареза-
ния дюймовой резьбы) и имеет одну главную режущую
кромку, то нарезание резьбы осуществляется за несколько
рабочих ходов, что является неэкономным. Нарезание
резьбы резьбовым резцом осуществляют в единичном и мел-
косерийном производстве при отсутствии плашек, метчи-
ков и обработке точных резьб.
Фрезерование крепежных резьб на резьбофрезерных
станках гребенчатыми фрезами, а также крупных резьб
дисковыми фрезами осуществляют в средне- и крупно-
серийном производстве. Получаемая точность довольно
низкая, поэтому дисковыми фрезами выполняют предва-
рительную обработку.
Резьбы небольшого диаметра получают накатыванием
роликами, закрепленными в державке. Диаметр заготовки
должен соответствовать среднему диаметру нарезаемой
резьбы. Накатывание резьбы осуществляется на токарно-
винторезных станках и специальных автоматах.
Получение резьбы методом шлифования осуществляют
на резьбошлифовальных станках шлифовальным кругом,
профиль которого соответствует профилю впадины на-
резаемой резьбы.
Отделочная обработка валов. Кроме шлифования, наи-
более ответственные поверхности валов подвергают отде-
лочной обработке: притирке, суперфинишу, обкатке роли-
ками и полированию.
Притирку осуществляют притирами, на поверхность
которых наносят шлифпорошок, смешанный со смазочным:
материалом, или пасту В качестве шлифовального мате-
риала используют наждачную бумагу, электрокорунд,
111
алмазнуюттыль и т. д. Во время притирки шлифовальный
порошок смачивают керосином. Припуск на притирку
0,005 ... 0,02 мм.
Суперфиниширование применяют для обработки
наружных и внутренних цилиндрических поверхностей
с получением наименьшей шероховатости. Его производят
абразивными брусками, совершающими колебательные
возвратно-поступательные движения с большой часто-
той по поверхности вращающейся заготовки. Припуск
на суперфиниш не оставляют, поскольку процесс заклю-
чается в снятии гребешков, оставшихся от предыдущей
обработки. При этом размеры изменяются на 1—2 мкм.
При полировании происходит сглаживание поверхно-
стных неровностей, а съем металла или вовсе не имеет
места, или очень мал. После полирования поверхность
достигает зеркального блеска. Полирование осуществляют
войлочными кругами с применением электрокорундовых
микропорошков зернистостью М20 ... М14.
Обкатывание цилиндрических поверхностей роли-
ками приводит к снижению концентраций напряжений,
что повышает долговечность деталей, работающих при
знакопеременной нагрузке. В процессе обкатывания улуч-
шается также шероховатость обрабатываемой поверхности
с Ra — 5 мкм до 0,32 мкм. Погрешность формы заготовок
обкатыванием исправляется незначительно.
3.2.4. Приспособления для токарных станков
Для установки и крепления заготовок валов
.применяемые на токарных станках приспособления можно
разделить на приспособления для установки валов на
центровых отверстиях для передачи вращательного мо-
мента от шпинделя и приспособления для крепления валов
за опорные шейки.
К первой группе относят: центры, поводковые патроны
и люнеты (центры бывают: упорные, вращающиеся, повод-
ковые, плавающие, плавающе-поводковые и др.). Раз-
работаны конструкции поводковых патронов, которые
обеспечивают автоматическое крепление деталей в цен-
трах при минимальной затрате вспомогательного времени
и физической силы рабочего. В этих патронах перемещение
кулачков для зажима осуществляется с помощью сил реза-
ния, инерционных сил или энергии пневмопривода. При
обработке нежестких валов с L/D > 10 в качестве подводи-
112
мых опор используют подвижные и неподвижные люнеты,
которые крепят на каретке станка или станине.
Ко второй группе относят: самоцентрирукмцие и не-
самоцентрирующие патроны, цанговые патроны и кон-
сольные оправки для крепления валов по наружным шей-
кам. Для наружного обтачивания валов на токарных
станках наибольшее применение нашел трехкулачковый
самоцентрирующий патрон с пневмо- и гидроприводом,
а также с ручным управлением. Погрешность установки
заготовок в этих патронах достигает 0,1 мм. Цанговые
патроны, используемые при обработке валов, имеют пре-
имущества перед кулачковыми в более точном центриро-
вании заготовок (0,04 ... 0,06 мм). Они не портят зажима-
емую поверхность и не вызывают деформаций прикрепле-
нии заготовок.
3.2.5. Обработка валов в условиях ГПС
В настоящее время для обработки валов ис-
пользуют гибкие производственные системы (ГПС), со-
стоящие из оборудования с ЧПУ, управляемого от ЭВМ-.
ГПС — это несколько единиц технологического оборудо-
вания, снабженного средствами и системами, обеспечива-
ющими функционирование оборудования в автоматическом
режиме. ГПС обладает свойством автоматизированной
переналадки при переходе на производство новых деталей
в пределах заданной номенклатуры (ГОСТ 26228—85).
В ГПС кроме основных операций, связанных с обработ-
кой заготовок автоматизированы также вспомогательные
операции: доставка на рабочее место заготовок, оснастки,
режущего и измерительного инструмента, их замена
и подналадка; диагностирование технического состояния
оборудования и инструмента; автоматическая корректи-
ровка УП; планирование и управление производством
и др.
Управление ГПС осуществляется от автоматизирован-
ных систем управления (АСУ), построенных на базе ЭВМ.
АСУ выполняет: автоматическое проектирование изготов-
ляемых деталей и необходимые технологические про-
цессы, что реализуется системой автоматического проек-
тирования (САПР); планирование производства и за-
грузки оборудования, реализуемой автоматизированной
системой управления производством (АСУП); технологи-
ческая подготовка производства, в том числе подготовка
113
Рис. 3.15. ГПМ для обработки тел вращения:
J — накопитель заготовок; 2 — пульт управления; 3 — шкаф ЧПУ и электро-
автоматики; 4 и 5 — роботы, предназначенные для загрузки заготовок и вы-
грузки обработанных деталей; 6 — многоцелевой токарный станок с ЧПУ;
7 — прибор для настройки инструмента вне станка; 8 — заготовка
УП, реализуемая автоматизированной системой техно-
логической подготовки и производства и др.
По организационным признакам ГПС подразделяют
на следующие виды: гибкая автоматизированная линия
-(ГАЛ); гибкий автоматизированный участок (ГАУ); гиб-
кий автоматизированный цех (ГАЦ). ГПС является обоб-
щенным понятием, относящимся ко всем видам органи-
зационных структур и видов гибкого автоматизированного
производства.
Верхним уровнем ГПС является гибкий автоматизи-
рованный завод (ГАЗ), который состоит из отдельных
ГАЦ, состоящих из ГАЛ и ГАУ. В состав ГАЗ может
также входить и неавтоматизированное оборудование.
ГАУ и ГАЛ, имеющие в своем составе промышленные
роботы (ПР), называют роботизированными технологи-
ческими линиями илц участками.
ГАУ и ГАЛ состоят из гибких производственных
модулей (ГПМ) или отдельных единиц технологического
оборудования. ГПМ — это единица технологического обо-
114
Рис. 3.16. Схема компо-
новки ГАЛ:
1 — оборудование; 2 —
транспортная система
(конвейер)
2
Направление
патока деталей
рудования, оснащенная системой ЧПУ или каким-то
другим устройством программного управления (ПУ) и
функционирующая как самостоятельно, так и в составе
ГПС. При этом все другие функции, связанные с изготов-
лением детали, должны осуществляться автоматически.
В общем случае средства автоматизации ГПМ
(рис. 3.15) включают в себя: накопители заготовок, режу-
щего и измерительного инструмента, технологической
оснастки; устройство автоматической загрузки и выгрузки
деталей; устройство удаления стружки; устройства автома-
тизированного контроля, диагностирования состояния
оборудования и инструмента и т. д.
Совокупность единицы технологического оборудова-
ния, ПР и средств оснащения, функционирующую авто-
номно и осуществляющую многократные рабочие циклы,
называют роботизированным технологическим комплек-
сом (РТК).
ГАЛ—это ГПС, состоящая из ГПМ, РТК или дру-
гого технологического оборудования, объединенного АСУ.
Технологическое оборудование в ГАЛ располагается в со-
ответствии с принятой последовательностью технологиче-
ских операций (рис. 3.16). На ГАЛ в отличие от автомати-
ческих линий можно обрабатывать детали различных кон-
струкций, которые по технологии обработки аналогичны
ранее изготовляемым деталям.
ГАУ -—это ГПС, состоящая из ГПМ, РТК или дру-
гого оборудования, объединенных АСУ, в которой в от-
личие от ГАЛ имеется возможность изменения последова-
тельности использования оборудования, что обеспечивает
его оптимальную загрузку (рис. 3.17).
Отечественные ГПС для обработки тел вращения имеют
индекс АСВ (автоматизированные системы обработки тел
Рис. 3.17. Схема компоновки ГАУ:
I = оборудование; 2 •= отводящие конвейеры; 3 = конвейер
115
вращения), ГАУ типа АСВ предназначены для обработки
(токарной, фрезерной, сверлильной и др.) деталей типа
тел вращения (валов, фланцев и др.) в условиях средне-
серийного производства. В состав ГАУ типа АСВ входят
токарные и многоцелевые (сверлильно-фрезерные) станки
с ЧПУ. При необходимости в ГАУ включают шлифоваль-
ные, зубообрабатывающие и другие станки.
Станки одного технологического назначения выбирают
одной модели, что обеспечивает их технологическую вза-
имозаменяемость. На АСВ выполняют предварительные и
окончательные операции обработки ступенчатых и криво-
линейных наружных, внутренних, торцовых поверхно-
стей, резьбонарезание, сверление, зенкерование, разверты-
вание отверстий, фрезерование лысок, пазов, контуров
и т. д.
На ГАУ типа АСВ обрабатывают детали типа тел вра-
щения диаметром до 250 мм и длиной до 1000 мм (АСВ-20;
АСВ-21; АСВ-22; АСВ-23; АСВ-24). При обработке исполь-
Рис. 3.18, Многостаночный РТК
116
Рис. 3.19. РТК, сспащенный одним перемещающимся напольным ро-
ботом
зуют типовые процессы, основанные на типизации тех-
нологических маршрутов, способов базирования и креп-
ления заготовок; последовательности выполнения пере-
ходов; режущих инструментов и оснастки; режимов ре-
зания; приспособлений и оборудования с ЧПУ.
Для изготовления сложных деталей в ГАЛ встраивают
специализированные и специальные станки с ЧПУ (для
которых характерно ограниченное число одновременно
работающих инструментов), служащие для выполнения
точения, шлифования, накатки резьбы, фрезерования тор-
цов, центрирования и др. При переходе на обработку за-
готовки детали новой модификации производство останав-
ливают и переналаживают оборудование и системы управ-
ления. Для транспортирования заготовок в ГАЛ служат
конвейеры, являющиеся одновременно и межоперацион-
ными накопителями.
На рис. 3.18 представлен многостаночный РТК, со-
стоящий из трех токарных станков /, обслуживаемых од-
ним ПР 4 (компоновка типа робот — группа станков).
Конвейер-накопитель 3 служит для перемещения прием-
ных столов (ПС) с установленными в них заготовками.
ПС перемещаются на шаг и выводят новые заготовки на
позицию захвата ПР, а на освободившуюся позицию ПС
робот устанавливает обработанную деталь. Один раз
117
в смену оператор снимает готовые детали и устанавливает
новые заготовки в ПС. Такой конвейер является такто-
вым столом для хранения заготовок. ПР в РТК такого
типа оснащен, как правило, универсальным захватом,
имеющим широкий диапазон регулирования, что обеспе-
чивает обработку деталей широкой номенклатуры в лю-
бой технологической последовательности. Управление
РТК осуществляется от малой ЭВМ 2.
Многостаночный РТК, состоящий из шести токарных
станков с ЧПУ, обслуживаемых одним подвижным наполь-
ным ПР, показан на рис. 3.19. Заготовки валов и готовые
детали хранятся на автоматизированном складе 1. Ро-
ликовые конвейеры 2 связывают станки 5 со складом и
ОТ К. Отводные конвейеры-накопители 3 транспортируют
заготовки и готовые детали на позиции обслуживания
ПР. Специальный конвейер отводит стружку в бункер 6.
По команде ЭВМ заготовка выдается со склада и пере-
дается конвейером на каждый станок. По поступаемым
от устройств ЧПУ 4 командам ПР устанавливает заго-
товки на станки, снимает с них и устанавливает на кон-
вейер 2. Последний перемещает деталь в ОТК.
3.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШПИНДЕЛЕЙ
Заготовки шпинделей и технические требования
на них. Шпиндели (рис. 3.20) станков являются ответ-
ственными деталями, так как от них зависят не только
передача вращательного движения к заготовке или режу-
щему инструменту, но и качество обработки. Шпиндели
могут иметь сквозное и несквозное цилиндрическое от-
верстие или не иметь осевого отверстия. Поверхностями
Рис. 3.20. Шлифовальный шпиндель (а) со сменными удлинителями (б):
/ шпиндель; 2 — корпус; 3, S подшипники; 4 пружина; 6— шкнэ
118
шпинделей, служащими для установки подшипников, зуб-
чатых колес, приспособлений для крепления заготовок и
инструмента, являются цилиндрические и конические по-
верхности шеек и центрального отверстия шпинделя,
центрирующие конусы или цилиндрические пояски с опор-
ным фланцем для установки и крепления патронов.
В качестве заготовок шпинделей в зависимости от
масштаба выпуска используют поковки, стальные отливки,
прутковый материал и трубы. Для единичного и мелко-
серийного производства заготовки изготовляют из горяче-
катаного проката или поковок, полученных свободной
ковкой. Для заготовок шпинделей применяют высоко-
прочный чугун, чугун СЧ 15, СЧ 20, модифицированный
чугун, а также сталь 35XIOA, 20Х и 40Х.
В соответствии со служебным назначением шпинделя
устанавливают и технические условия для него. По точ-
ности изготовления шпиндели, как и станки делят на
пять групп Н, П, В, А, С. Важнейшими техническими тре-
бованиями для шпинделей являются точность геометриче-
ской формы и размеров шеек под подшипники, конических
поверхностей отверстия и шеек центрирующих патронов,
а также соосность подшипниковых шеек с поверхностями,
служащими для установки приспособлений или инстру-
ментов.
К шпинделям нормальной точности предъявляют сле-
дующие технические требования: 1) точность шеек под
подшипники 6-й квалитет; Ra = 0,8 ... 0,2 мм; точность
шеек под зубчатые колеса 6 ... 7-й квалитет, Ra = 1,6 ...
0,4 мкм; точность шеек, центрирующих патронов 6-й
квалитет; Ra = 0,8 ... 0,2 мкм; 2) допуск цилиндрич-
ности подшипниковых шеек 6 ... 7-й квалитет (примерно
0,5 ... 0,3 допуска на диаметральный размер); 3) допуск
конусности (формы заданной поверхности) конических
поверхностей под подшипники, поверхностей центрирую-
щих патронов, для установки центров, инструментов,
оправок и др. 6—7-й квалитет; 4) допуск соосности относи-
тельно общей оси подшипниковых шеек, шеек центрирую-
щих патронов, под зубчатые колеса, конического отвер-
стия по 6 ... 7-й квалитет (не более 0,01 ... 0,015 мм);
5) допуск торцового биения выступов шеек под подшип-
ники, зубчатых колес, центрирующих патронов (переход-
ный фланец) 7-й квалитет (0,01 ... 0,02 мм) и др.
Обеспечение этих требований осуществляется на отде-
лочных операциях (как правило, на шлифовальных),
119
которые вынелнятат’с -соблюдением- принципов постоян-
ства баз и совмещения конструкторских баз с технологи-
ческими. Например, шлифование всех наружных поверх-
ностей выполняется на пробках со шлифованием центро-
выми отверстиями, эти пробки устанавливают в отверстиях
шпинделя и до окончания обработки наружных поверх-
ностей и торцов не снимаются (постоянство баз).
Шлифование конического отверстия осуществляется
на внутришлифовальном станке с базированием шпин-
деля по подшипниковым шейкам (совмещение конструк-
торских баз с технологическими), что обеспечивает со-
осность подшипниковых шеек с коническим отверстием.
Типовой технологический процесс изготовления
шпинделя может быть разделен на семь этапов: 1) предва-
рительная токарная обработка наружных поверхностей
с базированием по центровым отверстиям; 2) предвари-
тельная обработка центрального отверстия и установка
пробок с центровыми отверстиями с двух сторон, базиро-
вание по наружным поверхностям; -3) чистовая токарная
обработка наружных поверхностей с базированием по
центровым отверстиям пробок; 4) обработка шлицевых,
резьбовых и шпоночных поверхностей; 5) закалка токами
высокой частоты подшипниковых и других поверхностей;
6) круглое шлифование наружных поверхностей с базиро-
ванием по центровым отверстиям пробок; 7) внутреннее
шлифование конического отверстия с базированием по
подшипниковым шейкам.
Основными базами шпинделя являются его опорные
шейки, но так как использовать их в качестве технологи-
ческих баз на большинстве операций не представляется
возможным, то при обработке наружных поверхностей
используют поверхности центровых отверстий пробок.
В зависимости от масштаба выпуска черновую и чистовую
обработку наружных поверхностей шпинделей произво-
дят на токарных винторезных станках, токарных много-
резцовых и гидрокопировальных станках и станках с ЧПУ
на ГПС. Обработка канавок небольшой ширины и выточек
осуществляется на гидрокопировальных станках (станки
1722, 1Б732 и др.) с помощью поперечных суппортов
прорезными резцами.
Осевые отверстия сверлят на специальных станках для
глубокого сверления. Отверстия диаметром до 80 мм свер-
лят перовыми сверлами. Через центральное отверстие
в державке сверла в зону резания подается СОЖ, кото-
120
Рис. 3.21. Перовое сверло для обработки центрального отверстия шпин-
деля (а) и схема сверления глубокого отверстия кольцевой головкой (6):
1 — заготовка; 2 — режущие пластины; 3 корпус головки; 4 —• державка
рая служит одновременно и для удаления стружки
(рис. 3.21, а). Для сверления отверстий большого диаметра
применяют специальные кольцевые головки, позволяющие
получать отверстия с сохранением керна — сердцевины
заготовки (рис. 3.21, б).
Глубокие отверстия в шпинделе сверлят обычно с двух
установов- сначала отверстия сверлят на определенную
глубину с одной стороны, а затем с другой стороны на
проход. В качестве технологических баз используют на-
ружные поверхности предварительно обточенных шеек
шпинделя. Одной шейкой шпиндель устанавливают в па-
121
трон, а другой — в люнет. Отверстия небольшого диа-
метра сверлят спиральными сверлами, а затем растачи-
вают.
Окончательное растачивание конуса в хвостовой части
шпинделя, предварительное растачивание в головной
части и подрезку торцов производят на токарных станках
с применением гидрокопировального суппорта. Эти ко-
нусные отверстия затем служат технологическими ба-
зами, в которые вставляют пробки с зацентрованными
отверстиями для дальнейшей обработки наружных по-
верхностей.
Обработку шлицевых поверхностей и шпоночных ка-
навок производят так же, как на валах. Обработку резь-
бовых поверхностей выполняют резцом на токарно-винто-
резных станках, подгоняя резьбу под готовую гайку или
на токарных станках с ЧПУ. После того как гайка на-
винчивается, ее закрепляют на шпинделе и протачивают
рабочий торец для обеспечения его перпендикулярности
к оси шпинделя. Рабочим называется торец гайки, со-
прикасающийся с закрепляемой деталью (зубчатое колесо,
промежуточное кольцо, подшипник и др.).
Шлифование наружных цилиндрических и конических
поверхностей выполняется на универсальных кругло-
шлифовальных станках и станках с ЧПУ так, чтобы с од-
ного установа прошлифовать все цилиндрические шейки
и их торцы.
Можно заменять круглошлифовальные работы токар-
ными на станках с ЧПУ. При этом используют резцы,
оснащенные сверхтвердыми синтетическими материалами
на основе алмаза и нитрида бора различных марок. Эти
материалы обеспечивают высокую скорость обработки за-
каленных поверхностей (HRC3 50 ... 60), необходимую
точность и шероховатость.Производительность в несколько
раз выше по сравнению со шлифованием. Шпиндели бы-
строходных станков подвергают балансировке в собран-
ном виде.
3.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ХОДОВЫХ ВИНТОВ
Ходовые винты станков служат для преобразо-
вания вращательного движения в поступательное прямо-
линейное перемещение с помощью сопряженной с ним гай-
ки различных деталей и узлов станка (суппортов, фарту-
ков, кареток) с заданной точностью. Равномерность пере-
122
мешения различных деталей и узлов, оказывает значи-
тельное влияние на точность обрабатываемых деталей.
Показателями качества ходовых винтов являются диа-
метральные размеры винта, точность шага резьбы, точ-
ность профиля резьбы, соосность резьбы винта и его опор-
ных шеек, точность опорных шеек, отклонение от перпенди-
кулярности опорных буртиков и оси вращения ходового
винта, износостойкость, толщина нитки резьбы. Ходо-
вые винты в зависимости от степени точности перемещения,
которую они обеспечивают, делят на пять классов: 0;
1; 2; 3 и 4. В металлорежущих станках применяют ходо-
вые винты класса 0 ... 3.
Материалы и способы получения заготовок ходовых
винтов. В качестве заготовок для ходовых винтов приме-
няют обычно пруток, отрезанный от сортового материала.
К материалу ходовых винтов предъявляют требования
высокой износоустойчивости, хорошей обрабатываемости
и состояния стабильного равновесия внутренних напря-
жений после обработки во избежание деформаций при
эксплуатации.
Ходовые винты для станков нормальной точности
(2 — 3-й класс), не подвергаемые термообработке, обычно
изготовляют из среднеуглеродистой стали А40Г с повы-
шенным содержанием серы и стали 45 с добавлением свинца,
что улучшает обрабатываемость и уменьшает шерохова-
тость поверхности. Ходовые винты прецизионных стан-
ков классов 0 и 1 изготовляют из сталей марок У10А,
У12А, ХВГ, ХГ, 18ХГТ и 40ХФА.
Профиль резьбы ходовых винтов может быть трапеце-
идальным, прямоугольным и треугольным. Наибольшее
применение находят ходовые винты с трапецеидальной
резьбой, которая выше по прочности прямоугольной и
позволяет с помощью разрезной гайки регулировать осе-
вые зазоры, возникающие вследствие износа. Нарезание
и шлифование трапецеидальной резьбы порще, чем на-
резание и шлифование прямоугольной (фрезерование резьб
с прямоугольным профилем невозможно). Однако точно-
стные характеристики прямоугольных резьб выше тра-
пецеидальных.
Обработка ходовых винтов. Основными базами ходо-
вого винта, которыми он базируется в станке, являются
его опорные шейки и опорные буртики. Исполнительной
поверхностью ходового винта является поверхность вин-
товой резьбы. Между исполнительными поверхностями
123
и основными базирующими поверхностями ходового винта
должна быть обеспечена наибольшая точность. Так как
технологическими базами при изготовлении ходовых вин-
тов являются центровые отверстия, то во избежание де-
формаций обработку всех поверхностей ходового винта
производят с применением подвижных люнетов, что оп-
ределяет особенности процесса обработки ходовых винтов.
Наружную поверхность ходового винта обрабатывают
до 5-го квалитета (поле допуска Ь5) для винтов 0; 1 и 2-го
классов; до 6-го квалитета (поле допуска h6) для ходовых
винтов 3-го класса. Винты 4-го класса обрабатывают до
6-го квалитета (h6), а также с полем допуска по наруж-
ному диаметру f7. Для получения заготовки ходового
винта прокат подвергают правке и после разрезки свер-
лят центровые отверстия сначала с одного торца, а затем
после поворота на 180° с другого.
Центровку производят на токарных станках, где одно-
временно подрезают торцы. Для создания благоприятных
условий использования подвижных люнетов после токар-
ной обработки наружных поверхностей заготовку шли-
фуют на бесцентрошлифовальных или на круглошлифо-
вальных станках в центрах. Шлифование в центрах при-
меняют для винтов классов 0; 1 и 2.
Перед нарезанием резьбы, после токарной обработки
базовых шеек, заготовку подвергают правке (винты 3-го
класса и грубее) с последующим шлифованием наружной
поверхности. Технологическими базами при этом являются
поверхности центровых отверстий. Резьбу на ходовых
винтах получают на токарно-винторезных станках. На-
- резание происходит за несколько рабочих ходов. Более
производительно выполнять предварительное фрезерова-
ние дисковыми фрезами и окончательно обработать де-
тали на токарных станках. После обтачивания и предвари-
тельного нарезания резьбы ходовые винты 0 ... 3-го клас-
сов подвергают старению для снятия остаточных напря-
жений.
Отделочную обработку резьбы производят на преци-
зионных токарно-винторезных станках 1622Б быстроре-
жущими резцами с остро заточенными гранями. Чтобы
точнее установить плоскость профиля резца по профилю
резьбы, державки резцов в поперечном сечении делают
круглыми.
Наряду с винтовыми парами скольжения применяют
винтовые пары качения, состоящие из ходового винта и
124
Рис. 3.22. Ходовой винт 3-го класса точности
гайки, сопряжение между которыми создают с помощью
шариков. Профиль винтовых канавок винта и гаек мо-
жет быть полукруглый (с шариками создается двухточеч-
ный контакт). Изготовление винтовых пар качения сходно
с изготовлением прецизионных винтов скольжения. При
изготовлении винты из стали ХВГ и ЗОХЗВА подвергают
неоднократной термической обработке для придания винту
необходимой твердости (не менее HRC3 60), износостой-
кости и длительного сохранения прочности. Для получе-
ния полукруглого и арочного профиля на окончательных
операциях обработки резьбы (резьбошлифования) шлифо-
вальные круги правят с помощью специальных приспо-
соблений.
Нарезание резьбы предусматривает четыре операции!
черновую и чистовую обработку резцом, шлифование
кругом до азотирования и после него. Типовой процесс
изготовления ходового винта из калиброванного проката,
показанного на рис. 3.22, дан в табл. 3.2.
Контроль ходовых винтов. Точность наружного диа-
метра резьбы и шеек, выполненных по 5 ... 7-му квалите-
там точности, проверяют рычажными скобами с ценой
деления 0,002 мм или калибрами-скобами. Точность шага
измеряют на специальных измерительных устройствах
125
3.2. Типовой процесс изготовления ходового винта
3-го класса
Содержание операции Технологиче- ская база Станок
Токарно-винторезная Подрезать торцы, зенкеровать и прото- чить выточки на торце Наружная поверх- ность заготовки Токарно- винторез- ный
Токарно-винторезная Проточить выточки 0 ЗОХ14 мм для захода резьбы, обточить шейку диаме- тром 28П6 с припуском на шлифование и прорезкой канавки Поверх- ности центровых отверстий То же
Круглошлифовальная Шлифовать наружные поверхности до диаметра 44,5 мм Резьбофрезерная Фрезеровать резьбу с припуском на чи- стовое точение То же » Круглошли- фовальный Резьбофре- зерНый'
Термическая Подвергнуть искусственному старению __ —
Правильная Править ходовой винт с получением ра- диального биения не более 0,1 мм Поверх- ности центровых отверстий Правиль- ный
Вертикально-сверлильная Сверлить отверстие диаметром 6 мм Наружная поверх- ность диаметром 28 мм Вертикаль- но-свер- лильный
126
Продолжение табл. 3.2
Содержание операции Техн ологнче- екая база Станок
Круглошлифовальная Шлифовать наружные поверхности в раз- мер Поверх- ность центровых отверстий Круглошли- фовальный
Контрольная Проверить радиальное биение шеек и наружного диаметра резьбы ходового винта То же —
Токарно-винторезная Точить окончательно профиль резьбы и фаски Презици- онный токарно- винторез- ный
или шагомерами, точность угла профиля — угломерами,
точность среднего и внутреннего диаметров — микроме-
трами, радиальное биение цилиндрических поверхностей —
индикаторами часового типа в центровом приспособле-
нии.
3.5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВТУЛОК, ФЛАНЦЕВ,
ШКИВОВ И МАХОВИКОВ
3.5.1. Технические требования, предъявляемые
к втулкам, фланцам, шкивам и маховикам
Эти детали имеют общие конструктивные и тех-
нологические признаки — центральное отверстие 7 ...
8-го квалитетов точности, соосные поверхности, позволяю-
щие объединить их для составления групповых техноло-
гических процессов (табл. 3.3). В зависимости от назна-
чения, размеров, годовой программы выпуска, марки
материала заготовками для них служит прокат (прутки
и трубы) и центробежное литье для втулок из бронзы и
латуни больших диаметров и сплошные заготовки для
127
3.3. Типовые процессы обработки отверстий,
соосных поверхностей и др.
Обрабатываемый элемент или техническое требование Квали- тет Ra, мкм Процесс
и 25 Сверление или растачивание
10 12,5 Сверление и растачивание (зенкерование)
Отверстие диаме- тром до 30 мм 8...9 6,3...1,6 Сверление, растачивание и развертывание (сверление, зенкерование и развертыва- ние)
7 1,6...0,4 Сверление, зенкерование (растачивание), двукратное развертывание или сверле- ние, растачивание и внутрен- нее шлифование закаленных деталей
10 12,5 Растачивание или зеякеро- вание
9 3,2 Двукратное растачивание или зенкерование
8 1,6 Зенкерование или двукрат- ное растачивание и одно- кратное развертывание, или зенкерование и протягива- ние
Отлитые или штам- пованные отвер- стия диаметром более 30 мм 7 0,8...0,4 Черновое зенкерование (растачивание), чистовое зен- керование (растачивание) и двукратное развертывание или зенкерование и протя- гивание, или протягивание без предварительной обра- ботки, или растачивание с последующим внутренним шлифованием
Сосность отверстия и наружной по- верхности, пер- пендикулярность 10 12,5 С одного установа расточить или зенкеровать отверстие и обточить наружную поверх- ность и торец
торца 8—10 3,2...1,6 С одного установа отверстие расточить или зен- керовать с последующим раз- вертыванием
128
Продолжение табл. 3.3
Обрабатываемый элемент или техническое требование- Квали- тет Ra, мкм Процесс
Соосность отвер- 7 0,8...0,4 С одного установа шлифо-
стия и наружной поверхности, пер' пендикуляр ность 6 0,8...0,2 вать отверстие, наружную поверхность и торец после токарной обработки
торца 7 0,8...0,4 Первый уста нов — в патроне
6 0,8...0,2 обработать отверстие дву- кратным развертыванием или внутренним шлифованием, одновременно шлифовать то- рец или протянуть отвер- стие; второй уста нов — на оправке с использованием отверстия детали в качестве базы шлифовать наружную поверхность и торец
втулок диаметром до 30 мм; в песчаные формы для чугун-
ных и стальных деталей больших диаметров, штамповки
с отверстиями и др.
К деталям типа втулок, фланцев, шкивов и махови-
ков предъявляют следующие технические требования:
точность отверстий 7 ... 8-й квалитеты (поля допусков
Н6, Н7, Is и К7 под подшипники); точность наружных
поверхностей, по которым базируются эти детали, 6 ...
8-й квалитеты (Ь6, кб); допуск на отклонение от цилин-
дричности и круглости поверхностей под подшипники
0,01 ... 0,02 мм; допуск на отклонение от соосности вну-
тренних и наружных цилиндрических поверхностей
(0,01 ... 0,03 мм); допуск торцового биения (допуск на от-
клонение от перпендикулярности торца) относительно
оси отверстия (наружной цилиндрической поверхности)
0,03 ... 0,05 мм.
3.5.2. Обработка втулок, фланцев, шкивов
и маховиков
Процесс изготовления втулок, фланцев, шки-
вов и маховиков, обеспечивающий выполнение перечислен-
ных требований, разрабатывают на базе типовых техноло-
гических процессов (операций) обработки отверстий, по-
5 Новиков
129
лучения соосных поверхностей перпендикулярности тор-
цов к осям отверстий и др.
Решение о том, на каких станках выполнять обработку
соосных поверхностей и торцов, зависит от квалитета их
точности, шероховатости, допусков на отклонение от соос-
ности и перпендикулярности. Например, если на токар-
ных станках нормальной точности отверстие можно обра-
ботать по 7-му квалитету путем развертывания, то наруж-
ные поверхности точнее 10-го квалитета обрабатывать
затруднительно и неэкономично. Наибольшая точность
(наименьший допуск) соосности можно получить на уни-
версальных шлифовальных станках, где с одного уста-
нова можно прошлифовать отверстия, соосные наружные
поверхности и торцы. Используя типовые технологические
процессы обработки отверстий и соосных поверхностей,
можно проектировать типовые и на их основе рабочие тех-
нологические процессы обработки деталей.
130
Пример типового технологического процесса. Условия
изготовления: типовая деталь — фланец (рис. 3.23); про-
изводство — среднесерийное; заготовка — стальная штам-
повка с отверстием.
Токарная 005 операция: обработать отверстия диа-
метрами 62IS7; 58; 54К7; наружную поверхность диа-
метром 120 мм; проточки диаметром 64x2 и 78x2 мм;
две фаски и торец диаметром 120 мм окончательно, торец
диаметром 120x80 мм с припуском на шлифование. Ста-
нок — токарный 16К20Т с ЧПУ. Приспособление -i—
самоцентрирующий трехкулачковый патрон ! с пневмо-
приводом. Базирование — по поверхности , диаметром
80 мм и торцу. Режущие инструменты — контурный; ра-
сточной и прорезной резцы, оснащенные пластинками
твердого сплава Т14К8; зенкеры диаметрами 53,8 и 61,8 мм;
развертки диаметрами 53,93; 54; 61,93 и 62 мм. Измери-
тельный инструмент — индикаторный нутромер с диапа-
зоном измерения 50—75 мм и ценой деления 0,001 или
0,01 мм; штангенциркуль ШЦ1 с диапазоном измерения
150 мм и ценой деления нониуса 0,1 мм; калибры-пробки
точностью 54К7 и 62IS7.
Токарная 010 операция: точить поверхности диаметром
80f7 и 80h6 с припуском на шлифование, торец и фаску
окончательно на токарном гидрокопировальном полуавто-
мате 1Н713. Приспособление — оправка и поводковый
патрон. Базирование — по отверстиям диаметрами 62IS7,
54К7 и торцу. Режущий инструмент — резцы, оснащен-
ные пластинками твердого сплава Т14К8. Измерительный
инструмент — штангенциркуль ШЦ1 с диапазоном изме-
рения 0—150 мм и ценой деления нониуса 0,1 мм.
Сверлильная 015 операция: сверлить три отверстия
диаметром 10x14 мм на вертикально-сверлильном станке
2Н118. Приспособление — переналаживаемый кондук-
тор с пневмоприводом. Базирование — по отверстию диа-
метром 54 К7 и торцу. Режущий инструмент — комбиниро-
ванное сверло диаметром 10x13 мм.
Шлифовальная 020 операция: шлифовать поверхности
диаметром 80f7, 80h6 и торец 0 120x80 мм окончательно
на круглошлифовальном станке ЗК12. Приспособление —
оправка и поводковое устройство. Базирование — по
отверстиям диаметром 62IS7 и 54К7. Измерительный ин-
струмент — рычажная скоба с диапазоном измерения
75 ... 100 мм и ценой деления шкалы 0,002 мм; калибры-
скобы 80f7 и 80h6.
131
Рис. 3.24. Втулка (а) и шкив (б)
а) fi)
В приведенном примере не указаны некоторые режу-
щие и измерительные инструменты, а также наладки,
используемые при обработке всех деталей группы.
Правила проектирования процессов изготовления дета-
лей типа втулок, фланцев и др.
1. Вначале на токарном станке обрабатывают точные
и другие отверстия, так как с помощью разверток можно
обеспечивать 7 ... 8-й квалитеты точности и шерохова-
тость Ra = 0,4 мкм. Затем, не меняя установа, обтачи-
вают до кулачков наружные поверхности детали с при-
пуском на шлифование, так как на токарном станке нор-
мальной точности экономично обрабатывать эти поверх-
ности не точнее 10-го квалитета, а шероховатость Ra —
= 1,6 мкм и грубее. Наиболее производительными в сред-
несерийном производстве для таких операций (обработка
внутренних, наружных и торцовых поверхностей с одного
установа) являются токарно-револьверные станки или
станки с ЧПУ, снабженные многопозиционной инструмен-
тальной головкой.
2. Выполнение остальных операций производится с ба-
зированием детали по обработанному отверстию и торцу.
Иногда предусматривают предварительную обработку
всех поверхностей. Эти операции выполняют до первой
операции (005) приведенного выше технологического про-
цесса. После этого дальнейшую обработку можно выпол-
нять в соответствии с типовым процессом.
При обработке втулок (рис. 3.24) и фланцев в массо-
вом и крупносерийном производствах целесообразно при-
менять следующий порядок: 1) зенкерование отверстия и
снятие на нем фаски на вертикально-сверлильном станке;
2) протягивание отверстия на горизонтально- или верти-
кально-протяжном станке. Если фланец имеет глухое
132
или коническое отверстие, то оно обрабатывается разверт-
кой. У втулок, запрессованных в корпус, оставляют при-
пуск под окончательную обработку отверстия.
3. Предварительное обтачивание наружной поверх-
ности, подрезку торцов и снятие наружных фасок делают
на токарном многорезцовом полуавтомате. На этой опе-
рации заготовку базируют по центральному отверстию
на консольной или на центровой разжимной оправке.
4. Чистовое обтачивание наружной поверхности де-
лают на токарном или многорезцовом полуавтомате. На
последующих операциях выполняют снятие фасок с про-
тивоположного торца, сверление смазочного отверстия 1
(см. рис. 3.25, а), обработку смазочных канавок 2 и шлифо-
вание наружной поверхности втулки (фланца).
В станкостроении для обработки деталей типа втулок,
фланцев наиболее часто используют: токарные станки
(токарно-револьверные, токарные с ЧПУ), горизонталь-
ные и вертикальные полуавтоматы и автоматы, сверлиль-
ные станки (вертикально-сверлильные, сверлильные
с ЧПУ, радиально-сверлильные, настольно-сверлильные),
расточные станки (координатно-расточные), протяжные
(горизонтально- и вертикально-протяжные), внутришлифо-
вальные и универсально-шлифовальные, хонинговальные,
притирочные и др.
Обрабатывать отверстия и соосные наружные поверх-
ности, а также торцы в среднесерийном производстве наи-
более производительно на токарно-револьверных станках
и станках 16К20, 16К20ФЗ и РТ725ФЗ с ЧПУ. Эти станки
снабжены револьверными (резцовыми) головками, на ко-
торых устанавливают комплект режущих инструментов
для обработки максимального числа внутренних и на-
Рис. 3.25, Втулка (а) и маховик (б)
133
Токарю
Рис. 3.26. Карта наладки револьверной операции
N Содержание перехода. t, мм 5, нм/aS HfHUU л, ПШГ1 Л7, паи
1 Обработать под. ©,ф,ф г 0,5 150 290 0,35
2 зеихеообать отд- ф,ф 7,5 0,5 87 290 8,26
3 Ч- Развернуть отд, © 0,125 0,8 Б8 194 6,93
— 68 199 0,93
5 Точить под. Ф,Ф,® — — — : 199 8,1
S Переустановить оетапь — — __ —
7 Тачать под. Ф,Ф,Ф — - — — —
Рис. 3.27. Схема токарно-многорезцовой наладки:
1 — резцы; 2 — резцедержатель; 3 — винты; 4 — кулачок; 5 — основание,
кулачка; 6 — сухари; 7 — ось; 8 — рычаг; 9 — корпус патрона; 10 — пере-
ходной фланец; 11 — шпиндель; 12 — тяга; 13 — гайка; 14 — сферическая
головка винта; 15 — качающаяся втулка; 16 — упорный центр; 17 — оправка
ружных поверхностей детали в заданной последователь-
ности .
На рис. 3.26 приведена карта наладки (эскизов) ре-
вольверного станка при обработке отверстия по 7-му квали-
тету точности, торнов, наружной поверхности, фасок и
проточек. Деталь установлена в самоцентрирующем па-
троне с пневмоприводом. На этой операции отверстие 2
обрабатывают окончательно, торец 3 обработан с одного
установа с отверстием, что обеспечивает его перпендику-
лярность к оси отверстия, торец 1 и наружная поверх-
ность обработаны предварительно. Их обработка выпол-
нена на втором установе, что не обеспечивает ни соос-
ности наружной поверхности с отверстием, ни перпенди-
кулярности торца 1 к оси отверстия, которое уже обрабо-:
тано окончательно. Инструменты закреплены в револь-
верной головке и резцедержателе. Для окончательной1
обработки торца и наружной поверхности можно ис-
пользовать многорезцовый полуавтомат, на который де-
таль устанавливается на оправке без зазора.
Пример наладки многорезцового полуавтомата
(рис. 3.27). Согласно ГОСТ 3.1104—74 на эскизах размеры
135
обрабатываемых поверхностей условно нумеруют араб-
скими цифрами. Номера проставляют в окружностях
диаметром 6 ... 8 мм и соединяют с размерной линией.
При этом размеры и предельные отклонения обрабаты-
ваемой поверхности в содержании операции (перехода)
не указываются.
Обработка отверстий во втулках, маховиках и шкивах.
Тонкое растачивание отверстий характеризуется малой
глубиной резания (0,05 ... 0,3 мм), небольшими подачами
(0,02 ... 0,12 мм/об) при высокой скорости резания 120 ...
1000 м/мин). Обработку осуществляют алмазными рез-
цами, оснащенными пластинками из твердого сплава,
а также резцами с режущей частью из эльбора, компо-
зита или гексанита. Такое растачивание обеспечивает
точность обработки по квалитету #6 ... Н7 с Ra —
= 0,1 мкм и отклонениями от правильной геометрической
формы (овальность, конусообразность) не более 0,003 ...
0,005 мм.
Отверстия в массовом, крупносерийном и среднесерий-
ном производстве обрабатывают протягиванием, с помощью
которого получают цилиндрические, шлицевые, квадрат-
ные, шестигранные, а также шпоночные канавки. Для
большей производительности перед протягиванием от-
верстия должны быть предварительно расточены или зен-
керованы. Однако протягивание цилиндрических отвер-
стий возможно в заготовках с литым или штампованным
отверстием, для чего используют круглые протяжки,
обеспечивающие точность размеров по 7-му квалитету
и Ra — 0,4 мкм.
Для выполнения калибровочных операций применяют
прошивки, шарики и другие инструменты, которыми ра-
ботают с помощью пресса. Станки, применяемые для про-
тягивания, делят на горизонтальные и вертикальные, На
протяжных станках заготовку устанавливают на жесткой
или шаровой опоре. На жесткой опоре устанавливают за-
готовку, торец которой перпендикулярен оси протягивае-
мого отверстия. Если торец не обработан, то заготовку
устанавливают на шаровой опоре, для компенсации от-
клонением от перпендикулярности торца к оси отверстия.
Шаровая опора, конструкция которой представлена на
рис. 3.28, а, обеспечивает совмещение оси отверстия заго-
товки с осью (направлением движения) протяжки.
Одновременное протягивание нескольких надетых на
протяжку заготовок повышает производительность станка.
136
Рис. 3.28. Нормализован-
ные приспособления для
протягивания:
а — приспособление со
сферической самоустанав-
ливающейся опорой, приме-
няемое для протягивания
отверстий: сферическая по-
верхность (/), опора (2) и
шайба (3), сменная втулка
(4), винты для крепления
шайбы (5); б — приспособ-
ление для установки -дета-
лей при протягивании в них
шпоночных пазов: 1 — опо-
ра; 2 — заготовка; 3. — про-
кладка; 4 — направляю-
щая втулка: 5 — винт; 6 —
направляющий паз
5
Для протягивания шпоночных канавок используют оп-
равки для базирования заготовки по отверстию и торцу.
Шпоночная протяжка (рис. 3.28, б) устанавливается
в пазу 6.
Шлифование отверстий. На отделочной операции при
обработке отверстий используется внутреннее шлифова-
ние, обеспечивающее 6 ... 7-й квалитеты точности и шеро-
ховатость Ra = 0,16 ... 0,32 мкм.
Существуют три способа внутреннего шлифования:
1) шлифование отверстия во вращающейся заготовке;
2) шлифование отверстия в неподвижной заготовке (пла-
нетарное шлифование); 3) шлифование отверстия без
крепления заготовки в патроне (бесцентровое шлифова-
ние).
Первый способ имеет наибольшее распространение
при обработке отверстий в небольших по размерам заго-
товках (до 400 ... 500 мм), а второй — при шлифовании
отверстий в деталях, которые сложно закрепить в патроне
станка. При втором способе заготовку устанавливают
на стол станка, а шпиндель шлифовального круга по-
мимо вращательного движения (скорость резания) имеет
и планетарное движение со скоростью, соответствующей
скорости вращения заготовки при шлифовании. В обоих
137
Рис. 3.29. Схема финишной обработки отверстий:
а внутреннего бесцентрового шлифования; б —• раскатки отверстий: 1
ролики; 2 оправка раскатки
случаях осуществляется продольная подача шлифоваль-
ного круга вдоль оси шлифуемого отверстия и попереч-
ная на глубину резания.
Диаметр круга при внутреннем шлифовании состав-
ляет 0,7—0,9 диаметра шлифуемого отверстия. Для вну-
треннего шлифования необходимо выбирать более мягкие
круги, чем в аналогичных условиях при наружном шли-
фовании.
При внутреннем бесцентровом шлифовании заготовку 2
(рис. 3.29, а), представляющую деталь типа кольца, уста-
навливают между поддерживающими роликами 1 и 3
и ведущим роликом 4. Вращающийся шлифовальный круг 5
осуществляет радиальную подачу на глубину шлифова-
ния, одновременно имея возможность перемещаться в про-
дольном направлении относительно заготовки.
Хонингование отверстий. Хонингование является ви-
дом отделочной обработки отверстий. Инструмент—хон —
представляет собой цилиндр, вдоль образующих которого
расположены четыре—шесть абразивных брусков. Вну-
три цилиндра смонтирован конический стержень, с по-
мощью которого абразивные бруски раздвигаются до
нужного положения, компенсируя износ при обработке.
Шпиндель сообщает хонинговальной головке одновре-
менно вращательное и возвратно-поступательное движе-
ние в отверстия заготовки. При этом хон абразивными
138
брусками сглаживает поверхность обрабатываемого от-
верстия и доводит его до нужного размера и шерохова-
тости. Точность отверстия после хонингования соответ-
ствует 6 — 7-му квалитету с Ra = 0,2 ... 0,05 мкм.
При хонинговании могут быть исправлены погрешности
формы отверстия (конусообразность, овальность и бочко-
образность), если они остались после предыдущей обра-
ботки (шлифования, развертывания и расточки). Припуск
под хонингование составляет 0,01 ... 0,05 мм. При хо-
нинговании отверстий применяют СОЖ, составленные из
смеси керосина (90 %) и масла (10 %).
Притирка — способ отделкй отверстий вращающимся
притиром. Отверстия притирают с целью уменьшения
шероховатости обрабатываемой поверхности до Ra =
— 0,05 мкм и менее и повышения точности размеров и
формы поверхности (4-й квалитет и точнее). Притир для
обработки отверстий представляет собой втулку, имею-
щую с одной стороны прорезь. Во время притирки втулка
вращается на оправке. При этом заготовке сообщают мед-
ленное прямолинейно-возвратное движение. Притирку
производят мелким абразивным порошком, смешанным
с маслом. Притирку отверстий применяют в единичном
и мелкосерийном производстве.
Обработка отверстий без снятия стружки. Она про-
изводится калиброванием с помощью проглаживающих
прошивок (шариков) и раскатыванием. Стальные, зака-
ленные и отшлифованные ролики, имеющие бочкообраз-
ную форму, применяют для раскатывания отверстий
(рис. 3.29, б). Десять — двенадцать роликов вращаются
вокруг оси в обойме. При этом ролики могут вращаться
как вокруг своих осей, так и вокруг оси раскатываемого
отверстия. Раскатывание производится за несколько двой-
ных ходов вдоль оси заготовки, и поэтому достичь не-
обходимую точность возможно, регулируя число двойных
ходов. Раскатывание производят при обильной подаче
СОЖ. Раскатывание применяют главным образом при
обработке заготовок из вязких металлов (когда другие
методы отделки не применимы).
3.5.3. Балансировка шкивов и маховиков
Для уравновешивания шкивов и маховиков
производят их балансировку. Неуравновешенность де-
талей может быть следствием неоднородности материала,
139
Рис. 3.30. Балансировка детали:
а — статическая балансировка при смещении центра тяжести детали; б -=»
динамическая балансировка при действии неуравновешенных масс тела, при-
веденных к паре сил
погрешностей обработки деталей, неточности сборки из-за
перекосов или смещения сопряженных деталей, наличия
отверстий и т. д. Неуравновешенность массы вращаю-
щихся деталей приводит к неправильной работе машины.
Различают статическую и динамическую неуравнове-
шенность. Статическая неуравновешенность возникает
при смещении центра тяжести детали (сила Р) относительно
оси ее вращения (на величину ~) (рис. 3.30, а). Такой
вид неуравновешенности характерен для деталей неболь-
шой длины I при значительном диаметре d, когда для устра-
нения неуравновешенности применяют балансировку, ко-
торая заключается в нахождении величины и направле-
ния неуравновешенности и компенсации этой неуравнове-
шенности путем снятия или добавления металла в соот-
ветствующем месте детали. После балансировки не до-
пускается механическая обработка детали за исключе-
нием полирования или суперфиниширования.
Статическую балансировку осуществляют следующим
образом (рис. 3.30, б): балансируемую деталь / плотно
насаживают на шлифовальную оправку 2, концы которой
опираются на горизонтально расположенные ножи 3,
которые закалены и точно прошлифованы. Длину призм
выбирают такой, чтобы деталь могла сделать не менее
двух оборотов.
В случае неуравновешенности «тяжелая» сторона А
детали будет стремиться занять наиболее низкое положе-
ние. Закрепляя груз массой Q на противоположной сто-
роне детали, можно уравновесить деталь. Вместо прикреп-
ления груза, можно удалять металл с тяжелой стороны.
Масса Qi части детали, которую необходимо снять
на расстоянии г от оси вращения,
Qi = Qrjr* (50)
140
где Q — масса детали; гх — смещение центра тяжести;
г2 — радиус детали.
Динамическую балансировку производят на деталях
большой длины, работающих на больших скоростях.
3.5.4. Приспособления для обработки втулок,
фланцев, шкивов и маховиков
Основными видами установочно-зажимных при-
способлений для установки и крепления деталей (глав-
ным образом за наружные поверхности) являются па-
троны двух-, трех- и четырехкулачковые самоцентри-
рующие и несамоцентрирующие, цанговые патроны, мем-
бранные патроны, патроны с гидропластмассой, патроны
с самоустанавливающимися зажимными элементами,
с пневматическим, гидравлическим и электромеханиче-
ским, а также ручным приводами.
Кулачковые патроны применяют для установки и за-
жима деталей. Широкое применение нашли трехкулачко-
вые патроны с механизированным приводом перемеще-
ния кулачков: рычажные, рычажно-винтовые, рычажно-
клиновые и клиновые.
На рис. 3.26 показан трехкулачковый рычажный само-
центрирующий патрон. Зажим заготовки происходит,
когда винт 1, соединенный тягой со штоком пневмопривода,
установленного на левом конце шпинделя, перемещается
влево совместно со втулкой 2. Это вызывает поворот ры-
чагов 3 (3 шт.) вокруг оси 4 по часовой стрелке. Движе-
ние рычагов через сухари 5 передается на кулачки 6,
которые перемещаются к центру. Затем происходит за-
жим заготовки детали.
Цанговые патроны применяют для зажима калибро-
ванных прутков разного профиля, обрабатываемых на
револьверных станках и автоматах, а также для зажима
тонкостенных заготовок на револьверных и шлифоваль-
ных станках. В цанговых патронах центрирование и за-
жим прутка или деталей цангой производят осевой си-
лой Q на штоке механизированного привода патрона.
Различают несколько видов цанговых патронов
(рис. 3.31, а, в). Цанги (рис. 3.31, д) изготовляют стремя —
шестью лепестками (рис. 3.31, а). Более точное центриро-
вание (0,01 ... 0,005 мм) обеспечивают цанги с нечетным
числом лепестков. Цанги работают удовлетворительно
при незначительных отклонениях установочного диа-
141
Рис. 3.31. Цанговые патроны:
а — с выбиваемой цангой; б — с выдвижной цангой; в — с неподвижной цан»
гой; г — формы отверстий цанг; д — цанга
метра зажимаемых заготовок. Обычно это отклонение при-
нимают в пределах 0,05 Vd, где d — диаметр зажимаемой
заготовки.
Угол конуса а в цангах выбирают в зависимости от
конструкции и требуемой точности приспособления, точ-
ности базовой поверхности зажимаемой заготовки и на-
значения цангового механизма. Размеры цанг нормализо-
ваны. Для зажима в цанговом патроне прутков разных
диаметров и форм к нему прилагается комплект сменных
цанг. Базовую поверхность заготовок или прутков, за-
жимаемых в цангах, обрабатывают по квалитетам точ-
ности Н6 ... Н9. Цанги изготовляют из углеродистых и
.легированных сталей.
Мембранные патроны применяют для точного центри-
рования и зажима заготовок, обрабатываемых на токар-
ных и шлифовальных станках. В мембранных патронах
заготовки устанавливают по наружной или внутренней
поверхности. Базовые, поверхности деталей должны быть
обработаны по 6 ... 8-му квалитетам. Эти патроны обес-
печивают центрирование деталей с точностью 0,004 ...
0,007 мм. Кулачки патронов изготовляют из стали 65Г,
30Х7С с закалкой до твердости HRCg40 ... 50.
На рис. 3.32, а показан мембранный патрон 2. На зад-
нем конце шпинделя установлен пневматический привод
патрона. При подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр
поршень со штоком I и тягой 1 перемещается вправо в осе-
вом направлении, воздействуя на мембрану 3 (рис. 3.32, б).
142
Рис. 3.32. Мембранный
патрон
Вследствие деформации упругой мембраны кулачки 5,
выполненные как единое целое с мембраной, разжимают
заготовку 4. Крепление заготовки происходит под дей-
ствием упругих сил мембраны. При отводе штока влево
заготовка оказывается зажатой. Для установки заго-
товки с базированием по отверстию применяют оправки.
Отверстие в этом случае должно быть обработано по 7—
8-му квалитетам точности, а оправки — по 5—6-му.
Оправки бывают консольные и центровые с пневмо-
приводом и ручным зажимом. В зависимости от конструк-
ции оправок на них можно обрабатывать только наружную
поверхность; наружную поверхность и один торец; на-
ружную поверхность и два торца.
На рис. 3.33, а показана гладкая оправка, на цилин-
дрической части корпуса которой установлена заготовка 3.
Тяга 6, закрепленная на штоке пневмоцилиндра, при пере-
мещении вдоль оси по стрелке своей головкой 5 нажимает
на шайбу 4 и прижимает заготовку к буртику 2 корпуса
оправки, имеющей конический хвостовик 1. Использова-
ние такой оправки обеспечивает возможность обработки
Рис. 3.33. Гладкая (а) и с разрезной втулкой (б) оправки для обработки
заготовок с центральным отверстием
143
Рис. 3.34. Центровая оправка
для обработки наружной поверх-
ности
Рис. 3.35. Шпиндельная шлице-
вая оправка для обработки на-
ружной поверхности и одного
торца
лишь наружной поверхности. Кроме того, заготовка
должна иметь обработанные и параллельные торцы.
На рис. 3.33, б показана разжимная оправка с раз-
резной конической втулкой 7, на которой устанавливают
и зажимают заготовку. Зажим и отжим детали на оправке
производят механизированным приводом с помощью
тяги 6 с головкой 5 и шайбой 4. Разжимные и цанговые
оправки подобной конструкции применяют при обработке
наружной поверхности и правого торца детали. Диаметр
головки d должен быть меньше диаметра отверстия де-
тали.
На рис. 3.34 показана схема токарной обработки на-
ружной поверхности и двух наружных фасок у заготовки 4
с использованием центровой оправки 1 с шайбой 2 и
гайкой 3. Условно по-
Рис. 3.36. Консольная оправка
с тарельчатыми пружинами
казаны передний плава-
ющий центр 1, поводко-
вое устройство 11 и зад-
ний вращающийся центр
III.
На рис. 3.35 пока-
зана схема токарной об-
работки наружной и
торцовых поверхностей,
а также внутренней
фаски заготовки 2 на
шпиндельной шлицевой
144
оправке 1. Направле-
ние перемещения резца
при обработке поверх-
ностей показано на
рис. 3.34 и 3.35 стрел-
ками. Оправки с та-
рельчатыми пружинами
применяют для точного
центрирования (0,02 ...
... 0,03 мм) и зажима
по внутренней и наруж-
ной цилиндрической по-
верхности заготовок.
На рис. 3.36, а по-
казана консольная оп-
Рис. 3.37. Оправка для обра-
ботки наружной поверхности и
двух торцов
равка с тарельчатыми пружинами, служащая для обра-
ботки наружной поверхности и одного торца. Она со-
стоит из корпуса 7, упорного кольца 2, пакета тарель-
чатых пружин 6, нажимной втулки 3 и тяги 1, соединен-
ной со штоком пневмоцилиндра. При перемещении тяги
она головкой 4 и втулкой нажимает на тарельчатые пру-
жины. Пружины выпрямляются, их наружный диаметр
увеличивается, а внутренний уменьшается, и заготовка
5 центрируется и зажимается.
На рис. 3.37 показана схема токарной обработки на-
ружных и торцовых поверхностей заготовки 2 на центро-
вой оправке /. Деталь на оправку запрессовывается.
Стрелками показаны направления перемещения резцов
при обработке. Вращение оправке передается поводко-
вым устройством 3.
Оправки (патроны) с гидропластмассой обеспечивают
точное центрирование. Действие оправок и патронов
с гидропластмассой основано на деформации упругой
тонкостенной втулки 6 (рис. 3.38). Деформация втулки
Рис. 3.38. Оправка с гидро-
пластмассой
145
6)
Рис. 3.39. Приспособления и вспомогательный инструмент для револь*
верных станков:
а — держатели для наклонного крепления резцов; б — переходные разрезные
втулки; в — держатель для расточных резцов
происходит под действием гидропластмассы 7, находя-
щейся под давлением, создаваемым плунжером 4. На плун-
жер давление передается посредством рычага 3, нижний
конец 1 которого соединен со штоком 2 пневмоцилиндра,
установленного на заднем конце шпинделя, за счет де-
формации втулки 6 крепится заготовка 5. Посадочные от-
верстия деталей должны быть обработаны с точностью
7—8-го квалитета.
При работе на револьверных станках, полуавтоматах
и автоматах используется широкая номенклатура вспомо-
гательных приспособлений, расширяющая технологиче-
ские возможности этих станков и позволяющая увеличить
число одновременно работающего инструмента, так как
это сокращает рабочий ход суппорта и увеличивает про-
изводительность. При обработке на револьверных стан-
ках используют державки различной конструкции: нак-
лонного крепления резцов квадратного и круглого сече-
ния, крепления резцов и сверл (рис. 3.39, а); переходные
146
втулки (рис. 3.39, б) диаметрами Dud (изготовляют по
7—6-му квалитетам точности), переходные/втулки с ко-
нусом Морзе, держатели расточных резцов., (рис. 3.39, в),
держатели для закрепления нескольких резцов. К вспомо-
гательному инструменту относятся также нерегулируе-
мые и регулируемые упоры для установки заготовки
на станке в определенном положении.
При работе на токарных полуавтоматах и автоматах
применяют вспомогательный инструмент и приспособле-
ния для обточки шаровых поверхностей и фасонной об-
работки, приспособления для сверления, нарезания
резьбы, фрезерования пазов, а также для поперечного
фрезерования , и нарезания шлицев.
3.5.5. Контроль точности втулок, фланцев,
шкивов и маховиков
Точность отверстий 6—8-го квалитетов таких
деталей измеряют индикаторными нутромерами С ценой
деления 0,01 ... 0,002 мм. Для контроля отверстий ис-
пользуют калибры-пробки. Допуск на отклонение от ци-
линдричности и круглости отверстий проверяют индикатор-
ным нутромером путем измерения в трех точках равно-
мерно расположенных по длине отверстия, а в каждой
точке — в двух взаимно перпендикулярных положениях
(допуск круглости).
Радиальное и торцовое биения наружных поверхностей
втулок, фланцев, шкивов и маховиков проверяют индика-
тором с ценой деления 0,01 ... 0,002 мм. Деталь устанав-
ливают на оправке без зазора, а оправку — в центровом
приспособлении, в котором находится индикатор. Точ-
ность размеров наружных поверхностей, выполненных
по 6 ... 8-му квалитетам, измеряют рычажными скобами
и микрометрами с ценой деления 0,002 ... 0,005 мм. Со-
осность наружных поверхностей относительно отверстий
измеряют как радиальное биение.
Шкивы изготовляют с одним или несколькими ручьями,
которые требуют точной обработки. Поэтому при контроле
шкивов определяют точность размеров ручьев, радиаль-
ное биение ручья относительно базирующего отверстия,
допуск перпендикулярности оси ручья к оси базирующего
отверстия. Определяются также биение наружной по-
верхности шкива относительно базирующего отверстия
и динамическая уравновешенность.
147
Пример наладки гидрокопировального или многорез-
цового станка
Содержание работы: по данному чертежу и типовому
процессу обработки оформить операционную карту и
произвести наладку токарного станка с гидрокопироваль-
ным суппортом или многорезцового станка для обработки
ступенчатого вала.
Цель работы: изучить приемы наладки станка с гидро-
копировальным суппортом или многорезцового станка для
обработки ступенчатого вала, а также изучить методику
оформления операционной карты и эскиза наладки.
Оборудование: токарный станок с гидрокопироваль-
ным суппортом или гидрокопировальный или многорез-
цовый полуавтомат 16К20, 1Е713, 1Н708 или 1Н720;
патрон самоцентрирующий трехкулачковый с оснасткой:
вращающийся центр (Морзе 5), заготовка — прокат круг-
лый (0 60, I — 300 мм, 2 шт.); проходные резцы с много-
гранной перетачиваемой пластиной; штангенциркуль
ШЦ11 (диапазон измерения 0 ... 250 мм, 2 шт.); ключи
гаечные (комплект); чертеж заготовки (6 шт.); операцион-
ная карта (30 шт.); учебные и справочные пособия.
Последовательность выполнения работы: по чертежу
детали и описанию операций заполнить операционную
карту и по ней выполнить наладку станка.
1. На гидрокопировальном станке:
а) на станке с гидрокопировальным суппортом уста-
новить заготовку в патроне и поджать центром, обеспе-
чив необходимый вылет заготовки (длина обработки
+ 20 мм). Прикрепить заднюю бабку к станине и снять
заготовку без отвода заднего центра;
б) включить гидрокопировальный суппорт и подвести
его в крайнее положение «на себя», т. е. к рабочей зоне;
в) закрепить суппорт в крайнем правом положении
(около острия заднего центра);
г) установить и закрепить копир так, чтобы наконеч-
ник рычага следящего устройства касался начала (пра-
вой стороны) копира;
д) отвести копировальный суппорт в крайнее положе-
ние «от заготовки»;
е) установить заготовку и закрепить как в п. а;
ж) установить частоту вращения и подачу согласно
операционной карте;
з) отвести резец с гидрокопировальным суппортом
с помощью рукоятки поперечного суппорта на расстоя-
148
ние, равное радиусу заготовки + 5 мм;
и) осторожно подвести гидрокопировальный суппорт
с резцом к заготовке (после остановки копировального
суппорта подвести поперечным суппортом резец к заго-
товке и, убедившись, что наконечник следящего устрой-
ства находится в начале копира, подать резец на требуе-
мую глубину резания);
к) включить шпиндель и продольную подачу (обтачи-
вание производят до момента выхода резца за границу
заготовки, а затем суппорт с резцом переводят в началь-
ное положение, устанавливают новую глубину резания и
продолжают обтачивание, пока не будут обработаны все
ступени согласно заданию).
2. На многорезцовом токарном станке:
а) устанавливают эталонный валик в центрах и закреп-
ляют заднюю бабку;
б) подводят продольный суппорт в крайнее положе-
ние «детали»;
в) устанавливают резцы в резцедержателях так, чтобы
режущие кромки каждого резца соприкасались с эталон-
ным валиком, торцом буртика и наружной поверхностью
обрабатываемой ступени, затем слегка закрепляют резцы;
г) снимают эталонный валик и окончательно закреп-
ляют резцы;
д) устанавливают ступенчатую заготовку и закреп-
ляют;
ж) устанавливают требуемую частоту вращения и по-
дачу согласно операционной карте;
з) осторожно в ручном режиме подводят суппорт с рез-
цами к заготовке и убеждаются в отсутствии удара рез-
цов о заготовку;
и) производят пробное обтачивание, а при необходи-
мости корректировку положения резцов в радиальном и
осевом направлениях;
к) после обработки производят измерение заготовок
и устанавливают их пригодность.
3.6. ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Типизация и группирование зубчатых колес.
Цилиндрические зубчатые колеса служат для передачи
вращательного движения между валами в параллельными
и перекрещивающимися валами. Различают силовые зуб-
чатые передачи, служащие для передачи крутящего мо-
149
мента с изменением частоты вращения валов и кинемати-
ческие передачи, служащие для передачи вращательного
движения между валами при малых значениях крутящего
момента.
Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с пря-
мыми и косыми зубьями. В зубчатой передаче с перекре-
щивающимися осями применяют колеса с криволинейными
зубьями.
ГОСТ 1643—81 установлено 12 степеней точности зуб-
чатых колес (в порядке убывания точности): 1, 2, ....
11, 12.
Конструкция зубчатых колес связана с их служебным
назначением. По технологическим признакам зубчатые
колеса принято делить на пять типов:
тип I — одновенцовые (рис. 3.40, я) с большой дли-
ной базового отверстия I (отношение l/D > 1). При изго-
Рис. 3.40. Основные типы зубчатых колес
150
Рис. 3.41. Пятна контакта при бочко-
образной форме зуба
товлении этих колес в качестве
технологических баз используют
поверхность отверстия и боль-
ший торец;
тип II — многовенцовые (рис.
3.40, б), которые также имеют со-
отношение l/D > 1 (базирование
при изготовлении такое же, как
и колеса I типа);
тип III — одновенцовые (рис. 3.40, в) колеса типа дис-
ков, у которых отношение l/D < 1. Технологическими ба-
зами при обработке таких колес являются больший торец
(установочная база) и поверхность отверстия (опорная
база);
тип IV — венцы (рис. 3.40, г), которые после обра-
ботки насаживаются и закрепляются на ступице колеса
и вместе с ней образуют одновенцовые или многовенцовые
зубчатые колеса;
тип V — зубчатые колеса-валы (рис. 3.40, д), которые
имеют большую длину. Технологическими базами при
их обработке являются поверхности центровых отверстий.
Наибольшее распространение получили зубчатые ко-
леса 5 ... 8-й степеней точности, для которых рекомен-
дуется частота вращения 2,5 ... 40 м/с. Зависимость сте-
пени точности, параметра шероховатости Ra, частоты вра-
щения и величины пятна контакта зуба (1г и /) (см. на
рис. 3.41) показана в табл. 3.4. ;
3.4. Зависимость степени точности, Ra, частоты вращения
и величины пятна контакта зуба зубчатого колеса
Частота вращения, м/с Степень точности Ra, мкм Пятно контакта, %, не менее
по высоте /г по длине /
До 2,5 8 2,5—1,25 40 50
2,5—6 7—8 1,25—0,63 45—40 50—60
6—16 6—7 1,25—0,63 45—50 60—70
16—40 5—6 0,63—0,32 50—55 70—80
151
3.5. Требования по торцовому биению заготовки
зубчатого колеса, мкм, обработанной до зубонарезания
Степень точности колеса Радиус колеса, мм
50 100 150 200
5 10 20 30 40
6 15 30 45 60
7 20 40 60 80
8 25 50 75 100
Допуски на изготовление зубчатых колес задают в за-
висимости от степени точности по ГОСТ 1643—81. До-
пуск на накопленную погрешность шага Fp по зубчатому
колесу с диаметром делительной окружности 80—120 мм
и модулем 1—6 мм для 5-й степени точности — 22 мкм,
для 6-й — 34 мкм, для 7-й — 48 мкм, для 8-й — 67 мкм.
Допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr
колеса с диаметром делительной окружности 50—125 мм
и модулем 3,5—6 мм для 5-й степени точности — 19 мкм,
для 6-й — 30 мкм, для 7-й — 42 мкм, для 8-й — 53 мкм.
При изготовлении зубчатых колес высокой степени точ-
ности важно обеспечить заданное отклонение от перпенди-
кулярности торца зубчатого колеса к оси его центрального
отверстия до зубонарезания. В табл. 3.5 приведены требо-
вания к торцовому биению заготовок зубчатых колес
после их токарной обработки до нарезания зуба.
Биение окружности выступов для колес диаметром
-50—200 мм не более 15 ... 30 мкм (6—7-я степень точности).
Биение по торцам колес перед окончательным шлифова-
нием зубьев для 5-й степени точности — не более 3 мкм,
для 6-й — 5 мкм. Точность базового отверстия, достигае-
мая до нарезания зуба, соответствует 7-му квалитету,
а для прецизионных колес 5—6-й степеней точности
5—6-му квалитету.
Материал и методы получения заготовок зубчатых
колес. Зубчатые колеса изготовляют из конструкционных
сталей марок 45 и 50, легированных сталей марок 40Х,
18ХГТ, 12ХНЗА, синтетических материалов (текстолит,
нейлон), серого чугуна и бронзы.
Заготовками для стальных зубчатых колес являются
штампованные поковки и горячекатаный прокат. Цилин-
дрические колеса диаметром до 50 мм и плоские колеса
152
без ступицы диаметром до 65 мм изготовляют из круглого
горячекатаного проката, а цилиндрические колеса диа-
метром более 80 мм в среднесерийном производстве —
из поковок, получаемых штамповкой на прессах и мо-
лотах.
В крупносерийном производстве заготовки для зубча-
тых колес получают горячей высадкой на горизонтально-
ковочных машинах из проката.
Основные этапы обработки зубчатых колес. Изготов-
ление зубчатых колес осуществляется в несколько эта-
пов: 1 — обработка наружных и внутренних поверхно-
стей зубчатого колеса до нарезания зубьев; 2 — обработка
зубьев; 3 — термообработка зубчатого колеса; 4 — окон-
чательная обработка зубьев и других поверхностей.
На первом этапе окончательно обрабатывают наружные
и. торцовые поверхности. Центральное отверстие обраба-
тывают по 7-му квалитету, так как оно является базой для
нарезания зубьев.
При отсутствии термообработки обработку зубьев
осуществляют на зубонарезных станках методом обкатки
или на фрезерных станках методом копирования. При
этом необходимо оставить припуск на шлифование. Термо-
обработка заключается в закалке зубчатого венца то-
ками высокой частоты. Если при термообработке зубья
деформировались, необходим четвертый этап обработки.
Типовые технологические процессы обработки зубча-
тых колес до нарезания зубьев определяются типом зуб-
чатого колеса, его степенью точности и серийностью про-
изводства. Заготовки зубчатых колес обрабатывают на
токарно-револьверных, горизонтальных и вертикальных
многошпиндельных токарных, многорезцовых, гидро-
копировальных и токарно-винторезных станках, стан-
ках с ЧПУ, автоматических линиях, сверлильных, го-
ризонтально- и вертикально-протяжных станках.
Рассмотрим несколько вариантов типовых технологи-
ческих процессов выполнения первого этапа изготовле-
ния зубчатых колес.
Первый вариант —обработка зубчатого колеса I типа
(см. рис. 3.40, а): колесо одновенцовое диаметром до 80 мм;
центральное отверстие — шлицевое с центрированием по
наружному диаметру; производство — крупносерийное;
заготовка — штамповка.
005 операция — сверлильная: сверлить отверстие на
вертикально-сверлильном станке 2А125 в трехкулачко-
153
Рис. 3.43. Зубчатое колесо III типа
Рис. 3.42. Заготов-
ка зубчатого колеса
вом патроне; базирование по наружному венцу и боль-
шому торцу.
010 операция — протяжная: протянуть шлицевое от-
верстие на горизонтально-протяжном станке 7Б55.
015 операция — токарная: обточить наружную по-
верхность и торцы на токарном гидрокопировальном
станке 1Н713 в шлицевой оправке (базирование заготовки
по отверстию).
Второй вариант —обработка заготовки (рис. 3.42) зуб-
чатого колеса III типа (рис. 3.43) диаметром 100 ...
250 мм; производство — среднесерийное; зубья подвер-
гают закалке ТВЧ; заготовка — штамповка.
005 операция — токарная: обработать центральное от-
верстие с точностью 7-го квалитета и один торец на то-
-карно-револьверном станке 1А340 в трехкулачковом само-
центрирующемся патроне (базирование заготовки по на-
ружной поверхности и торцу).
010 операция — токарная: обработать’ противополож-
ный торец на токарно-револьверном станке 1А340 в оп-
равке с базированием по центральному отверстию и обра-
ботанному торцу.
015 операция — шлифование: шлифовать торцы окон-
чательно, на плоскошлифовальном станке.
020 операция — токарная: обработать наружную по-
верхность зубчатого венца и фаски на токарно-многорез-
цовом станке 1А720.
Зубчатые колеса-валы обрабатывают на оправках или
в центрах, поэтому первой операцией является фрезеро-
вание. После обработки технологических баз заготовку
154
изготовляют на токарных многорезцовых или гидрокопиро-
вальиых станках. Затем осуществляют фрезерование шво-
ночных канавок, шлицев, нарезание зубьев и их оконча-
тельную обработку.
Обработку зубьев осуществляют методом обкатки и
копирования (табл. 3.6). Обработка методом копирова-
ния осуществляется в единичном производстве из-за ма-
лой точности обработки. Образование зубьев методом
обкатки осуществляют в результате взаимного зацепления
режущего инструмента с нарезаемым зубчатым колесом.
Точность метода обкатки выше точности метода копиро-
вания. Обработку методом копирования осуществляют
фрезерованием зубьев дисковыми и пальцевыми модуль-
ными фрезами на горизонтально- и вертикально-фрезер-
ных станках с использованием делительных головок —
точность обработки 10-я степень и грубее (рис. 3.44).
При одновременной обработке нескольких заготовок
используют заднюю бабку (рис. 3.45). Во время обработки
модульная фреза совершает вращательное движение (дви-
жение резания), а заготовка со столом — поступательное
движение (движение подачи). После того как фреза отра-
ботала одну впадину, заготовку с помощью делительной
головки поворачивают на угол а = 360°/z (z — число зу-
бьев нарезаемого колеса), а затем прорезают следующую
впадину.
При нарезании зубчатых колес метод обкатки нашел
широкое применение. Образование зубьев при фрезеро-
вании червячной модульной фрезой 1 осуществляют в ре-
зультате взаимного зацепления червячной фрезы с наре-
Рис. 3.44. Фрезерование зубчатых колес методом копирования пальце-
вой (а) и дисковой (б) модульной фрезой
155
cn
3.6. Типовые способы обработки зубьев зубчатых колес
Способ обработки зубьев Режущий инструмент и его точность Станок Степень точности колеса Тип производства
1. Фрезерование с помощью дели- тельной головки 2. То же Дисковые и пальцевые модульные фрезы Комплект дисковых модульных фрез из 15 шт. Горизон- тальный и вертикаль- но-фрезер- ный 10 и грубее 8 и грубее Единичное и мелко- серийное
3. Фрезерование или накатывание 4. Фрезерование 5. Накатывание или протягивание 6. Фрезерование Червячные модульные фрезы Зубофре- зерный класса Н 9 8 7—8 7 Серийное и массовое
Накатки и протяжки Червячные модульные фрезы Накатной протяжной Зубофре- зерный класса П
Продолжение табл. 3.6
Способ обработки зубьев Режущий инструмент и его точность Станок Степень точности колеса Тип производства
7. Долбление Долбяки Зубодол- бежный класса Н 7
8. Фрезерование Фреза Зубофре- зерный класса Н —
9. Шлифование Шлифовальный круг Зубошлифо- вальный 6 Серийное и массовое
10. Фрезерование Червячная модульная фреза Зубофре- зер ный класса Н 6
11. Шлифование Шлифовальный червячный круг Зубошли- фовальный —
12. Протягивание Протяжка Протяжной 5 ... 6
13. Шлифование Червячный шлифовальный круг Зубошли- 5 ... 6
- фовальный
Рис. 3.45. Схема нарезания цилиндрического зубчатого колеса методом
копирования:
/ делительная головка; 2 — оправка; 3 заготовка; 4 дисковая мо-
дульная фреза; 5 — задняя бабка
заемым зубчатым колесом (рис. 3.46, а}. Червячными фре-
зами нарезают зубчатые колеса с прямыми и спиральными
зубьями. При этом червячную фрезу устанавливают так,
чтобы направление витков ее спирали совпадало с направ-
лением зубьев колеса. Если угол наклона витков червяч-
ной фрезы со, то для получения зуба под углом у к его оси,
необходимо установить червячную фрезу а = ю — у.
Нарезание зубьев с помощью круглых долбяков 1
осуществляют на зубодолбежных станках, на которых
a) S)
Рис. 3.46. Схема нарезания зубчатых колес методом обкатки червяч-
ной фрезой 1 на зубофрезерном станке (а) и долбяком 2 на зубодол-
бежном станке (б)
158
можно нарезать зубчатые колеса наружного и внутрен-
него зацепления с прямым и косым зубом (рис. 3.46, б).
Все большее распространение приобретает безотход-
ная технология формирования зубьев зубчатых колес —
это процессы холодного и горячего накатывания зубьев.
Эти способы обеспечивают получение зубчатых колес
7-й степени точности при модуле до 3 мм. Холодное на-
катывание используют как окончательную операцию при
обработке зубьев, заменяющую шевингование. После зубо-
фрезерования холодное накатывание позволяет получить
зубчатые колеса 7 ... 8-й степени точности. .
Отделочные операции обработки зубьев осуществляют
на шевинговальных, шлифовальных и хонинговальных
станках. Шевингование применяют для; уменьшения вол-
нистости на поверхности зубьев специальным инструмен-
том — шевером, соскабливающим с поверхности зуба
стружку толщиной 0,005 ... 0,1 мм. Шевингование умень-
шает радиальное биение венца колеса, погрешность про-
филя и шероховатость рабочей поверхности зуба.
Зубья закаленных и незакаленных зубчатых колес
5 ... 7-й степени точности подвергают шлифованию. Для
этого используют: а) копирование, когда каждую впадину
между зубьями шлифуют фасонным кругом; б) обкатку
зуба дисковыми коническими кругами с прямолинейными
боковыми сторонами профиля (получают 7 ... 6-ю сте-
пень точности); в) обкатку зуба абразивным кругом.
Для обработки зубьев после термообработки применяют
хонингование. Хон имеет форму зубчатого колеса. Хо-
нингованием обрабатывают колеса с модулем 1,5 ... 6 мм
с припуском не более0,02 ... 0,05 мм. Хонингование умень-
шает шероховатость поверхности и применяют при обра-
ботке зубчатых колес 7-й степени точности после термо-
обработки шевингованных зубчатых колес.
Типовые процессы изготовления зубчатых колес I
и III типа. Обработка зубчатого колеса I типа (рис. 3.47)
диаметром 100 ... 250 мм; производство среднесерийное;
заготовка — штамповка с отверстием; материал — сталь
45; степень точности 6.
005 операция — токарная: обработать отверстие диа-
метром 65Н7, больший торец и наружную поверхность
диаметром 150, t2 мм и выточки окончательно на станке
16К20ФЗ в трехкулачковом самоцентрирующемся па-
троне (базирование заготовки по поверхности диаметром
90f7 и меньшему торцу).
159
65
Рис. 3.47. Зубчатое колесо I типа
010 операция—протягивание: протянуть шпоночный
паз на горизонтально-протяжном станке 7Б55 в оправке
для установки заготовки по отверстию (базирование заго-
товки по отверстию и необработанному торцу диаметром
9017).
015 операция—токарная: точить поверхность диаметром
90f7, торцы диаметрами 150,12 и 90 мм окончательно на
гидрокопировальном станке 1722 в оправке.
020 операция — зубофрезерная: фрезеровать зубья на
зубофрезерном станке 5К324 в оправке с пневмоприводом,
режущий инструмент — червячная фреза (базирование
по отверстию и торцу).
025 операция — термическая: закалка ТВЧ зубьев до
HRC3 52 ... 56.
-• 030 операция — калибровочная: калибровать отверстие
на гидравлическом прессе (оснастка — прошивка диа-
метром 65Н7).
035 операция — шлифовальная: шлифовать поверх-
ность диаметром 90f7 окончательно на круглошлифоваль-
ном станке в центровой шпоночной оправке (базирование
по отверстию и большему торцу).
040 операция — зубошлифовальная: шлифовать зубья
окончательно на зубошлифовальном станке 5В833 в цен-
тровой оправке; (базирование по отверстию и большему
торцу) режущий инструмент — шлифовальный круг.
Обработка зубчатого колеса III типа диаметром 100 ...
250 мм; производство крупносерийное; заготовка (см.
рис. 3.43) — штамповка с отверстием; материал — сталь
45; степень точности колеса 8-я.
160
005 операция — шлифовальная: шлифовать торцы
окончательно на плоскошлифовальном станке ЗБ722 на
магнитной плите; инструмент — шлифовальный круг
ПП200Х50x76, 24А25 (базирование по торцу).
010 операция — протяжная: протянуть отверстие диа-
метром 75Н7 окончательно на вертикально-протяжном
автомате в патроне с автоматическим захватом протяжки;
инструмент — протяжка (базирование заготовки по торцу).
015 операция—сверлильная: зенкеровать фаски с двух
сторон на вертикально-сверлильном полуавтомате в раз-
жимной оправке; инструмент — зенкер диаметром 90 мм
(базирование заготовки по отверстию и меньшему торцу).
020 операция — протяжная: протянуть шпоночный паз;
(оборудование, как в операции 010).
025 операция — токарная: обточить поверхность зубча-
того венца и торец на многорезцовом полуавтомате 1А720
(базирование заготовки по отверстию диаметром 75Н7
и торцу).
030 операция — зубофрезерная: фрезеровать зубья
на зубофрезерном полуавтомате в оправке (базирование
заготовки по отверстию и торцу).
035 операция — шевинговальная: шевинговать зубья
окончательно на шевинговальном станке в центровой
оправке.
В состав автоматизированных участков для изготов-
ления зубчатых колес входят оборудование для термо-
обработки, система автоматизированного транспортиро-
вания и складирования деталей, а также система контроля
и управления за ходом процесса.
На рис. 3.48 показана схема работы манипулятора,
обеспечивающего установку и съем зубчатых колес.
Захватное устройство 1 производит захват и установку
заготовок в патрон станка, а захватное устройство 2 —
съем готовых деталей и установку их в накопитель 3.
На рис. 3.49 показана схема обработки зубчатого ко-
леса из штучной заготовки. Вначале происходит зацен-
тровка (инструмент /), затем сверление отверстия (ин-
струмент 2) и расточка базового отверстия (инструмент 6).
Для получения отверстия по квалитету Н7 выполняют
развертывание отверстия (инструмент 7). Обработку по
контуру выполняют резцами 3, 4 и 8, а прорезку паза —
канавочным резцом 5.
Нарезание зубьев конических колес. Эти зубчатые
колеса предназначены для передачи вращательного дви-
6 Новиков 161
Рис. 3.48. Манипулятор
для автоматической уста-
новки и съема штучных
заготовок па токарно-ре-
вольверном станке с ЧПУ
жения между валами с пересекающимися осями. Их из-
готовляют с прямыми, косыми и криволинейными зубь-
ями. На конические передачи ГОСТ 1758—81 установ-
лено 12 степеней точности.
На прецизионных станках и станках повышенной точ-
ности применяют колеса 5 ... 6-й степени точности, а
в станках нормальной точности — 7-й. Конические колеса
изготовляют из углеродистых, цементируемых и легиро-
ванных сталей. В качестве заготовок используют штам-
повку (массовое и крупносерийное производство) и круг-
лый прокат (единичное и мелкосерийное производство).
По конструкции конические зубчатые колеса разде-
ляют на три основные типа: I — со ступицей, II — венцы
и III — валы (рис. 3.50).
Колеса I типа обрабатывают на токарных станках
в оправке с базированием по отверстию и торцу зубча-
того колеса; колеса II типа —с базированием по торцу
и отверстию и колеса III типа — при базировании в Цен-
трах.
Существуют шесть видов сопряжений зубчатых колес
в передаче, которые в порядке убывания бокового Зазора
обозначаются буквами А, В, С, D, Е, Н.
Между видом сопряжения зубчатых колес и* степенью
точности на нормы плавности работы передачи существует
зависимость (табл. 3.7):
Вид сопряжения....... А В С D Е Н
Степень точности ..... 4—12 4—11 4—9 4—8 4—7 4—7
162
3.7. Размеры суммарного пятна контакта зубьев
Размеры пятна, % Степень точности
4—5 6 — 7 8—9 10 — 12
От длины зуба 70 60 50 40
От высоты зуба 75 65 55 45
Зубья конических колес нарезают методом копирова-
ния набором фрез в три этапа. На первом этапе фрезе-
руется впадина, соответствующая впадине колеса на его
Рис. 3.49. Схема обработки зубчатого колеса на токарно-револьверном
станке с ЧПУ (номер инструмента соответствует номеру обрабатывае-
мой поверхности)
6* 163
Рис. 3.50. Типы конических зубчатых колес
меньшем диаметре. На втором этапе обработку ведут мо-
дульной фрезой, профиль которой соответствует впадине
на большем диаметре. На этом этапе фрезеруют одну сто-
рону зуба. На третьем этапе фрезеруют противоположную
сторону, для чего делительную головку поворачивают
в обратном направлении.
При обработке небольших прямозубых конических
колес применяют протягивание на станках, на которых
режущим инструментом является круговая протяжка.
Она состоит из нескольких фазовых резцов, расположен-
ных на режущей 1 (рис. 3.51) и калибрующей 2 частях
в порядке изменения профиля зубьев. При нарезании
зубьев протяжка имеет как постоянное круговое движе-
ние, так и возвратно-поступательное, скорость и характер
которого зависят от профиля копира.
Рис. 3.51. Схема нарезания ко-
нического колеса круговой про-
тяжкой
164
Рис. 3.52. Схемы на-
резания червячных и
шевронных колес
Методом обката нарезают конические зубчатые колеса
как двумя дисковыми фрезами, так и строганием двумя
резцами с прямолинейной режущей кромкой на зубостро-
гальных станках. Строгание двумя резцами по методу
обкатки применяют для нарезания конических колес
с прямыми зубьями и модулем до 20 мм. Зубчатые колеса
с модулем до 3,5 мм нарезают за один рабочий ход.
Нарезание конических зубчатых колес с криволиней-
ными зубьями производят резцовой головкой с профилем
зуба по дуге окружности или конической червячной фре-
зой. При этом косые спиральные зубья образуются в ре-
зультате обкатки производящего воображаемого колеса
с заготовкой. После зубонарезания зубья конических зуб-
чатых колес подвергают шлифованию.
Обработка червячных колес. Различают 12 степеней
точности на червячные передачи. Кинематические пере-
дачи соответствуют 3 ... 6-й степени точности, а силовые
червячные передачи 5 ... 9-й. Обработку червячных колес
осуществляют на зубофрезерных станках червячными фре-
зами, а также с помощью резцов, установленных на оп-
равке и имитирующих один зуб фрезы.
На зубофрезерных станках обработку червячных колес
делают методом радиальной подачи Sp (рис. 3.52,а),
методом тангенциальной подачи ST (рис. 3.52, б) и комби-
нированием этих методов.
Нарезание шевронных зубчатых колес осуществляют
на зубодолбежных станках двумя спиральными долбя-
ками, которые получают возвратно-поступательное дви-
жение через кулачки, установленные вместе с долбяком
в приспособлении.
При контроле зубчатых колес проверяют: 1) биение
базового торца (до нарезания зубьев) f с помощью индика-
165
Рис, 3.53. Схемы контроля зубчатых колес
тора и оправки в центровом приспособлении; 2) отклоне-
- ние основного шага по разности действительного и задан-
ного расстояния между параллельными касательными
к двум соседним одноименным профилям зубьев
(рис. 3.53, а); 3) разность окружных шагов по разности
расстояний между любыми окружными шагами по основ-
ной окружности колеса (рис. 3.53, б); 4) накопленную пог-
решность окружного шага по измерениям окружных ша-
гов последовательно по всем зубьям; 5) погрешность про-
филя сравнением действительного профиля с теоретической
эвольвентой по эвольвентомеру; 6) толщину зуба по на-
чальной окружности и штангензубомером (рис. 3.53, в);
7) смещение исходного контура тангенциальным зубо-
мером (рис. 3.53, а); 8) радиальное биение зубчатого венца
определяют индикатором по шарику или ролику, помещен-
ному во впадину колеса (рис. 3.53, д).
166
Правильность зацепления проверяют с помощью эта-
лонных звуковых приборов, с помощью которых осущест-
вляют также подбор сопрягаемых зубчатых колес.
Пример. По заданному чертежу, типовому процессу и заготовке
произвести наладку зубофрезерного или зубодолбежного станка для
нарезания цилиндрического зубчатого колеса с прямым (косым) зубом.
Заполнить операционную карту и выполнить эскиз наладки. Необ-
ходимое оборудование: зубофрезерный или зубодолбежный станок
5К324 или 5В12; червячная фреза или дисковый долбяк; оправка для
установки колеса; заготовка зубчатого колеса; индикатор МС-29; ключи
гаечные’; сменное переходное кольцо; чертеж зубчатого колеса I типа
(см. рис. 3.47); типовой технологический процесс; учебные и справоч-
ные пособия.
Последовательность выполнения работы: проверить радиальное
биение оправки, установленной на вращающемся столе и отметить место
наибольшего отклонения стрелки индикатора. Установить сменное
переходное кольцо и проверить радиальное биение путем поворота
кольца на оправке. Отметить место наименьшего отклонения кольца.
Совместить эти отметки на оправке с отметкой на переходном кольце.
Проверить радиальное биение оправки вместе с кольцом. Установить
заготовку на сменное переходное кольцо и проверить его радиальное
биение путем поворота заготовки на сменном кольце. Измерить инди-
катором радиальное биение. Закрепить заготовку на оправке и про-
верить радиальное биение. Если величина и место максимального бие-
ния заготовки изменились, следует открепить заготовку и поворотом
на оправке кольца, осуществляющего крепление заготовки, добиться
нужного показания.
Окончательно закрепить заготовку и вручную подвести фрезу
до касания с зубчатым колесом и приступить к нарезанию зубьев.
Отвести фрезу в исходное положение. Установить требуемую глубину
резания и произвести обработку. Выключить подачу фрезы и заго-
товки. Открепить заготовку и замерить допуски радиального биения
венца, смещение исходного контура, длины общей нормали и сделать
вывод о годности детали.
3.7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАНИН
3.7.1. Назначение и классификация
Станины (а также другие базовые детали —
колонны, стойки, поперечины и др.) служат для компо-
новки (размещения) и координирования движения узлов
и деталей станков. Станины бывают вертикальными, гори-
зонтальными и наклонными. Они могут быть цельными и
составными. По назначению станины подразделяют на
две группы: без направляющих и с направляющими.
Первые обеспечивают только требуемое положение при-
соединяемых к ним узлов и деталей. Станины с направ-
ляющими, кроме этого, обеспечивают требуемые движе-
ния устанавливаемых на направляющих узлов.
167
Рис. 3.54. Направляющие ста-
нин:
1 — накладные планки; 2 — стани-
на: 3 — накладная пластина
Станины характеризуются наличием следующих по-
верхностей: направляющие поверхности, поверхности ос-
нования, служащие для ее установки на фундамент, при-
валочные плоскости, предназначенные для координиро-
вания смонтированных узлов и деталей, крепежные от-
верстия, необходимые как для крепления самой станины,
так и для фиксации на ней различных сборочных единиц
и деталей.
Наиболее ответственными являются направляющие
поверхности, назначение которых заключается в обеспе-
чении правильного направления движения узлов (сто-
лов, кареток, бабок и др.). Точность обработки на станке
во многом зависит от точности изготовления станины,
особенно их направляющих. При эксплуатации направ-
ляющие станины и сама станина испытывают переменные
нагрузки от сил тяжести перемещающихся узлов заго-
ловки, силы резания и создаваемых ими моментов. На-
правляющие могут быть отлиты вместе со станиной или на-
кладными в виде планок или пластин, которые присоеди-
Рис, 3.55. Охватываемые (а—д) и охватывающие (е—к) станины
168
Рис. 3.56. Направляющие качения:
1 — станина; 2 — предохранительная планка; 3 —> сепаратор; 4 ролики;
5 — подвижный узел станка; 6 — регулировочный клин
няют к соответствующим поверхностям станины винтами
или клеем (рис. 3.54).
Несмотря на большое различие условий работы разно-
образных типов станков, основные конструктивные формы
направляющих малочисленны (рис. 3.55). Направляющие
станины разделяют на направляющие качения и скольже-
ния. Последние получили большее распространение. Чаще
всего применяются плоские (рис. 3.55, в, з) цилиндриче-
ские (рис. 3.55, д, к) и призматические (рис. 3.55, а, б,
е, ж) направляющие скольжения. Плоские направляющие
разделяют на прямоугольные (рис. 3.55, в, з), треуголь-
ные (рис. 3.55, е, ж), трапециевидные (рис. 3.55, а, б\
и имеющие профиль ласточкина хвоста (рис. 3.55, г, и).
Цилиндрические направляющие применяют на протяж-
ных, хонинговальных и карусельных станках.
Направляющие качения (рис. 3.56) применяют в бес-
центрово-шлифовальных, внутришлифовальных, кругло-
шлифовальных и резьбошлифовальных станках для по-
перечной подачи шлифовальных бабок в станках с ЧПУ.
Преимущества этих направляющих по сравнению с на-
правляющими скольжения: более высокая точность уста-
новки подвижных узлов, отсутствие скачков при медлен-
ных перемещениях, малая величина силы, необходимой
для перемещения узлов, и легкость смазывания. В зависи-
мости от нагрузки в направляющих используют различ-
ные тела качения: при малых — шарики и иглы, при сред-
них и больших — ролики. Конструкция и технология
изготовления направляющих качения сложна, особенно
термообработка и шлифование. Направляющие требуют
тщательной защиты от загрязнения.
В тяжелых станках (продольно-фрезерных, шлифоваль-
ных, горизонтально-расточных) и станках с ЧПУ приме-
169
Рис, 3.57. Гидростати-
ческие направляющие:
1 — станина; 2 — мас-
лопровод; 3 — подвиж-
ный узел; 4 — масляный
карман
няют гидростатические направляющие (рис. 3.57), в ко-
торых трущиеся поверхности полностью разделены слоем
масла, подаваемого под давлением в специальные кар-
маны. Жесткость таких направляющих выше, чем обыч-
ных, и практически исключено их изнашивание. Изго-
товление гидростатических направляющих, особенно мас-
ляных карманов, технологически трудно, что ограничи-
вает их применение.
К точности обработки направляющих поверхностей
станин предъявляют высокие требования.
1. Отклонение от прямолинейности направляющих
не более 0,01 ... 0,025 мм на длине 1000 мм для станков
нормальной точности и до 0,002 мм на длине 1000 мм для
станков высокой и особо высокой точности.
2. Отклонение от параллельности направляющих ста-
нин нормальной точности 0,01 ... 0,025 мм на длине
1000 мм и до 0,002 мм на длине 1000 мм для станин станков
высокой и особо высокой точности.
3. Отклонение от перпендикулярности поверхностей
0;02 ... 0,01 мм на длине 1000 мм.
4. Шероховатость направляющих станин Ra = 0,4 ...
0,8 мкм для станков нормальной точности и Ra = 0,1 ...
0,2 мкм для высокоточных станков.
У большинства станин задается техническое условие
плоскостности основания на длине 1000 мм. Это объяс-
няется тем, что основание станины неоднократно исполь-
зуют в качестве технологической базы на различных опе-
рациях процесса ее обработки.
3.7.2. Материал и заготовки станин
Выбор вида заготовки для станин решают на
этапе ее конструирования. Станины конструируют ли-
тыми или сварными. Масса сварных конструкций станин
170
с накладными направляющими в 2 ... 3 раза меньше массы
чугунных при одинаковой жесткости. Использование свар-
ных конструкций станин и других базовых деталей эф-
фективно в мелкосерийном производстве при изготовле-
нии специализированных агрегатных и специальных стан-
ков. В этом случае трудоемкость механической обработки
снижается, так как припуски на обработку уменьшаются.
Основное применение имеют чугунные литые станины.
Стальные литые станины применяют редко — в случаях,
когда они подвергаются большим ударным нагрузкам
(станины горизонтально-ковочных машин). Износостой-
кость чугунных направляющих выше, чем стальных. По-
следние имеют склонность к образованию задиров.
Большинство типов станин без направляющих изго-
товляют из чугуна среднего класса СЧ 15. Станины, ко-
торые подвергаются большим нагрузкам, изготовляют из
модифицированных чугунов от СЧ 20 до СЧ 30. Для ста-
нин, имеющих направляющие, используют только модифи-
цированные чугуны указанных марок, а в ряде случаев
высокопрочные чугуны. Отливки станин в мелкосерийном
производстве получают ручной формовкой е использова-
нием деревянных моделей. Отливки больших размеров и
станины тяжелых станков в единичном производстве из-
готовляют методами формовки в земле.
При увеличении масштаба выпуска применяют метал-
лические модели и машинную формовку пескометами.
При заливке станину располагают основанием вверх, что
позволяет обеспечить на расположенных внизу формы
привалочных плоскостях или направляющих плотную
структуру материала с меньшими литейными дефектами.
При отливке станин с направляющими в форму устанавли-
вают кокильные пластины (холодильники), которые по
конфигурации соответствуют направляющим, что повы-
шает качество структуры материала направляющих и
увеличивает его твердость на 20—35 единиц по Бри-
неллю. В отливках станин имеются, как правило, оста-
точные напряжения. Для их снятия применяют старение.
Сварные станины изготовляют из листовой стали тол-
щиной 3—12 мм марок СтЗ, Ст4 и др. Изготовление свар-
ных станин состоит из подготовки набора деталей, сборки
деталей и соединения их сваркой, снятия остаточных на-
пряжений, механической обработки и окраски. Стальные
листы разрезают на газорезательных машинах, оснащен-
ных копировальными системами или ЧПУ.
171
3.7.3. Обработка станин
Обработка состоит из следующих этапов: чер-
новой, старения, чистовой, обработки крепежных отвер-
стий, отделочной обработки. Заданный масштаб произ-
водства определяет методы выполнения операций механи-
ческой обработки. Число этапов определяется необходи-
мым числом операций старения, которые проводят между
этапами.
Каждый этап обработки резанием связан с повторным
креплением или установкой заготовки. На каждом этапе
вначале обрабатывают поверхности, используемые в ка-
честве технологических баз на последующих операциях.
Ответственные поверхности станины на предварительных
этапах обрабатывают после обработки технологических
баз, а на окончательных этапах — после обработки дру-
гих поверхностей. Плоскости могут быть обработаны стро-
ганием, фрезерованием, шабрением и другими методами.
Строгание производят на продольно- и поперечно-
строгальных станках. Продольно-строгальные станки
имеют несколько суппортов для установки и закрепле-
ния режущих инструментов. Строгание разделяют на чер-
" I Г I I I Рис. 3.58. Схемы стро-
гания
1 — стол станка; 2 — план-
ка; 3 — станина; 4 = суп-
порт; 5 резец
172
новое, чистовое и финишное (тонкое) и осуществляют про-
ходными или фасонными резцами. При черновом строга-
нии заготовки устанавливают на станке одну за другой,
чтобы полностью использовать площадь стола. Продоль-
ным строганием целесообразно обрабатывать узкие по-
верхности большой протяженности. При черновом стро-
гании применяют многорезцовые блоки (рис. 3.58, а),
что позволяет повысить эффективность использования
мощности станка. Блоки используют для обработки пу-
тем разделения между резцами суммарной глубины реза-
ния или подачи.
Призматические охватывающие направляющие поверх-
ности (рис. 3.58, б) незначительной ширины после про-
резания канавки 2 канавочным резцом 1 строгают фасон-
ными резцами 3. Поверхности данного типа больших раз-
меров обрабатывают проходными резцами 4, перемещаю-
щимися под углом.
При обработке на строгальных станках отклонение от
прямолинейности и плоскостности 0,1 ... 0,2 мм на 1000 мм
длины, шероховатость обработанных поверхностей при
черновом строгании Ra = 6,3 ... 1,6 мкм, при чистовом
Ra = 0,4 ... 0,8 мкм. Тонкое строгание применяют при
отделочной обработке направляющих станин. В общем
случае производительность строгания низкая из-за ма-
лых скоростей поступательно-возвратного движения стола
станка. Производительность строгания повышается при
обработке нескольких заготовок, расположенных на столе
станка в 2—3 ряда. Производительность повышается за
счет одновременной обработки нескольких поверхностей,
уменьшения ходов, вспомогательного времени на включе-
ние и выключение станка, крепление заготовок. Более
производительной является обработка на продольно-
строгальных станках 7112, 7212, имеющих два диапазона
работы — силовой и скоростной.
Фрезерование плоскостей выполняют на станках гори-
зонтально-, вертикально- и продольно-фрезерных, много-
целевых станках с ЧПУ, карусельно- и барабанно-фре-
зерных и др. Станки первых трех видов применяют во
всех типах производства. Остальные станки относят к вы-
сокопроизводительному оборудованию и используют в се-
рийном и массовом производстве. Фрезерование плоскостей
в единичном и мелкосерийном производствах производят
также на горизонтально-расточных станках, в том числе
с ЧПУ.
173
Обработку плоских поверхностей осуществляют тор-
цовыми и цилиндрическими фрезами. Фрезерование в 2—
3 раза производительнее строгания, если обработка ве-
дется одновременно несколькими фрезами, а также при
фрезеровании широких поверхностей одной фрезой. Об-
работка торцовыми фрезами производительнее, чем фрезе-
рование цилиндрическими.
Различают черновое, получистовое, чистовое, а при
обработке торцовыми фрезами тонкое фрезерование. Чер-
новое фрезерование обеспечивает точность по прямолиней-
ности 0,15 ... 0,3 мм на 1000 мм длины и Ra = 12,5 ...
50 мкм. Получистовое фрезерование обеспечивает откло-
нение от плоскостности 0,1 ... 0,2 мм на 1000 мм длины и
Ra — 6,3 ... 1,6 мкм. Чистовое фрезерование обеспечи-
вает отклонение от плоскостности 0,04 ... 0,08 мм на
1000 мм длины и Ra = 0,4 ... 0,8 мкм. Такое фрезерование
применяют для отделочной обработки направляющих
станин торцовыми фрезами.
Для обработки станин 1 широко используют много-
шпиндельные продольно-фрезерные станки (рис. 3.59),
на которых фрезы 3 закрепляют отдельно на шпинделе 2
каждой шпиндельной бабки или используют наборы фрез,
которые собраны на оправке 4. Профиль набора фрез со-
ответствует профилю обрабатываемой поверхности. Оп-
равка закрепляется в шпинделях двух противоположных
шпиндельных бабок.
На продольно-фрезерных станках, если позволяют раз-
меры стола, можно обрабатывать торцовыми фрезами не-
сколько одинаковых заготовок, которые устанавливают
одну из другой в приспособлениях (рис. 3.60, а). При
Рис. 3.59. Схема фрезе-
рования на продольно-
фрезерном станке
174
Рис. 3.60. Схема
фрезерования плос-
ких поверхностей
торцовыми фре-
зами:
а — на продольно-
фрезерном станке; б—
на карусельно-фре-
зерном станке; / —
шпиндельная бабка;
2 — торцовая фреза;
3 — стол; 4 — заго-
товка
определенном расстоянии между торцами заготовок обра-
ботку можно производить методом маятниковой подачи.
При таком способе вспомогательное время затрачивается
только на передвижение стола на расстояние между заго-
товками. Съем обработанной заготовки и установку
в приспособление новой заготовки, подлежащей обработке,
осуществляют во время обработки другойзаготовки.Много-
шпиндельные продольно-фрезерные станки благодаря кон-
центрации переходов позволяют обрабатывать все на-
ружные поверхности станин за два-три рабочих хода.
Карусельно-фрезерные станки (рис. 3.60, б) имеют
круглые вращающиеся столы большого диаметра и один —
три шпинделя. Станки используют для обработки торцо-
выми фрезами плоских поверхностей станин небольших
размеров. Снятие заготовок из приспособлений на столе
станка после их обработки и установку заготовок произ-
водят во время рабочего вращения круглого стола. Та-
ким образом осуществляется непрерывная обработка.
Шпиндели станка используют, например, один для чер-
новой обработки, другой для чистовой. Производитель-
ность фрезерования увеличивается при скоростной обра-
ботке с использованием фрез с пластинами из твердого
сплава.
Шлифование применяют для окончательной обработки
плоскостей. В ряде случаев плоское шлифование приме-
няют вместо фрезерования. В этом случае поверхность
вначале подвергается черновому, а затем чистовому шли-
фованию с одного установа. Такой метод выгоден при не-
175
Рис. 3.61. Схемы шлифования поверхностей:
а — торцом круга; б — торцом сегментного круга; в — периферией круга;
е ~ торцом чашечного круга
больших припусках (до 3 мм) шлифования. За последнее
время широкое применение нашло силовое шлифование.
Круги для обработки стальных заготовок изготовлены
из электрокорунда, для чугунных заготовок — из карбида
кремния на бакелитовой или керамической связке. Баке-
литовая связка более эластична и обладает некоторыми
смазочными свойствами. Поэтому она предпочтительнее
при работе с неравномерными и ударными нагрузками,
'которые имеют место при черновом шлифовании. Круги
средней твердости (С2—СТ1) используют при «легком»
силовом режиме и твердые (СТ2—Т1) — при «тяжелом».
Черновое шлифование обеспечивает Ra = 0,8 ... 1,6 мкм.
Черновое и чистовое шлифование применяют для получе-
ния высокой точности размеров, плоскостности, прямо-
линейности (0,01 ... 0,02 мм на длине 1000 мм), а также
малой шероховатости Ra = 0,1 ... 0,4 мкм. Для чернового
шлифования используют круги больших диаметров, ра-
ботающие торцом. Их изготовляют составными из отдель-
ных сегментов, закрепленных на металлическом диске.
При обработке этими кругами сокращается выделение
теплоты, улучшается удаление абразива и стружки, по-
вышается безопасность работы.
176
Предварительное шлифование после обработки- лез-
вийным инструментом выполняют периферией
(рис. 3.61, в) или торцом чашечного круга (рис. 3.61, а, г).
При шлифовании торцовой частью применяют круги ча-
шечной (рис. 3.61, г), тарельчатой формы (рис. 3.61, а)
и сегментные (рис. 3.61, б). Торцовое шлифование более
производительно, так как диаметр круга больше, чем
ширина обрабатываемой поверхности. Шлифование пе-
риферией круга менее производительно, чем шлифование
торцом круга, но позволяет обеспечить более высокую
точность.
Шлифование выполняют на шлифовальных станках
различных типов, в том числе с ЧПУ. Для чернового шли-
фования используют станки с вертикальным или'гори-
зонтальным расположением шпинделя с прямоугольным
и круглым столами: двустоечные станки, имеющие два
шпинделя, расположенные последовательно. Станки для
чернового и чистового шлифования торцом круга по кон-
струкции аналогичны станкам,- приведенным на рис: 3.61,
а, б, г. Для обработки направляющих станин применяют
многошпиндельные продольно-шлифовальные станки.
Предварительное и окончательное шлифование сталь-
ных заготовок делают кругами из электрокорунда зерни-
стостью 25 ... 32, средней твердости (С1—С2). Чугунные
заготовки шлифуют кругами из черного карбида кремния
(53С, 54С) зернистостью 40 ... 50 и твердостью С1—СМ2.
На бакелитовой связке выполнены преимущественно
круги для торцового шлифования, на керамической —
круги для шлифования периферией. Скорость резания
30 ... 45 м/с, а при скоростном шлифовании 50 ... 65 м/с.
Скорость перемещения заготовки 10 ... 50 м/мин. Глубина
резания определяется требованиями по точности и шерохо-
ватости обрабатываемой поверхности, зернистостью круга
и лежит в пределах 0,005 ... 0,03 мм.
При шлифовании периферией круга поперечную по-
дачу выбирают 0,2 ... 0,6 ширины круга на ход или двой-
ной ход стола. Шлифование периферией круга обеспе-
чивает при предварительной обработке Ra — 1,6 ...
6,3 мкм, при черновой Ra = 0,2 ... 0,4 мкм. Скоростная
обработка периферией круга уменьшает высоту микро-
неровностей в 1,3 ... 1,5 раза.
Силовое шлифование характеризуется значительным
съемом металла в единицу времени (600—800 см3/мин
при обработке стальных и чугунных заготовок). Силовое
177
з г м
Рис. 3.62. Схема размет-
ки заготовки станины
шлифование используют вместо
строгания и фрезерования при об-
работке поверхностей заготовок,
имеющих большие колебания при-
пуска, высокую твердость, ока-
лину и неметаллические включе-
ния в литейной корке. Обработку
ведут кругами повышенной проч-
ности или с большой глубиной
резания (6 ... 7 мм) и малой пода-
чей (1 ... 2 м/мин), или с неболь-
шой глубиной резания и высокой
подачей. Скорость резания до
20 ... 25 м/с. Круги изготовляют
на бакелитовой и керамических связках, крупнозернис-
тыми и высокопористыми. При силовом шлифовании
применяют СОЖ; при этом съем металла увеличивается
в 2 ... 3 раза по сравнению с обычным шлифованием. Ше-
роховатость поверхности достигается такая же, как при
строгании или фрезеровании.
Установка и разметка станин. При обработке заго-
товки станин в соответствии с выбранными технологиче-
скими базами устанавливают в специальные приспособле-
ния или с выверкой по разметочным рискам или обработан-
ным поверхностям. Первый способ применяют в серийном
производстве. По второму способу положение каждой
заготовки, устанавливаемой на столе станка или плите-
спутнике, регулируют по разметочным рискам с помощью
клиновых опор и домкратов.
Разметку в единичном и мелкосерийном производствах
выполняют для обеспечения равномерного распределения
припусков на поверхностях, подлежащих обработке с уче-
том имеющихся у заготовки погрешностей формы и раз-
меров: предварительной установки заготовки станины
на первых операциях обработки; настройки положения
режущих инструментов на заданный размер. Разметку
осуществляют с помощью обычного комплекта разметоч-
ных инструментов: угольников, рейсмасов, масштабных
линеек, рулеток, чертилок и др. Чертилкой наносят риски,
определяющие поверхности, которые необходимо обрабо-
тать (рис. 3.62). Риски наносят в виде коротких отрезков
и накернивают. Разметка станин может осуществляться
на координатно-разметочной машине (точность отсчета
перемещений ±0,05 мм) с ЧПУ.
178
Для правильной установки заготовки станины на пер-
вых операциях, которые выполняют на продольно-стро-
гальных или продольно-фрезерных станках, необходимы
и достаточны две риски. Риски е, ж, з, б используют на
первых операциях при обработке основания для выверки
положения заготовки по высоте. Затем наносят риски а,
в, г, д на поверхностях Б, В, Г. Они необходимы для обес-'
печения параллельности поверхностей А, Б, В направле-
нию движения станка. Эти поверхности обрабатывают на
второй операции. Выверку в первом случае осуществляют
по высоте рейсмасом. Во втором случае используют чер-
тилку, которую устанавливают в суппорте продольно-
фрезерного станка. Риски наносят с учетом последова-
тельности обработки.
Индивидуальная регулировка положения каждой за-
готовки станины требует много времени. Сокращение вре-
мени простоя станка осуществляется путем совмещения
времени выверки одной заготовки с временем обработки
другой за счет использования палет, которыми оснащены
многоцелевые станки с ЧПУ (рис. 3.63). Во время обра-
ботки одной заготовки в рабочей позиции, на другом
столе в нерабочей позиции устанавливают и выверяют
другую заготовку. Многоцелевой станок с накопителем
заготовок (станочный модуль) может обрабатывать за-
ранее устанавливаемые на палетах заготовки в течение
одной или нескольких смен без оператора.
Рис, 3.63, Модуль для обработки станин:
J — плита; 2 ™ магазин для палет; 3 инструментальный магазин; 4 —
Система ЧПУ
179
Черновая обработка основания. В качестве технологи-
ческих баз используют необработанные поверхности на-
правляющих, что дает возможность при последующей об-
работке снимать с поверхностей слой материала неболь-
шой толщины. Таким образом, на последних операциях
обеспечивается сохранение плотного однородного слоя
материала.
В серийном производстве заготовку станины устанав-
ливают с помощью приспособлений, совмещающих функ-
ции базирования и крепления. Приспособления имеют
различные зажимные устройства: винтовые, пневматиче-
ские, гидравлические и электромеханические. Обработку
выполняют на многошпиндельных продольно-фрезерных
или многосуппортных продольно-строгальных станках,
а также на станках с ЧПУ. Иногда совместно с основа-
нием обрабатывают технологические приливы, исполь-
зующиеся в качестве баз на последующих операциях.
Черновая обработка верхних привалочных плоскостей
и направляющих. Заготовку базируют по обработанному
основанию и вертикальным привалочным плоскостям или
технологическим приливам. Обработку производят на
продольно-строгальных, продольно-фрезерных станках и
многоцелевых станках с ЧПУ.
Последовательность переходов строгания назначают,
исходя из минимального числа переустановок резцов.
Строгание ведут одновременно несколькими суппортами,
оставляя под последующую обработку по всему профилю
припуск 2 ... 2,5 мм. Неответственные поверхности ка-
навки, фаски не обрабатывают. Если для черновой обра-
ботки используют продольно-фрезерные станки, то фрезе-
рование направляющих возможно несколькими спосо-
бами.
1. Обработка стандартными фрезами за одну уста-
новку станины (рис. 3.64) связана со значительными за-
тратами вспомогательного времени на переустановку фрез
и пробные рабочие ходы. Число рабочих ходов велико,
а фаски остаются необработанными. Режимы резания
ввиду использования цилиндрических фрез из быстроре-
жущей стали невелики. Это способ экономичнее строга-
ния при обработке направляющих простого профиля и
применяется в мелкосерийном и единичном производствах.
2. Обработка стандартными фрезами за несколько
операций с переустановкой станины. Последовательность
обработки почти аналогична предыдущему способу. От-
180
Рис. 3.64. Схема фрезерования направляющих станины на четырех-
шпиндельном продольно-фрезерном станке:
1 ... 7 переходы; / ... IV — шпиндели
личие состоит в том, что затраты вспомогательного вре-
мени на переустановку фрез и пробные рабочие ходы пере-
ходят в категорию подготовительно-заключительного.
Возрастает вспомогательное время на установку станины
на каждой операции. Этот способ фрезерования экономи-
чен при достаточно больших партиях и использовании
приспособлений.
3. Обработка на многошпиндельных продольно-фре-
зерных станках наборами фрез. При использовании этого
способа сокращается число операций, необходимых для
обработки направляющих. Затраты вспомогательного и
подготовительно-заключительного времени невелики. На-
бор из стандартных фрез можно составить только для на-
правляющих простого профиля. Если в наборе среди фрез,
оснащенных пластинами твердого сплава, имеется фреза
из быстрорежущей стали, то режим обработки устанавли-
вают по этой фрезе. Но даже при невысоком режиме тре-
буется большая мощность привода, так как сразу обра-
батывают поверхности значительной суммарной ширины.
Набором фрез экономично обрабатывать направляющие
простого профиля при большой серии выпуска. В мелко-
серийном производстве экономично использовать сочета-
ния первого и третьего способов.
4. Обработку фрезами на специальных многошпин-
дельных продольно-фрезерных станках ведут наборами из
стандартных фрез (рис. 3.65). Этот способ обработки не
181
Рис. 3.65. Схемы фрезерования направляющих станины на восьми-
шпиндельном продольно-фрезерном станке:
а — первая операция; б — вторая операция; 1 — станина; 2 — шпиндель:
3 — фреза
имеет недостатков рассмотренных ранее способов. Фре-
зерование направляющих ведут за один уставов станины
на высоких режимах резания. Затраты вспомогательного
времени малы.
Фрезерование стандартными фрезами эффективно осу-
ществляется на многоцелевых станках с ЧПУ
(рис. 3.66, а). Если какая-либо боковая сторона станины
(например Л) не требует черновой обработки, то полная
черновая обработка осуществляется за одну установку
заготовки (рис. 3.66, 6) и заготовка устанавливается по
литым направляющим.
Старение используют для снятия остаточных напря-
жений, возникающих в станине после литья и черновой
обработки с целью обеспечения стабилизации ее форм и
Рис, 3.66. Схема чернового фрезерования литой заготовки станины
токарного станка на многоцелевом станке:
а я» за две (I и II) установки на станке вертикальной компоновки; б — за
ОДНУ установку на станке горизонтальной компоновки с поворотом столаз
I s-» стол; 2 s* палета; 3 фреза; 4 -шпиндель
182
размеров. Чугунные отливки станин подвергают естест-
венному, искусственному и вибрационному старению.
Естественное старение — вылеживание отливок, не под-
вергнутых обработке, — малоэффективно. Искусствен-
ное старение производят в термических установках.
Вибрационное старение отливок средних размеров осуще-
ствляют на вибростендах. На заготовках крупных станин
устанавливают в определенных местах вибраторы, кото-
рые передают высокочастотные колебания в продольном
и поперечном направлениях. В результате наложения
вибраций в отливке возникают напряжения, которые вы-
зывают пластические деформации. Эти напряжения ча-
стично снижают остаточные напряжения.
Чистовую обработку станин выполняют после черно-
вой обработки основания, верхних привалочных плоско-
стей, направляющих и старения. Чистовую обработку
делают на таком же оборудовании, что и черновую. Раз-
меточные операции в единичном и мелкосерийном произ-
водствах отсутствуют. Выверка производится по обрабо-
танным поверхностям. Станину базируют так же, как и
на операции черновой обработки. Строгание производят
по разметке.
При возрастании серийности производства для на-
стройки резцов на размер применяют шаблоны или уста-
новы. Чистовое фрезерование выполняют теми же спо-
собами, что и черновое. Иногда чистовую обработку произ-
водят при напряженно-изогнутом состоянии станины.
Изгиб направляющих (0,1 ... 0,3 мм) станины создают
винтом приспособления, закрепленного на столе станка.
Величину изгиба выбирают в зависимости от длины на-
правляющих и контролируют индикатором. После обра-
ботки направляющие приобретают прямолинейную форму,
что сокращает время на шлифование (шабрение). В не-
которых случаях для чистовой обработки используют
комбинированные строгально-фрезерные станки.
Чистовую обработку выполняют на многоцелевых
станках (рис. 3.67). Станки этого типа для пятисторонней
обработки заготовок имеют поворотный стол и шпиндель,
который может занимать вертикальное или горизонтальное
положение. При последнем обеспечивается обработка за-
готовки различными инструментами с четырех боковых
сторон за счет поворота стола. При вертикальном рас-
положении шпинделя обеспечивается обработка различ-
ными инструментами верхних поверхностей заготовки.
183
Рис. 3.67. Схема обработки заготовок станин на многоцелевых станках
с пяти сторон:
а — на станке с автоматически устанавливаемой угловой насадкой на шпин-
дельную бабку; б — поворотная шпиндельная головка для горизонтальной I
и вертикальной II обработки; 1 — шпиндельная бабка; 2 — угловая насадка;
3 — заготовка; 4 — поворотный стол: 5 — поворотная часть шпиндельной
головки
Для обработки крупногабаритных заготовок продольных
станин применяют многоцелевые станки с подвижной
колонной.
Обработку крепежных отверстий производят на ради-
ально-сверлильных станках. В серийном производстве
для обработки станин средних размеров применяют по-
воротные и накладные кондукторы. Отверстия в станинах
тяжелых станков обрабатывают с помощью радиально-
сверлильного станка, который перемещается по рельсо-
вому пути на самоходной тележке. Отверстия на торцах
станины, которые нельзя обработать на радиально-свер-
лильных станках, обрабатывают на горизонтально-рас-
точных станках. Обработка отверстий на многошпиндель-
ных агрегатных станках экономична только при большом
масштабе выпуска. При небольшой серийности для об-
-работки крепежных отверстий используют станки с ЧПУ
с автоматической сменой инструмента, а также полу-
автоматические линии из агрегатных головок.
Чистовую обработку направляющих секций составных
станин ведут по одному из следующих вариантов: 1) каж-
дую секцию обрабатывают раздельно по шаблону; 2) каж-
дую последующую секцию обрабатывают по ранее обра-
ботанной, которая является шаблоном по отношению
к последующей. Если станина состоит из трех и более
секций, то сначала обрабатывают среднюю секцию. Затем
собирают эту секцию с одной из крайних с обязательной
постановкой контрольных штифтов и обрабатывают край-
нюю секцию. Для обработки секций используют много-
целевые станки. В заключение производят сборку секций,
а затем все секции обрабатывают в сборе.
184
Для обработки базовых деталей металлорежущих стан-
ков разработан участок (АСК-30) из многоцелевых станков
с ЧПУ. Система управляется от ЭВМ. Перед обработкой
на АСК-30 заготовки проходят разметку, черновую обра-
ботку, старение, окраску, подготовку технологических баз
и установку на спутник.
Отделрчную обработку направляющих осуществляют
тонким строганием, тонким фрезерованием, протягива-
нием, шлифованием торцом или периферией круга и шаб-
рением. Использование того или иного способа обработки
зависит от размеров станины, технических условий и мас-
штаба выпуска.
Тонкое строгание выполняют на продольно-строгаль-
ных станках, обладающих высокой жесткостью. Износ
направляющих станка не допускается. Строгание ведут
широкими резцами с доведенными режущими кромками
без охлаждения и с охлаждением керосином. Используют
резцы, оснащенные пластинами из твердого сплава В Кб
или ВК4 шириной до 100 мм, а из быстрорежущей стали
шириной до 100 ... 120 мм. Резец устанавливают так,
чтобы режущая кромка была параллельна обрабатывае-
мой поверхности. Припуск, не превышающий 1 мм, сни-
мают за два-три хода. Последний рабочий ход, который
определяет качество обрабатываемой поверхности, делают
при глубине резания не более 0,05 мм. Поперечная подача
0,3 ... 0,4 мм/дв. ход. Скорость резания для быстрорежу-
щих резцов 8 ... 10 м/мин, твердосплавных резцов 15 ...
25 м/мин. Тонкое строгание позволяет получить шерохо-
ватость поверхности Ra = 0,8 ... 1,6 мкм, прямолиней-
ность и параллельность направляющих 0,02 ... 0,03 мм
на длине 1000 мм.
Тонкое фрезерование выполняют на продольно-фрезер-
ных станках повышенной жесткости торцовыми фрезами,
оснащенными пластинками из твердого сплава. Обрабаты-
вают прямолинейные направляющие простого профиля.
Эта обработка обеспечивает Ra = 0,6 ... 1,6 мкм и откло-
нение от плоскостности 0,03 ... 0,04 мм на длине 1000 мм.
Тонкое шлифование производят на специальных шли-
фовальных станках 3A530, ЗА544 и др. с большим числом
шпинделей. На рис. 3.68 показано расположение шли-
фовальных кругов при обработке. Этот метод обработки
направляющих является наиболее производительным.
Для получения необходимой выпуклости направляющих
станину искусственно деформируют. Тонкое шлифование
185
Рис. 3.68. Схема обра-
ботки направляющих
шлифованием (1 ... 5 пе-
реходы)
обеспечивает Ra = О,I ... 0,4 мкм, отклонение от прямо-
линейности 0,01 мм на длине 1000 мм и отклонение от
плоскостности 0,01 ... 0,015 мм на длине 1000 мм. Этот
метод в 4 ... 5 раз производительнее шабрения. В серийном
производстве направляющие шлифуют на продольно-
шлифовальных станках с ЧПУ и с мини-ЭВМ.
Шабрение направляющих применяют в единичном и
мелкосерийном производстве, так как оно обеспечивает
высокую точность: прямолинейность и плоскостность
0,002 мм на длине 1000 мм, но является малопроизводи-
тельным методом обработки. Шабрение применяют для
отделочной обработки направляющих станин точных стан-
ков и станин крупных станков, которые нельзя обрабо-
тать на отделочных станках. На поверхности обрабаты-
ваемой детали образуются беспорядочные штрихи впа-
дины, способствующие удержанию смазочного материала.
Качество шабрения (шероховатость) определяется числом
пятен на площади квадрата 25x25 мм.
Упрочнение направляющих служит для повышения
их износостойкости и производят поверхностной закал-
кой, наклепом или накатыванием. Закалку осуществляют
путем нагрева направляющих ТВЧ или ацетилено-кисло-
родным пламенем, в котором глубина закаленного слоя
составляет 3 ... 5 мм, а твердость достигает HRCa 54.
Закалка ТВЧ обеспечивает твердость поверхностного слоя
HRC350 ... 54 на глубине до 2—3 мм. Например, твердость
чугуна повышается с НВ 170 ... 220 до HRC3 45 ... 54.
Закалку ТВЧ осуществляют на установках ЛГЭ 400-51.
Станина перемещается на тележке со скоростью 80 ...
200 мм/мин относительно колонны с траверсой, на которой
расположены две каретки с высокочастотными индукто-
186
рами. Закалка может быть осуществлена лазером. Упроч-
нение производят путем наклепывания шариками и на-
катывания роликами. Для этого используют шариковые
упрочнители или упрочнитель со стальным роликом боль-
шого диаметра, который закален до HRC3 62 ... 64. Эти
инструменты устанавливают в резцедержателе продольно-
строгального станка. Скорость прокатывания 40 ...
50 м/мин, а поперечная подача 1,5 ... 2 мм/дв. ход. Ше-
роховатость уменьшается с 1,6 до 0,2 мкм. Микротвердость
повышается на 30 ... 40 %.
Контроль станин. Направляющие станин контроли-
руют с помощью уровня, линейки, струны и оптических
средств. При контроле используют универсальные из-
мерители-микрометры, индикаторы на стойках и др.
Отклонение от плоскостности и прямолинейности прива-
лочных плоскостей проверяют контрольной линейкой
обычно «на краску». Для определения отклонения -от
прямолинейности линейку длиной до 2 м устанавливают
на две концевые меры длины одинаковой высоты. Наиболь-
шая разность значений измеренных величин между конт-
ролируемой плоскостью и линейкой — искомая погреш-
ность.
Параллельность и перпендикулярность этих плоско-
стей проверяют индикатором, уровнем с ценой деления
0,02 мм на длине 1000 мм или оптическим методом. При
контроле параллельности уровнем станину устанавливают
на четыре клина и выверяют, добиваясь ее горизонталь-
ности. Затем уровень располагают на проверяемой пло-
скости. Смещение пузырька на шкале уровня при его пе-
ремещении вдоль направляющей дает некому ю погрешность.
Для контроля перпендикулярности используют рамный
уровень.
Прямолинейность направляющих в вертикальной пло-
скости контролируют уровнем, струной или их сочетанием
или автоколлиматором. При проверке уровнем станину
выверяют с помощью клиньев, добиваясь горизонталь-
ности проверяемого участка направляющих. Затем пере-
мещают уровень и через каждые 500 мм замечают показа-
ния шкалы, составляют схему (точечную), по которой
определяют отклонения от прямолинейности
(рис. 3.69, б) и извернутость направляющих (рис. 3.69, а).
Для измерения отклонения от параллельности уровень 1
устанавливают на мостик 2, горизонтальность положения
которого выверяется винтом 3. Перемещая мостик, за-
187
Рис. 3.69. Схема измерения из-
вернутости (а) и прямолинейно-
сти (б) направляющих станины
микроскопом с перекрестием
мечают показания шкалы
уровня. Если установить на
мостик индикатор 4, можно
определить отклонения от
параллельности направляю-
щих.
В горизонтальной плос-
кости прямолинейность на-
правляющих контролируют
по струне, которую туго
натягивают двумя концами
направляющих. Расстояние
между контролируемой по-
верхностью и струной изме-
ряют мерными плитками или
на шкале окуляра. Микро-
скоп устанавливают на специальном мостике в верти-
кальном положении и перемещают его по измеряемой
направляющей станины. Для автоматизации контроля
используют лазерные интерферометры и координатно-
измерительные машины.
Твердость направляющих контролируют переносными
приборами: незакаленные направляющие проверяют по
методу Бринелля прибором ТБП, а закаленные — по
методу Роквелла прибором ТРП. Для контроля станин
применяют также координатно-измерительные машины.
3.8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
— 3.8.1. Назначение и технические условия
на изготовление корпусных деталей
Корпусные детали предназначены для разме-
щения в них сборочных единиц и деталей. Корпусные
детали должны обеспечивать постоянство точности относи-
тельного положения деталей и механизмов как в статиче-
ском состоянии, так и при эксплуатации машины. Поэтому
они обладают достаточной жесткостью. Корпусные
детали станков можно разделить на следующие классы:
1) коробчатого типа (коробки скоростей шпинделя, по-
дачи, задние бабки); 2) сложной пространственной формы
(корпуса насосов и др.); 3) осуществляющие поступатель-
но-возвратное или вращательное движение (каретки, са-
лазки, ползуны, планшайбы); 4) типа кронштейнов, уголь-
188
ников, стоек; 5) типа плит, крышек, кожухов, поддонов
и др. Корпусные детали могут быть разъемными.
Корпусные детали имеют основные базирующие по-
верхности, как правило, в виде плоскостей. Этими по-
верхностями они присоединяются к станинам и другим
корпусам. Имеются вспомогательные базирующие по-
верхности — поверхности отверстий и плоскостей. От-
верстия корпусных деталей разделяют на основные (точ-
ные) и вспомогательные. Основные отверстия служат опо-
рами валов и подшипников. Вспомогательные предназна-
чены для монтажа болтов, масленок и др.
К корпусным деталям предъявляют требования по
точности, прочности, жесткости, износостойкости, мини-
мальным деформациям при переменной температуре, гер-
метичности, удобству монтажа и демонтажа деталей.
Основными требованиями по точности являются: диаметры
основных отверстий под подшипники выполняют с полем
допуска Н7 и Ra = 0,4 ... 1,6 мкм (иногда с полем до-
пуска Н6 и Ra = 0,4 ... 0,2 мкм). Допуск соосности от-
верстий задают в пределах половины поля допуска на
диаметр наименьшего отверстия, а допуск конусообраз-
ное™ и овальности не более 0,3 ... 0,5 поля допуска на
соответствующий диаметр. Часто соответствующие стан-
дарты регламентирует допустимые отклонения на меж-
осевые расстояния и параллельность осей зубчатых колес
в передачах.
Допуск параллельности осей отверстий составляет
0,02 ... 0,05 мм на 100 мм длины. Сопрягаемые поверх-
ности имеют отклонения от прямолинейности 0,05 ...
0,2 мм на всей длине и Ra = 0,8 ... 1,6 мкм. Поверхности
скольжения допускают отклонения от плоскостности
0,02 ... 0,05 мм на 1000 мм и Ra = 0,4 ... 0,8 мкм. Допуск
перпендикулярности торцовых поверхностей к осям от-
верстий не более 0,01 ... 0,05 мм на 100 мм радиуса торца
и Ra = 0,8 ... 0,4 мкм. У разъемных корпусов несовпаде-
ние осей отверстий с плоскостью разъема допускается
в пределах ±0,2 мм.
3.8.2. Материал и способы получения
заготовок
Заготовки корпусных деталей в большинстве
случаев изготовляют литьем из серого чугуна. Применяют
также ковкий чугун, цветные сплавы. Из серого чугуна
марок СЧ 15, СЧ 20 делают заготовки корпусных дета-
18Я
лей станков, поверхности которых не работают на из*’
нос. Заготовки корпусных деталей; работающих в усло-
виях вибраций, ударных нагрузок, скручивающих и изги-
бающих моментов, выполняют из ковкого чугуна или
стали, а работающих в условиях агрессивной среды изго-
товляют из материалов, обладающих повышенным сопро-
тивлением коррозии (коррозионно-стойкие стали марок
3X13, ЗХ18Н10Т и др.).
Для заготовок корпусных деталей с направляющими
используют серый чугун. Плиты спутников делают из
сталей ЗОП, 40Х, 12ХНЗА и 20ХЗВМФ. Для сварных
корпусных деталей применяют малоуглеродистые стали
СтЗ, Ст4. Заготовки корпусных деталей изготовляют
литьем и сваркой. Литые заготовки получают литьем
в землю, оболочковые формы и кокиль, для мелких де-
талей используют литье по выплавляемым моделям.
Ручную формовку заготовок корпусных деталей, от-
ливаемых в землю, применяют в единичном и мелкосерий-
ном производствах и при изготовлении крупных заготовок.
Машинную формовку по металлическим или пластмас-
совым моделям применяют для изготовления мелких и
средних деталей в серийном и массовом производствах.
В тех же производствах литье в кокиль или в металличе-
ские формы применяют для получения заготовок из цвет-
ных сплавов.
Литье под давлением используют для получения заго-
товок из алюминиевых сплавов, сложной формы с отвер-
стиями, внутренними и наружными резьбами. Этот способ
позволяет получать точность размеров по 12-му квали-
тету. Заготовки полученные литьем и сваркой, подвергают
термической обработке.
3.8.3. Обработка корпусных деталей
Построение и содержание процесса обработки
корпусной детали определяется выбором баз и размер-
ными связями между различными поверхностями. Кор-
пусные детали базируют, выдерживая принципы постоян-
ства и совмещения баз. При их изготовлении наиболее
часто используют два способа базирования: по трем пло-
скостям, образующим координатный угол; по плоскости и
двум отверстиям, обработанным по квалитету Н7 с посад-
кой на два установочных пальца приспособления.
На первой операции заготовку устанавливают на не-
190
обработанные поверхности, стремясь достичь правильного
положения обрабатываемой одной или нескольких по-
верхностей, предназначенных для использования в ка-
честве технологических баз на большинстве дальнейших
операций. На этой операции стремятся обеспечить пра-
вильное распределение припусков на обработку на по-
верхностях, подлежащих обработке на последующих опе-
рациях. Часто на первой операции заготовку базируют
по двум основным отлитым отверстиям, если они имеют
достаточные диаметральные размеры. Такой способ ба-
зирования обеспечивает снятие равномерного припуска
при последующей обработке основных отверстий. Для
базирования используют самоцентрирующиеся оправки
или специальные приспособления.
Маршрут обработки корпусной детали включает следу-
ющие основные этапы: обработку поверхностей, исполь-
зуемых в качестве технологических баз при последующей
обработке; обработку взаимосвязанных плоских поверх-
ностей; обработку основных и крепежных отверстий;
отделочную обработку плоских поверхностей; отделку
основных отверстий. Каждый из этапов состоит из не-
скольких операций! в зависимости от вида обрабатывае-
мых поверхностей и требований по точности. В некоторых
случаях в маршрут включают старение между черновой
и чистовой обработкой.
В единичном и мелкосерийном производстве, а также
при обработке крупных заготовок обработку корпусных
деталей ведут по разметке. Посредством разметки опреде-
ляют положение осей отверстий и других поверхностей
детали. Установку и выверку заготовки на столе станка
или на спутнике осуществляют по рискам. В этих про-
изводствах для обработки корпусных деталей часто ис-
пользуют универсально-сборочные приспособления.
Для обработки наружных плоскостей корпусных дета-
лей применяют строгание, фрезерование, точение, шлифо-
вание и протягивание. В единичном и мелкосерийном про-
изводствах используют строгание на продольно-стро-
гальных станках. Наибольшее распространение при об-
работке корпусных деталей имеет фрезерование.
В зависимости от характера и расположения обрабаты-
ваемых поверхностей, масштаба выпуска деталей исполь-
зуют консольно-фрезерные, продольно-фрезерные (много-
шпиндельные), карусельно-фрезерные, барабанно фрезер-
ные станки, станки с ЧПУ и многоцелевые станки. В ав-
191
Рис. 3.70. Схема обработки на
барабанно-фрезерном станке
двух параллельных плоскостей
Рис. 3.71. Схема обработки на
карусельно-фрезерном станке
двух поверхностей заготовки с
переустановкой заготовок:
1 — съем заготовок; 2 — переуста-
новка заготовок из позиции А в по-
зицию Б, 3 — установка заготовки,
подлежащей обработке
тематических линиях применяют агрегатно-фрезерные
станки. Продольно-фрезерные станки общего назначения
используют для чернового и чистового фрезерования
в мелкосерийном производстве.
В среднесерийном и крупносерийном производстве
обработку ведут набором фасонных или стандартных
фрез на специализированных многошпиндельных про-
дольно-фрезерных станках. На барабанно-фрезерных
станках обрабатывают одновременно две параллельные
плоские поверхности предварительно (поз. 1 на рис. 3.70)
_и окончательно (поз. 2).
Плоскости фрезеруют на карусельно-фрезерных стан-
ках (рис. 3.71) при непрерывном вращении стола с пере-
кладыванием деталей попарно. Черновая и чистовая об-
работка выполняется последовательно двумя фрезами.
На автоматических линиях плоские поверхности обраба-
тывают торцовыми фрезами с использованием агрегатных
продольно-фрезерных автоматов с одной или двух сторон
одновременно. Двухшпиндельные фрезерные головки 4
(рис. 3.72) перемещаются влево до упора /, осуществляя
последовательно черновую и чистовую обработку заго-
товки 3, которая зафиксирована в рабочей позиции. Кон-
вейер 2 подает следующую заготовку, при этом головки 4
перемещаются в исходное положение. Затем цикл обра-
ботки повторяется. Фрезерованием за два рабочих хода
192
(черновой и чистовой) достигают точности 10-го квалитета
и Ra = 1,6 ... 3,2 мкм.
• Шлифование производят на плоскошлифовальных
станках периферией круга, торцом чашечного круга и тор-
цом сборного сегментного круга. Плоское силовое шли-
фование маловосприимчиво к литейным коркам и преры-
вистым поверхностям, поэтому заготовки можно шлифо-
вать без предварительной обработки фрезерованием или
строганием при сравнительно малых припусках (3—
5 мм).
В массовом производстве широко используют протяги-
вание наружных поверхностей жестких деталей. Его при-
меняют для черновой и чистовой обработки, а также для
зачистки и калибрования. Протягивание высокопроиз-
водительно и его выполняют на мощных и быстроходных
протяжных станках протяжками из твердых сплавов со
скоростью резания до 60 м/мин. Протяжные станки гори-
зонтального и вертикального типов, однопозиционные и
многопозиционные встраивают в автоматические линии.
При высоких требованиях к точности и шероховатости
поверхностей вводят отделочную операцию, тонкое шли-
фование или фрезерование. В мелкосерийном производстве
базовые поверхности шабрят.
Обработка основных отверстий. Для обработки основ-
ных отверстий применяют сверла, резцы, зенкеры, рас-
точные головки, расточные пластины и развертки. Для
отделочной обработки используют также шариковые или
роликовые раскатки. Сверла применяют для предвари-
тельного сверления отверстий в сплошном материале.
Отверстия более 30 мм, как правило, получают литьем.
При сверлении по кондуктору достигают точности диа-
метрального размера по квалитету НИ ... Н12.
Рис. 3.72. Схема обработки корпусной детали на автоматической линии
7 Новиков 193
Отверстия в отливках единичного и мелкосерийного
производства растачивают резцами. Эта обработка обе-
спечивает правильное положение оси отверстия. Резцы
применяют в резцовых головках и резцовых блоках для
обработки отверстий большого диаметра. Зенкеры ис-
пользуют для черновой обработки литых отверстий, для
получистовой обработки отверстий после сверления или
растачивания резцом. Для отверстий, точность которых
не выше квалитета НЮ, зенкер можно использовать для
окончательно?! обработки. Шероховатость поверхности
при зенкеровании Ra — 1,6 мкм и более.
Основные отверстия большого диаметра (100 мм и
более) обрабатывают многорезцовыми расточными голов-
ками, оснащенными пластинками. твердого сплава. Они
позволяют при повышенных режимах снимать большой
припуск за минимальное число рабочих ходов и являются
самым производительным инструментом. Чистовую об-
работку по квалитетам Н6—НЮ отверстия диаметром
до 400 мм осуществляют в большинстве случаев развертыва-
нием. Используют развертки, оснащенные пластинами
твердого сплава.
Отверстия квалитетов Н8 и Н9 получают путем одно-
кратного развертывания, а отверстия квалитета Н7 —
путем двукратного развертывания. Обработку отверстий
квалитета Н6 развертыванием осуществляют при соблю-
дении условий: развертывают вручную разверткой с до-
веденными режущими кромками и CQ>K. При этом Ra =
— 0,8 мкм и более.
Припуски под черновое развертывание оставляют до
-0,5 мм на диаметр, под чистовое 0,07 ... 0,15 мм. В серий-
ном и массовом производстве широко используют расточ-
ные блоки и плавающие пластины для обработки отверстий
диаметром до 600 мм. Их применяют для чернового и чи-
стового растачивания. По сравнению с однорезцовым рас-
тачиванием при обработке расточными блоками или плас-
тинами радиальные составляющие сил резания уравно-
вешены, что исключает изгиб оправки. Точность обра-
ботки обеспечивается по квалитету Н7 и шероховатости
Ra = 0,63 мкм и более. Торцовые поверхности отверстий
обрабатывают подрезными резцами и торцовыми зенке-
рами. Подрезку торцов осуществляют также резцом или
фрезой.
Обработку основных отверстий выполняют на гори-
зонтально-расточных, координатно-расточных, верти-
194
1
в)
Рис. 3.73, Схемы растачивания отверстий на горизонтально-расточных
станках
кально-расточных, карусельных, агрегатных, многоцеле-
вых станках и станках с ЧПУ. Точность межосевых рас-
стояний, параллельность и перпендикулярность осей,
соосность отверстий обеспечивают их обработкой с одного
установа.
В единичном и мелкосерийном производстве при рас-
тачивании основных отверстий на горизонтально-расточ-
ных станках используют три основных способа: I) об-
работку консольными оправками I (рис. 3.73, а); 2) об-
работку борштангами с использованием опоры задней
стойки 1 (рис. 3.73, б); 3) обработку в специальных при-
способлениях 1 с шарнирным соединением расточных
оправок со шпинделем станка 2 (рис. 3.73, в). Подачу
при каждом из этих способов осуществляют шпинделем
или столом. Консольная обработка проще, но обеспечи-
вает меньшую точность по сравнению с другими двумя
способами.
Длина оправки и длина выступающей части шпинделя
при консольном растачивании не должна превышать
(5 ... 6)d, где d — диаметр оправки. При консольном
растачивании подачу предпочтительнее осуществлять пере-
мещением стола станка, так как при подаче шпинделем уве-
7* 195
растачивания длинных
Рис. 3.74. Схема обработки от-
верстий 1 ... 5 корпусной детали
по координатам (др, yi — коор-
динаты осей отверстий, подле-
жащих обработке)
личивается вылет оправки
и снижается жесткость тех-
нологической системы, что
приводит к появлению по-
грешности размера и фор-
мы отверстия. Растачива-
ние борштангами с исполь-
зованием опоры задней
стойки применяют для
отверстий в крупных дета-
лях, что связано с большими затратами вспомогатель-
ного времени на установку и выверку борштанги.
Точность межосевых расстояний и точность положения
соосных отверстий относительно баз достигают различ-
ными методами. В единичном и мелкосерийном произ-
Рис. 3.75. Схема направляющих элементов приспособлений для раста-
чивания отверстий:
а — переднее направление; б — заднее направление, в — переднее и заднее
направления; г — двойное переднее направление; 1 — заготовка; 2 — при*
способление для растачивания
196
водстве растачивание производят по разметке. Коорди-
натное растачивание на горизонтально-расточных станках
производят за один уставов заготовки. При растачивании
совмещение оси шпинделя с осью каждого из обрабатывае-
мых отверстий осуществляют перемещением шпиндельной
бабки в вертикальном, а стола в горизонтальном направ-
лениях в соответствии с заранее рассчитанными коорди-
натами (рис. 3.74). Этот метод используют при обработке
на станках с ручным управлением и станках с ЧПУ.
Достигается точность межосевых расстояний ±0,02 мм.
Растачивание отверстий координатным методом выполняют
также на координатно-расточных станках. Эти станки
отличаются повышенной точностью, имеют отсчетно-из-
мерительные системы и обеспечивают высокую точность
размеров, точность межосевых расстояний отверстий в пре-
делах 1 ... 8 мкм.
В серийном производстве широко используют растачи-
вание в кондукторах. Точность расположения отверстий
достигают с помощью направляющих втулок приспособле-
ния. Приспособления имеют различное расположение
направляющих элементов (рис. 3.75). При растачивании
с шарнирным соединением оправки со шпинделем геомет-
рические погрешности станка практически не влияют на
точность обработки.В этом случае точность обработки опре-
деляется точностью приспособления, величиной зазоров
между оправками и втулками.
На горизонтально-сверлильных станках растачивание
осуществляют в поворотных приспособлениях, имеющих
направляющие элементы. Для растачивания используют
накладные кондукторы. Их базируют и закрепляют на
заготовке или основании приспособления. Отверстия в кон-
дукторе растачивают с высокой точностью относительного
положения на координатно-расточных станках. Они соот-
ветствуют отверстиям, подлежащим обработке в корпус-
ной детали.
Использование на расточных станках многошпиндель-
ных расточных головок 4 (рис. 3.76) повышает производи-
тельность обработки. Головку шарнирно соединяют со
шпинделем 5. Шпиндели 3 головки передают крутящие
моменты расточным борштангам 2, которые по кондуктору 1
растачивают несколько отверстий с параллельными
осями в заготовке 6.
В крупносерийном и массовом производстве для об-
работки основных отверстий используют многошпиндель-
197
Рис. 3.76. Схема рас-
тачивания отверстий
многошпиндельной го-
ловкой
ные агрегатно-расточные станки, которые работают в ав-
томатических линиях или используются отдельно. Агре-
гатно-расточные станки имеют различные компоновки:
их силовые головки могут перемещаться в вертикальном,
горизонтальном или наклонном направлениях. Цикл ра-
боты на этих станках автоматизирован. На агрегатных
станках выполняют сверление, зенкерование, растачива-
ние, развертывание цилиндрических и конических отвер-
стий, подрезку торцов, снятие фасок, растачивание раз-
личных канавок и нарезание резьбы.
В мелкосерийном производстве для обработки основных
отверстий используют многоцелевые станки с ЧПУ, обо-
рудованные магазином для автоматической смены ин-
струмента.
Обработку крепежных и других отверстий выполняют
на вертикально-сверлильных, радиально-сверлильных и
агрегатных станках. В зависимости от размеров и конст-
руктивных форм корпусных деталей, серийности выпуска
используют кондукторы коробчатого типа, накладные,
поворотные или выполняют обработку по разметке. Об-
работка крепежных и других отверстий небольшого диа-
метра включает сверление, зенкерование, цековку, сня-
тие фасок, развертывание и нарезание резьб. В индиви-
198
дуальном и мелкосерийном производстве на станках с
ручным управлением обработку ведут по разметке. При
большой серийности выпуска применяют многошпиндель-
ные и резьбонарезные головки, а также ведут обработку
на агрегатных станках.
Отделка основных отверстий. Отделочными операциями
являются тонкое растачивание, планетарное шлифование,
хонингование и раскатка роликами. Тонкое растачивание
на алмазно-расточных станках применяют для получения
высокой точности размеров отверстий по квалитетам
Н6 ... Н7, их. геометрической формы (допуск на оваль-
ность и конусообразность 3—4 мкм) и прямолинейности
оси отверстия. Шероховатость поверхности Ra = 1,25 ...
0,63 мкм. Эту обработку применяют для точных гладких
отверстий небольших, диаметров в деталях средних и
небольших размеров.,
Растачивание ведут однолезвийными резцами с пла-
стинками из твердых сплавов, а также алмазными рез-
цами и резцами, оснащенными сверхтвердыми режущими
материалами. Для обработки отверстий диаметром более
150 мм применяют внутреннее планетарное шлифование.
Шлифовальный круг вращается относительно оси шпинде-
ля, совершая планетарное движение, т. е. вращение отно-
сительно оси отверстия. Продольную подачу осуществля-
ют поступательно-возвратным движением заготовки, по-
перечную — перемещением шлифовального круга. При
этом достигают точности отверстия по квалитету Н6
и Ra = 0,32 мкм и более. Однако этот процесс малопроиз-
водителен.
Хонингование выполняют на одно- или многошпин-
дельных хонинговальных станках. Хонингованием об-
рабатывают отверстия диаметром 15 ... 200 мм и достигают
точности по квалитету Н6 и Ra = 0,04 ... 0,08 мкм.
Хонингование является производительной отделочной опе-
рацией и применяется после развертывания и шлифова-
ния.
Раскатыванием отверстий в стальных корпусных дета-
лях достигают Ra = 0,04 ... 0,08 мкм, при этом твердость
поверхностного слоя возрастает на 20 ... 25 %. Производи-
тельность этого способа выше по сравнению с производи-
тельностью хонингования в 5 раз. В единичном и мелко-
серийном производстве для обеспечения минимальной
шероховатости отверстий используют притирку с при-
менением мягких и твердых абразивных материалов.
199
3.8.4. Обработка корпусных деталей
на станках с ЧПУ
Для повышения производительности обработки
корпусных деталей в мелкосерийном производстве исполь-
зуют многооперационные станки с ЧПУ (рис. 3.77),
имеющие автоматическую смену инструмента. Много-
операционные станки позволяют автоматически обрабаты-
вать заготовку с четырех-пяти сторон с одной установки
(рис. 3.78). На этих станках используют консольный ин-
струмент и выполняют: фрезерование по контуру и пло-
ских поверхностей, координатное сверление и растачи-
вание, зенкерование и развертывание отверстий, цековку
и нарезание резьбы.
На базе таких станков создают ГПС, имеющие индекс
АСК (автоматизированные системы обработки корпусных
деталей), оснащенные автоматическими транспортными
устройствами и роботами. На этих ГПС обрабатывают
широкую номенклатуру корпусных деталей и выполняют
черновые, получистовые и чистовые фрезерные, расточ-
ные, сверлильные, резьбонарезные и другие опера-
ции с трех-четырех сторон без переустановки заготов-
ки.
Предварительную обработку базовых поверхностей и
операции, выполнение которых нерентабельно или не-
возможно на станках с ЧПУ (например, высокоточные
координатно-расточные, шлифовальные или долбежные
работы), производят вне ГПС. Иногда в состав ГПС
можно ввести дополнительное оборудование для доделоч-
дных операций. Кроме станков с ЧПУ в состав ГАУ
типа АСК могут быть включены координатно-разметоч-
ная машина для предварительного обмера и разметки
заготовок и контрольно-измерительная машина для ав-
томатического измерения окончательно обработанных кор-
пусных деталей. В ГПС при обработке корпусных деталей
обычно используется спутниковый способ транспортиро-
вания заготовок. Одной из особенностей построения мар-
шрутного технологического процесса на ГПС является
обеспечение максимальной концентрации операций на од-
ном станке, т. е. возможности выполнения наиболь-
шего числа технологических переходов за один уста-
нов.
200
Рис. 3.77. ГПМ для обработки корпус-
ных деталей:
1 — многоцелевой сверлильно-фрезерно-
расточной станок с ЧПУ; 2 — пульт
управления; 3 — шкаф ЧПУ; 4 — пово-
ротный накопитель заготовок; 5 — при-
способление-спутник; 6 — заготовка; 7 —
токарный стол; 8— инструментальный ма-
газин
Рис. 3.78. Схема технологических пе-
реходов» выполняемых при обработке
заготовок корпусных деталей с одной
установкой на многоцелевом станке
вертикальной компоновки:
1 — фрезерование плоскости; 2 — свер-
ление мелких отверстий; 3 — фрезерова-
ние по контуру; 4 — круговое фрезерова-
ние отверстия; 5 — растачивание глав-
ного отверстия; 6 — развертывание; 7 —
сверление резьбовых отверстий; 8 — фре-
зерование канавки; 9 — фрезерование Т-
образного паза; 10 — нарезание резьбы
метчиками; 11 — фрезерование круговых
канавок в отверстии
201
3.8.5. Контроль корпусных деталей
Обычно у корпусных деталей контролируют:
прямолинейность и правильность расположения основных
(базовых) поверхностей; размеры и форму основных от-
верстий; соосность осей отверстий; межосевые расстояния;
параллельность и перпендикулярность осей; правильность
расположения отверстий относительно основных поверх-
ностей; перпендикулярность торцовых поверхностей от-
носительно осей отверстий.
Прямолинейность поверхностей контролируют уров-
нем или индикатором. Для измерения диаметра отверстий
используют универсальные измерительные устройства:
индикаторные и микрометрические нутромеры, штанген-
циркули, а также калибры-пробки. Соосность отверстий
контролируют гладкими или ступенчатыми контрольными
оправками. Эти оправки выполняют по квалитету h5
и Ra = 0,63 ... 0,16 мкм.
При контроле отверстий больших диаметров применяют
переходные втулки (рис. 3.79, а). Межосевые расстояния
и отклонения от параллельности проверяют индикато-
Рис. 3.79. Схема контроля корпусной детали:
У — корпус; 2 « втулка; 3 — оправка; 4 — индикатор; 5 калибр
202
рами, микрометрами и штангенциркулем. Правильность
расположения оси отверстия относительно основной по-
верхности (параллельность) проверяют с помощью инди-
каторов (рис. 3.79, б). Отклонение от перпендикулярности
осей отверстий контролируют оправками с индикаторами.
Контроль перпендикулярности торцов поверхности от-
носительно оси отверстия выполняют посредством инди-
катора, щупом и калибром (рис. 3.79, «).
Специальные контрольно-измерительные устройства с
ЧПУ позволяют контролировать точность комплекса па-
раметров корпусной детали.
Типовой процесс обработки корпуса коробки скоростей
токарного станка в крупносерийном производстве.
005 операция—плоскошлифовальная: предвари-
тельно шлифовать плоскость разъема на плоскошлифо-
вальном станке.
010 операция — сверлильная: на плоскости разъёма
обработать два отверстия с точностью 7-го квалитета,
используемые для базирования детали на два пальца на
последующих операциях.
015 операция — фрезерная: окончательно фрезеровать
боковые стороны на продольно-фрезерном четырехшппн-
дельном станке в зажимном четырехместном приспособле-
нии с пневмоприводом (базирование заготовки по пло-
скости разъема и двум отверстиям).
020 операция — фрезерная: окончательно фрезеровать
остальные поверхности корпуса на продольно-фрезерном
восьмишпиндельном станке в зажимном четырехместном
приспособлении с пневмоприводом (базирование заго-
товки по плоскости разъема и двум отверстиям).
025 операция — агрегатная: обработать отверстия
с двух сторон корпуса на агрегатном 32-шпиндельном
четырехпозиционном станке в зажимном четырехместном
приспособлении (базирование по плоскости разъема и
двум отверстиям).
030 операция — агрегатная: окончательная обработка
отверстий с двух других сторон и по верхней плоскости
на агрегатном четырехпозиционном многошпиндельном
станке.
035 операция — шлифовальная: окончательно шлифо-
вать плоскость разъема на плоскошлифовальном станке
на магнитной плите (базирование по плоскости основания).
040 операция — алмазно-расточная: расточить от-
верстия под подшипники шпинделя с припуском на хо-
203
нингование на алмазно-расточном станке в зажимном при-
способлении (базирование по плоскости разъема и двум
отверстиям).
045 операция — хонинговальная: хонинговать отвер-
стие под подшипники.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Последовательность разработки процесса обработки типовых
деталей станков.
2. Последовательность изготовления ступенчатых валов.
3. Изготовление шпинделей.
4. Последовательность изготовления ходовых винтов, втулок
и фланцев.
5. Последовательность изготовления зубчатых колес.
6. Последовательность изготовления станин.
7. Последовательность изготовления корпусных деталей.
ГЛАВА IV
ОСОБЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Электроискровая обработка (ЭИО) применяется
для получения отверстий любой формы больших и малых
диаметров, а также для прорезки тонких щелевых пазов,
изготовления сеток и сит. С помощью ЭИО осуществляется
резка металлов любой твердости, гравирование и др.
Данный способ основан на разрушении металла в ре-
зультате импульсного разряда между заготовкой и элек-
тродом. При этом разрушенный участок по форме и раз-
мерам соответствует катоду (электроду). ЭИО осущест-
вляется в масляной или керосиновой среде. Точность
и шероховатость получаемых поверхностей зависит от
напряжения и силы тока.
На рис. 4.1 приведена схема установки для получения
отверстия электроискровым методом. Импульсы электри-
ческого разряда, возникающие между торцом электрода 3
и поверхностью заготовки /, разрушают металл, образуя
отверстие, соответствующее форме электрода. Направление
инструмента определяется кондуктором 4, изготовленным
из материала, не проводящего электрический ток. Об-
работка осуществляется в жидкой среде 2 при питании
от источника тока 5. Поверхности, обрабатываемые ЭИО,
соответствуют Н8 ... Н12 квалитету при Ra = 0,32 ...
0,63 мкм.
205
Анодно-механическая обработка (AMO) применяется
при резке металлов, заточке инструмента, обработке раз-
личных поверхностей деталей.
В отличие от ЭИО, при которой электрод не прика-
сается к поверхности заготовки, при АМО инструмент
соприкасается с обрабатываемой поверхностью в несколь-
ких точках, а жидкость, находящаяся между ними, про-
водит электрический ток. При этом процесс заключается
в механическом удалении пленок, образующихся на по-
верхности заготовки (анода) при прохождении тока между
его поверхностью и пластинкой (катодом).
Инструмент, удаляющий пленку, является диэлектри-
ком. Интенсивность съема металла 2 ... 6 мм3/мин, точ-
ность обработки Н7 ... Н12 квалитет и Ra = 0,63 ...
0,16 мкм.
Электрохимическая обработка (ЭХО) основана на явле-
ниях, связанных с прохождением электрического тока
через растворы электролитов. ЭХО позволяет очищать
поверхности обрабатываемых материалов от окислов,
ржавчины, жировых пленок и других загрязнений, а так-
же шлифовать поверхности заготовок.
В процессе химического полирования на поверхности
заготовки образуется вязкая пленка солей, защищающая
микровпадины полируемой поверхности от действия элект-
рического тока, но не препятствующая растворению вы-
ступов. Интенсивность съема металла 3 ... 10 мкм/мин.
Длительность процесса зависит от заданного съема:
для черных и цветных металлов 4—10 мин, для легких
сплавов 3 ... 5 мин. Точность обработки Ь6 ... Ь9 при ше-
роховатости поверхности Ra = 0,08 ... 2,5 мкм.
Если между торцом латунной трубки (катода) и заго-
товкой создать электролизную ванну, то можно осущест-
вить анодное растворение, ограниченное трубкой, т. е.
произвести прошивание отверстия. При этом интенсивность
съема металла 500 ... 2000 мкм/мин и Ra = 1,25 ...
2,5 мкм.
Ультразвуковая обработка. Для обработки твердых
и хрупких материалов (стекла, алмаза, керамики), с боль-
шим трудом обрабатываемых обычными способами, при-
меняют ультразвуковой метод. Использование ультра-
звуковых колебаний для обработки твердых и хрупких
материалов основано на создании высокой скорости из-
нашивания обрабатываемого материала при контакте виб-
рирующего инструмента.
206
Инструмент изготовляют
преимущественно из пластич-
ного материала, в который
внедряют абразивные части-
цы. Таким образом, стержень
инструмента (вибратор) слу-
жит только для направления,
а резание производят абра-
зивным инструментом. Ин-
струмент совершает продоль-
ные колебания е частотой
1600 ... 25 000 в секунду и
амплитудой 0,02 ... 0,06 мм.
По форме инструмент соот-
ветствует форме обрабатыва-
емого отверстия. Источником
колебаний инструмента яв-
ляется вибратор, в котором
электрические колебания
преобразуются в механичес-
кие.
Существующие модели
станков позволяют обраба-
тывать отверстия диаметром
0,1 ... 90 мм при глубине об-
работки от двух до пяти диа-
метров отверстия с точностью
обработки для твердых спла-
вов до 0,01 мм.
Рис. 4.2. Схема электронно-лу-
чевой трубки
Обработка электронным лучом основана на использо-
вании энергии концентрированного электронного луча
для обработки твердых материалов методом расплавления.
В безвоздушной камере образуется электронный луч
с частотой 3000 Гц и длительностью импульсов 0,01 ...
0,00005 с, с температурой в зоне обработки около
6000 °C.
В электронно-лучевой трубке (рис. 4.2) находится ис-
точник электронного луча 1, так называемая электронная
пушка, импульсный генератор 2, электромагнитное регу-
лирующее устройство 3 и электромагнитное отклоняющее
устройство 4. Производительность обработки электрон-
ным лучом выше, чем при прочих методах обработки.
Стальные листы толщиной до 1 мм режут электронным
лучом со скоростью 1200 мм/мин. Электронным лучом об-
207
Рис. 4.3. Схема обработки
оптическим квантовым ге-
нератором
рабатывают отверстия диаметром до 0,001 мм в приборах
точной механики.
Обработку плазменной струей производят с помощью
горелки, в которой дуговой разряд возникает в электри-
чески нейтральном канале между двумя электродами.
Вдоль столба дуги пропускают газ,который в зоне разряда
ионизируется, приобретает свойства плазмы и выходит
из горелки в виде струи, имеющей температуру 15 000 °C.
С помощью этого вида обработки можно наносить покры-
тия и резать заготовки из разнообразных материалов.
С помощью лазеров можно обрабатывать отверстия
диаметром от нескольких микрометров до нескольких
десятых долей миллиметра, осуществлять сложноконтур-
ную вырезку заготовок из листа, а также сварку, пайку,
термообработку и др.
Получили распространение оптические квантовые ге-
нераторы (лазеры). Схема лазера приведена на рис. 4.3.
.Стержень изготовляют из рубина или стекла с примесью
неодима или алюмоиттриевого граната с примесью нео-
дима. Рядом со стержнем / расположена газоразрядная
импульсная лампа 5, осуществляющая оптическую на-
качку активной среды. Питание лампы и управление ее
работой производится устройством 3. Стержень и лампа
помещены внутри отражателя 4, направляющего излуче-
ние лампы на активную среду. Зеркало 2 и полупрозрач-
ное зеркало 6 в ОКГ (оптический квантовый генератор)
осуществляют положительную обратную связь. Излу-
чение фиксируется оптической системой 7 на поверхности
заготовки 8.
Использование станков с ЧПУ для резки металла.
Резка материала с помощью плазменной дуги осуществля-
ется с использованием станков с ЧПУ, что позволяет
208
избежать большого расхода материала заготовки и по-
высить точность деталей.
Электромагнитное копирование осуществляют с по-
мощью магнитных пальцев. При этом магнитный палец
притягивается к рабочей кромке стального копира и об-
катывает контур копира. Резак жестко связан с магнит-
ной головкой и вырезает детали определенной формы
и размеров.
Фотоэлектронное копирование осуществляют по чер-
тежу на координатных машинах. Принцип копирования
заключается в том, что расположенный на копироваль-
ной части источник света дает через систему линз световой
пучок, который, падая на зеркало, фокусируется на по-
верхности чертежа.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие Вы знаете особые методы обработки деталей, применяемые
в машиностроении?
2. Расскажите о критериях выбора особых методов обработки
деталей.
ГЛАВА V
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТОГО
ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Технологические процессы изготовления каж-
дого станка, автоматической линии или отдельной детали
можно спроектировать в нескольких вариантах, каждый
из которых обеспечивает выполнение заданных условий.
Однако необходим наиболее экономичный вариант. Пол-
ную оценку вариантов процесса производят путем сравне-
ния себестоимости изготовления изделий.
Себестоимость — это затраты на израсходованные
средства производства, зарплату, изготовление изделия,
выраженные в денежной форме. Различают себестоимость
машины в целом (цеховую, заводскую), себестоимость
деталей и отдельных операций процесса их изготовления.
Сравнение по себестоимости учитывает затраты живого
и вещественного труда. Подсчет себестоимости называют
калькуляцией. Варианты технологического процесса
сравнивают также на основании других показателей,
характеризующих его: трудоемкости изготовления детали;
коэффициента использования материала (отношение массы
готовой детали к массе заготовки); коэффициента загрузки
оборудования. Для сопоставления вариантов технологи-
ческого процесса используют цеховую себестоимость. Су-
ществует несколько методов определения себестоимости.
При бухгалтерском методе себестоимость С складывает-
ся из трех составляющих элементов: расходов на матери-
алы М, за вычетом стоимости реализованных отходов;
расходов на заработную плату 3 с начислениями на нее
остальных расходов. Себестоимость единицы продукции
т k
с>-2"+2(‘ +тхг-> <51>
1=1 1=1
где т — число различных марок материалов, расходуемых
на единицу продукции; ах — процент начислений на рас-
ходы по заработной плате; а2 — процент расходов, на-
210
числяемых на расходы на заработную плату; k — число
операций на изготовление единицы продукции.
Такой метод расчета прост, однако мало пригоден
для сравнения вариантов процесса, так как не учитывает
влияния повышения производительности труда, расходов
на оборудование, инструмент и др.
Наиболее точен метод прямого расчета составляющих
себестоимости. В качестве основных факторов, влияющих
на себестоимость, выделяют расходы на амортизацию и
содержание оборудования, оснастки и инструмента. Се-
бестоимость единицы продукции
m О
Сг=2м+1ТРоб+/’п+/’и+(1 +^т)3]’
(52)
где Роб, Рп, Ри — расходы на амортизацию и содержа-
ние оборудования, приспособлений и инструмента, при-
ходящиеся на единицу продукции; ая — процент наклад-
ных расходов, начисляемых на расходы по заработной
плате, за исключением расходов за данный период вре-
мени на содержание и амортизацию оборудования, ос-
настки и инструмента.
Этот метод позволяет оценить влияние основных фак-
торов на себестоимость единицы продукции и правильнее
решать вопросы выбора наиболее экономичного варианта
процесса.
Расходы на единицу любой продукции:
на материалы
т т
м = 2 g1p1 - 2 g2p2, (53)
1=1 1=1
где Gt — масса материала каждой марки, расходуемого
на единицу продукции; G2 — масса отходов; Рг, Р2 —
стоимость 1 кг материала и отходов материала;
на заработную плату
о
3 = 2Сй-+тВ-аг- <54>
1=1
где а — тарифная часовая ставка рабочего; zu z2 — раз-
рядные коэффициенты работы рабочего и наладчика;
Ki, К2 —число единиц оборудования, обслуживаемого
211
соответственно одним рабочим и одним наладчиком; t —
время, затрачиваемое на операцию;
на содержание и амортизацию оборудования
Роб = 2 Роб = Рэ + Ра 4- Рр + Р3; (55)
на электроэнергию
о
Рэ = У t, (56)
i=l
где W — мощность электродвигателей; /гм — коэффициент
загрузки электродвигателей; q — стоимость 1 кВт-ч элект-
роэнергии; т]3, т]с — КПД двигателей и сети; t — время,
затрачиваемое на операцию.
Расходы на амортизацию оборудования:
универсального
о
рУ У1 8аы1_____t _
a ^|Фдй0-ЮО 60 ’
1—1
специального
о
Ра = 2^-> (58)
1=1
где S — стоимость единицы оборудования; ам — процент
амортизационных отчислений; I — число единиц одина-
кового оборудования, необходимого для выполнения дан-
ной операции; Фя — годовой фонд работы оборудования;
коэффициент использования оборудования по вре-
мени; п — число объектов производства, подлежащих
обработке по неизменному чертежу.
Расходы на ремонт оборудования
о
1=1
где ар — средняя норма расходов на ремонт в процентах
ОТ Ря.
Расходы на амортизацию части здания, которую от-
носят к данному оборудованию,
Р — У QHba3[----£_ ZgQx
3-^Фд-Ю0 60 ’
212
где Q—площадь здания, занимаемая оборудованием;
Н — высота здания; b — стоимость 1 м3 здания; аэ —
процент амортизации здания.
Расходы на содержание и амортизацию приспособле-
ний:
универсальных
о
рУ _ <$П (а4 + ° а) I t .
" ~ ZJ Фд*о-1ОО 60 ’
(61)
специальных
о
Snl
п
(62)
а4 — про-
где Sn — стоимость единицы приспособления;
цент амортизационных отчислений; а5, ав — расходы-иа
содержание приспособления в процентах от 5П.
Расходы на содержание и амортизацию инструмента:
универсального
о к
г>У __________ ($и 4~ ^пг п) Ьшт .
(1 + i)R-60
(63)
специального
О к
(^и ~Ь о)
Zl п
(64)
переточек,
г„ — стои-
где 5И — стоимость инструмента; i — число
инструмента; — время на одну переточку;
мость 1 ч переточки; кш — коэффициент использования
инструмента по времени; т — число одновременно ра-
ботающих инструментов; R — стоимость инструмента;
kc — число одинаковых инструментов, необходимых для
выпуска п объектов по неизменным чертежам; к — число
различных типов инструментов, одновременно работаю-
щих на каждой из операций.
Для выбора наиболее экономичного варианта процесса
расходы на выполнение каждого варианта разделяют на
две группы: зависящие от количества изделий, подлежа-
щих выпуску, и не зависящие от него. В первую группу
включают первоначальные затраты на оборудование,
оснастку, инструмент и др. Во вторую группу входят
213
Рис. 5.1. Три вари-
анта технологического
процесса
затраты на заработную плату производственным рабочим,
материалы, содержание и амортизацию оборудования,
электроэнергию. Сопоставление вариантов можно произ-
водить графоаналитическим способом. Обозначающим пер-
вую группу расходов А, вторую В, число изделий, под-
лежащих выпуску п. В соответствии с этим себестоимость
изготовления единиц оборудования
С = А + Вп. (65)
Эта формула действительна от п = 0 до пг = п, при
котором необходима добавочная единица оборудования
с установленными на ней оснасткой и инструментами. В ре-
зультате независимые расходы увеличиваются в 2 раза.
Аналогично при п — 2пх требуется новая единица обо-
рудования с оснасткой и инструментом. При сопоставле-
нии нескольких вариантов процесса составляют урав-
нения вида
Сг — Ai 4- Bin, (66)
количество которых равно числу вариантов.
Каждое из уравнений действительно в различных пре-
делах значения п. Уравнения представляют в виде графика
(рис. 5.1). При значениях п = п}; п = при первом ва-
рианте технологического процесса требуется новая еди-
ница оборудования. При втором варианте тоже требуется
п = п3. При значениях п от 0 до п} экономичнее первый
вариант процесса; в пределах от п± до п2 — второй ва-
риант; после п3 — третий. Сопоставление, например,
только первого и второго вариантов показывает, что пер-
вый вариант экономичнее второго в пределах от 0 до
и от п3 до п4; второй вариант экономичнее первого в преде-
лах от «1 до п3 и от /г4 и далее.
214
Подобные графики позволяют определить наиболее
экономичный вариант процесса. На основании данных
формул разрабатывают алгоритм для выбора экономич-
ного варианта технологического процесса с помощью
ЭВМ. При сравнении вариантов определяют также срок
окупаемости дополнительных капитальных вложений на
оборудование и оснастку по принятому варианту. Срок
окупаемости для машиностроения установлен 3 ... 5 лет:
ток = (К2 - К,)/(Сг - С2), (67)
где Klt К2 — капитальные вложения по первому и вто-
рому вариантам; Clt С2 — себестоимость годового вы-
пуска по первому и второму вариантам.
Разность К2 — Ki является дополнительными капи-
тальными вложениями, а разность — С2 представляет
собой годовую экономию от применения второго варианта.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Методика определения себестоимости технологического про-
цесса.
2. Какой из вариантов расчета себестоимости предпочтительнее.
ГЛАВА VI
ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ СТАНКОВ
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СБОРКЕ
Сборочные работы являются заключительным
этапом в производственном процессе изготовления стан-
ков. В машиностроении трудоемкость сборочных работ
составляет 20 ... 70 % общей трудоемкости изготовления
изделия, а уровень их автоматизации не превышает 10 ...
15 %. От качества выполнения сборки во многом зависят
эксплуатационные характеристики станков. Сборку осу-
ществляют путем соединения составных элементов изде-
лия с заданной точностью.
Изделием в машиностроении называют любой предмет
или набор предметов, подлежащих изготовлению. Изде-
лием может быть любая машина или ее элементы в сборе,
отдельные детали в зависимости от того, что является
продуктом конечной стадии данного производства. На-
пример, для станкостроительного завода изделием явля-
ются станок или автоматическая линия, для завода из-
готовления крепежных деталей — болт, гайка и др. Уста-
новлены следующие виды изделий: детали, сборочные
единицы, комплексы и комплекты.
Деталь —изделие (составная часть изделия), изготов-
ленное без применения сборочных операций. Деталь
является первичным сборочным элементом каждой ма-
шины.
Сборочной единицей (узлом) называют изделие, состав-
ные части которого подлежат соединению на предприятии-
изготовителе. Технологическим признаком составной части
сборочной единицы являются возможность ее сборки и
обособленность от других элементов изделия. Составная
часть в зависимости от конструктивных особенностей
может состоять из отдельных деталей или составных частей
высших порядков и деталей. Различают составные части
первого, второго и более высоких порядков.
216
Деление изделия на составные части осуществляется
по технологическому признаку. Составная часть первого
порядка входит в составную часть изделия, составная
часть второго порядка — в составную часть первого по-
рядка. Она разделяется на составные части третьего по-
рядка и детали и т. д. Составная часть высшего порядка
разделяется только на детали.
Под комплексом понимают два и более изделий, не
собранных на предприятии-изготовителе, но служащих
для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных
функций. В комплекс входят изделие, выполняющее ос-
новные функции, а также детали, сборочные единицы,
предназначенные для выполнения вспомогательных
функций (например, монтажа комплекса на месте его
эксплуатации).
Комплект представляет собой два и более изделий,
которые не соединены на предприятии-изготовителе по.-
средством сборочных операций. Эти изделия имеют общее
эксплуатационное назначение вспомогательного характе-
ра, например комплект запасных частей и т. д.
Сборку разделяют на общую и узловую. При общей
сборке собирают изделие, при узловой — собирают его
составные части. Элемент, с которого начинают сборку
изделия или его составной части, называют базовым.
Например, базовым элементом станка является станина.
Построение процессов общей и узловой сборки показы-
вают с помощью технологических схем сборки, которые
определяют структуру и последовательность соединения
изделий и его составных частей. В единичном, мелкосерий-
ном и серийном производстве узловую и общую сборку
выполняют в сборочных цехах или на сборочных участках
механосборочных цехов. В крупносерийном и массовом
производствах узловую сборку выполняют в сборочном
цехе.
Технологический процесс сборки проектируют на ос-
нове исходных данных: сборочных чертежей, чертежей
общих видов сборочных единиц и изделий; служебного
назначения изделий и технических условий на их приемку
и испытание; производственной программы выпуска из-
делий в единицу времени и по неизменным чертежам;
спецификации поступающих на сборку сборочньтх единиц
и деталей; условий, в которых будет выполняться сборка.
Число изделий, подлежащих сборке, а также точность,
которую следует обеспечить при этом, оказывают сущест-
217;
Рис. 6.1. Схемы размерных связей поверхностей
венное влияние на разработку технологического про-
цесса и принятых методов сборки сборочных единиц и
изделия в целом. Точность сборки достигают путем:
1) полной взаимозаменяемости; 2) неполной взаимоза-
меняемости; 3) групповой взаимозаменяемости; 4) при-
гонки; 5) регулирования (подвижной компенсации). Сущ-
ность этих способов раскрывается в теории размерных
цепей.
Размерная цепь —это замкнутый контур взаимосвя-
занных размеров (звеньев) детали или сборочной единицы.
Изменение одного из размеров вызывает изменение дру-
гих размеров цепи.
Размерная цепь состоит из составляющих звеньев
... АзиВ! ... В2(рис. 6..1, а, б), замыкающего звена
и Зд. Составляющие звенья подразделяют на увеличи-
вающие (обозначают А3 или Вг), с возрастанием которых
увеличивается замыкающее звено, и уменьшающее, с ро-
стом которых замыкающее звено уменьшается (обозна-
чают Аз или В2) (рис. 6.1, а, б).
Замыкающее звено размерной цепи характеризует
точность (норму точности), которую необходимо обеспе-
чить при сборке (изготовлении) для нормальной эксплуа-
тации рассматриваемой сборочной единицы (элементов
детали). Размеры и отклонения замыкающего звена полу-
218
чаются в результате выдерживания размеров и их откло-
нений составляющих звеньев размерной цепи. Приме-
рами замыкающих размеров являются: допустимые не-
совпадения осей центров передней и задней бабок токар-
ного станка, шпинделя и отверстия подвески фрезерного
станка; отклонения от параллельности осей центров перед-
ней и задней бабок, а также ходового винта и валика на-
правляющей станины токарного станка; отклонения от
перпендикулярности направляющих поперечного суп-
порта к оси шпинделя и др.
Размерные цепи составляют для решения двух задач.
1. По величине и допуску (отклонениям) исходного
звена определяют допуски (отклонения) составляющих
звеньев; например, известно, что допустимое несовпаде-
ние осей (допуск исходного Дд звена) задней и передней
бабок токарного станка 0,02 мм. Затем определяют
допуски и отклонения составляющих At и А2 (рис. 6.1, а).
2. По размерам и допускам (отклонениям) составляю-
щих звеньев определяют величину (размер) и допуск
(отклонения) замыкающего звена [например, известны
размеры и отклонения составляющих В± и В2 шпоноч-
ного соединения (рис. 6.1, 6)1. Затем определяют размер
и отклонения замыкающего звена (зазора) Вд. При реше-
нии размерной цепи, т. е. определении допусков (отклоне-
ний) составляющих или замыкающего звеньев, устанав-
ливают, какой из вышеперечисленных методов является
наиболее приемлемым.
Из теории размерных цепей известно, что допуск 7\
исходного или замыкающего звена равен сумме допусков
Tt размеров составляющих звеньев цепи
m—1
Гд= 2 Ti, (68)
1=1
где т — число звеньев размерной цепи. Следовательно,
если допуск замыкающего звена имеет такое значение, что
при распределении его среди составляющих [корректи-
ровки среднего значения допуска Т,.р = Т\!(т — 1) ] их
допуски получаются экономически выгодными, т. е. до-
стижимы при использовании типовых методов обработки,
то сборку изделий можно вести методом полной взаимо-
заменяемости.
Если допуск замыкающего звена мал или число состав-
ляющих звеньев цепи большое, то допуски составляющих
219
звеньев получаются небольшими и их достижение эко-
номически невыгодно. В этом случае применяют метод
неполной взаимозаменяемости. Допуски составляющих
звеньев увеличивают до величины средней экономической
точности. Так как сумма допусков составляющих в данном
случае превышает заданный допуск замыкающего звена,
то при сборке методом полной взаимозаменяемости часть
сборочных единиц может не собираться или собираться
с превышением допуска замыкающего звена по сравне-
нию с заданным, т. е. получится брак. В этом случае сле-
дует определить убытки от получения брака. Они должны
быть меньше, чем расходы, связанные с применением
других методов сборки.
Если убытки от брака значительны, то прибегают к дру-
гим методам: групповой взаимозаменяемости, пригонке
или регулировке. С помощью этих методов добиваются
обеспечения заданного допуска замыкающего звена при
расширении допусков составляющих. Например, допу-
скаемое несовпадение осей двигателя 2 (рис. 6.1, в) и
редуктора 1 (допуск замыкающего) не должно превышать
0,021 мм. Следовательно, допуски составляющих /1,,
Аг и А3 не должны превышать 0,021/3 = 0,007 мм, где
3 — число составляющих звеньев.
Очевидно, что обеспечить изготовление размеров А2
станин строганием или шлифованием и размера Аг рас-
точкой отверстия в корпусе редуктора с точностью 0,007 мм
экономически невыгодно, так как на этих станках эко-
номическая точность размеров Л2 и А3 составляет
0,2 ... 0,5 мм. Поэтому назначают допуск на At и А3 —
Q,05 мм, а на А2 — 0,2 мм, а затем методом пригонки
(шабрением или шлифованием) добиваются совпадения
осей Лд в пределах 0,021 мм.
Метод групповой взаимозаменяемости заключается
в том, что точность замыкающего звена достигается путем
включения в размерную цепь составляющих звеньев, при-
надлежащих к одной из групп, т. е. собирают детали
одной из групп, на которые они предварительно рассорти-
рованы. При использовании этого метода допуск Тср
увеличивают в п раз и получают производственный до-
пуск Тср — пТср. Исходя из величины Тср, устанавливают
экономические допуски Т{, Т?, ..., T^-i на каждое со-
ставляющее звено размерной цепи.
На каждое из увеличивающих или уменьшающих
звеньев можно устанавливать разные допуски, но при
220
Рис. 6.2. Схемы размерных цепей с неподвижным (а) и подвижным (б)
компенсаторами
этом необходимо, чтобы сумма допусков всех увеличиваю-
щих звеньев была равна сумме допусков всех уменьшаю-
щих звеньев. При обработке деталей отклонения размеров
выдерживают в пределах установленных допусков. После
обработки размеры деталей проверяют. Годные детали
внутри каждого типоразмера сортируют на п групп.
Изделия собирают из деталей, принадлежащих к одной
из групп, и тем самым обеспечивают заданную точность
замыкающего звена. Этот метод используют для
достижения высокой точности замыкающих звеньев ма-
лозвенных размерных цепей в серийном и массовом про-
изводствах.
Метод пригонки заключается в том, что заданной точ-
ности замыкающего звена размерной цепи достигают за
счет изменения размера одного заранее выбранного со-
ставляющего звена путем снятия необходимого слоя ма-
териала. Это звено Аэ называют компенсирующим
(рис. 6.2, а). При использовании этого метода на все
составляющие звенья устанавливают экономические до-
пуски T'i, в результате чего допуск Т& замыкающего звена
оказывается увеличенным и большем допуска Уд, кото-
рый определяется служебным назначением или постав-
ленной задачей. Для обеспечения точности замыкающего
звена из размерной цепи удаляют лишнюю величину
отклонения —величину компенсации Тк:
in— 1
тк = П - Тд = 2 т- - Т\. (69)
;=1
В качестве компенсирующего звена не следует выби-
рать звено, общее для нескольких параллельно связанных
221
размерных цепей. Для обеспечения на детали, которая
является компенсатором, минимального припуска на при-
гонку достаточно для компенсации максимальной вели-
чины Т,. в координату середины поля допуска компенси-
рующего звена внести соответствующую поправку Дй,
которая, например, при симметричном расположении
допусков равна Ай = Тк/2.
; Снятие припуска на пригонку осуществляют под-
резкой, шабрением, шлифованием и т. д. Этот метод мало-
экономичен, требует значительных затрат ручного труда
и рабочих высокой квалификации. Метод пригонки при-
меняют в единичном и мелкосерийном производствах для
обеспечения точности замыкающего звена многозвенных
размерных цепей.
Метод регулировки состоит в том, что заданная точ-
ность замыкающего звена достигается изменением вели-
чины заранее выбранного компенсирующего звена без
снятия слоя материала. В принципе этот метод аналоги-
чен методу пригонки. Различие состоит только в способе
изменения величины компенсирующего звена. При ме-
тоде регулировки это изменение осуществляют путем
изменения положения одной из деталей или путем введе-
ния в размерную цепь специальной детали 1 требуемого
размера (рис. 6.2). В первом случае такая деталь назы-
вается подвижным компенсатором (рис. 6.2, б), во вто-
ром — неподвижным компенсатором (рис. 6.2, а).
В качестве неподвижных компенсаторов применяют
прокладки, кольца, втулки и т. д. Подвижные компенса-
торы позволяют поддерживать точность замыкающего
звена при эксплуатации и компенсировать износ состав-
ляющих звеньев. При использовании неподвижных ком-
пенсаторов сначала измеряют величину замыкающего
звена, а затем подбирают компенсатор или набор компен-
саторов нужной величины. Число ступеней неподвижных
компенсаторов
N = Тк/(7\ - Тк), (70)
где Тк — допуск на размер неподвижных компенсаторов.
Число неподвижных компенсаторов в каждой ступени
размеров определяют на основе вероятностных расчетов.
Метод регулировки позволяет достичь высокой точности
замыкающих звеньев без применения пригоночных работ
или работ, связанных с подбором деталей. Эгот метод
является весьма экономичным.
222
Решение размерных цепей
выполняют в следующей после-
довательности.
1. Определяют элементы сбо-
рочной единицы (детали), вхо-
дящие в заданную размерную
цепь. Например, в размерную
цепь, определяющую характер
соединения (посадку)вала и от-
верстия (рис. 6.3), входят сле-
дующие взаимосвязанные эле-
менты: Бь Б2 и Бд.
2. Выявляют замыкающее
или исходное звено цепи и со-
ставляют уравнение размерной
цепи для замыкающего или ис-
Рис. 6.3. Размерная цепь со-
единения вала и отверстия:-
Б± — размер отверстия; Б2
размер вала; 5Д — исход-
ное или замыкающее звено
ходкого звена. Номинальный размер замыкающего
звена размерной цепи должен быть равен алгебраической
сумме номинальных размеров составляющих звеньев цепи.
Например, уравнение размерной цепи сборочной единицы
(см. рис. 6.2, б) имеет вид:
Лд = Аг — (Л2 + Л3).
(71)
В общем виде это уравнение можно представить следу-
ющим образом:
п т—1
Лд = 2 лt — 2 л;.
Z=1 i= п-Н
(72)
3. Устанавливают величину и допуск замыкающего
(исходного) звена размерной цепи, исходя из назначения
и эксплуатационных особенностей сборочной единицы или
изделия.
4. Распределяют допуск 7\ замыкающего звена среди
составляющих звеньев цепи, т. е. определяют допуск со-
ставляющих. При этом полагают, что все звенья в равной
мере влияют на допуск замыкающего звена и их допуски
могут быть равны. Средний допуск для каждого состав-
ляющего звена
Те» = TAJ(m - 1). (73)
Если величина Тер оказывается экономически приемле-
мой в данных производственных условиях, то ее корректи-
руют для каждого составляющего звена.
223
5. Выбирают метод решения размерной цепи, т. е.
такой способ сборки, который обеспечит заданную точ-
ность замыкающего звена размерной цепи (методы полной
взаимозаменяемости, неполной взаимозаменяемости, груп-
повой взаимозаменяемости (селективная сборка), при-
гонки по месту или регулировки (подвижная компенса-
ция).
6. Устанавливают отклонения составляющих звеньев.
Пример решения размерной цепи соединения вала
и отверстия диаметром 40 мм (рис. 6.3) с целью установ-
ления допусков и отклонений размеров вала Б2 и отвер-
стия Бх (составляющих звеньев цепи) при условии, что
наибольший зазор Sfflax = 0,075 мм, а наименьший
Smln = 0,025 мм.
В размерную цепь входят элементы Бг, В2 и />д.
Уравнение размерной цепи (замыкающим или исходным
звеном является зазор 2>д)
Bi - B2 - £д = 0. (74)
Уравнение размерной цепи относительно замыкаю-
щего звена В& = Bi — В2 = 40 — 40 = 0, т. е. номи-
нальный размер замыкающего звена равен нулю.
Допуск замыкающего звена ТБ& = TS определяется
как разность наибольшего и наименьшего зазора:
ТБ& = TS = 0,075 — 0,025 = 0,05 мм.
Допуски составляющих звеньев можно определить,
разделив допуск замыкающего звена на число составляю-
щих звеньев:
BBi = ТВ2 = TBJ2 = 0,025 мм.
Квалитет точности составляющих размеров
Т = at или а = T/i, (75)
где а — число единиц допуска, зависящее от квалитета
точности;
i = 0,45 + 0,001 Dn (76)
— значение единицы допуска.
Среднегеометрическое граничных значений интервала
Dn — pT^max Д|лт>
где Dmax и DmlJI — наибольшее и наименьшее значения
диаметров интервала (в данном случае Draax = 50 и
Z)mln = 30 мм). = 30-50 == 38,7; i = 1,54 мкм; а =
= 25/1,54 = 16, что соответствует 7-му квалитету.
224
То же самое получим, если сравним допуск составляю-
щих Бу и Б2 (равный 25 мкм) с допусками, приведенными
в таблице допусков стандарта СТ СЭВ 145—75, где для
интервала диаметров 30—50 мм допуск 25 мкм соответ-
ствует 7-му квалитету. Следовательно, ТБу = ТБг =
— 25 мкм.
Сборка этого соединения может быть осуществлена
методом полной взаимозаменяемости. Для установления
отклонений вала и отверстия подбираем посадку по стан-
дарту СТ СЭВ 144—75, обеспечивающую заданные пре-
дельные значения зазора (замыкающего звена) 25 и 75 мкм.
Такие значения зазоров обеспечивает посадка
,п Н7 (0,025)
Ш---f7-0.025-•
"—0,05
6.2. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФОРМЫ И ТИПЫ
СБОРКИ
Различают поточную и непоточную сборку.
Характерным признаком поточного вида сборки является
непрерывное или периодическое движение собираемых из-
делий. Сборка, которая осуществляется без соблюдения
этих условий, является непоточной.
Собираемое изделие при сборке может оставаться на
одном месте (стационарная сборка) или периодически пе-
ремещаться (подвижная сборка). При стационарной сборке
сохраняют неизменность положения базовой детали со-
бираемого объекта в течение всего процесса, что исключает
влияние упругих деформаций базовой детали в случае
ее недостаточной жесткости на точность сборки. Стацио-
нарная непоточная сборка характеризуется тем, что весь
процесс сборки осуществляется на одном рабочем месте
или сборочном стенде. Сборку ведет один рабочий или
бригада рабочих. При этом виде сборки уменьшается
возможность совмещения во времени переходов процесса.
Такую сборку применяют в единичном и мелкосерийном
производстве.
Особенностью непоточной подвижной сборки является
наличие транспортных устройств, с помощью которых
осуществляют перемещения собираемого изделия от од-
ного рабочего места к другому. В качестве транспортных
устройств используют конвейеры, тележки на рельсовом
пути и т. д. Эта сборка применяется в мелкосерийном
производстве. При стационарной поточной сборке рабо-
8 Новиков 225
чий или бригада рабочих выполняют соответственно одну
или нескольких операций процесса последовательно, пере-
ходя от одних собираемых объектов к другим через про-
межутки времени, равные такту процесса. Рабочий (или
бригада) выполняет закрепленную за ним (бригадой) одну
и ту же операцию на каждом из собираемых объектов.
Поточную подвижную сборку осуществляют с непрерыв-
ным или периодическим движением собираемого изделия.
В качестве транспортных устройств используют ленточ-
ные, штанговые, цепные и рамные конвейеры. Сборку
средних и мелких изделий осуществляют на вертикально-
и горизонтально-замкнутых конвейерах. Рабочие места
с необходимым оборудованием размещаются вдоль кон-
вейера. Эта сборка применяется при изготовлении изделий,
выпускаемых в значительном количестве. Собираемые
объекты выпускаются с заданным тактом.
Наиболее прогрессивной является организация процес-
са сборки на основе типовых и групповых технологиче-
ских процессов сборки. Эти процессы представляют собой
различные формы унификации технологии и являются
вполне самостоятельными направлениями структурных
методов ее развития. При типовых и групповых методах
сборки технологические процессы создаются не на каждое
изделие или сборочную единицу, а на специально подби-
раемые их типы или группы. Они оснащаются высоко-
производительным сборочным оборудованием и унифици-
рованной быстропереналаживаемой оснасткой.
Принципиально различные подходы при комплектова-
нии состава технологических типов позволяют называть
липовые сборочные процессы системопостоянными, а груп-
повые — системопеременными.
При проектировании и внедрении типовых и группо-
вых технологических процессов сборки следует: класси-
фицировать и объединить в технологические системы (типы
или группы) объекты предстоящей сборки; по всем объек-
там сборки провести классификацию всех операций, ох-
ватывающих досборочные, основные, вспомогательные и
послесборочные работы; на основе конструктивно-техно-
логического анализа изделий и методов сборки выбрать
наиболее рациональный способ унификации технологиче-
ских процессов — типовой или групповой; установить ти-
повой представитель или отобрать комплексное изделие
(сборочную единицу); составить для представителя или
комплексного изделия один или несколько вариантов тех-
226
дологического маршрута сборки; разработать технологи-
ческие операции; провести расчет точности, производи-
тельности и экономической эффективности разных вариан-
тов типовых или групповых технологических процессов;
отобрать оптимальный вариант технологии сборки и про-
вести его документальное оформление; подобрать или спро-
ектировать для принятого варианта технологии сборки
унифицированное оборудование и оснастку.
Для повышения эффективности типизации и групповой
сборки целесообразно сопровождать их проработкой тех-
нологичности конструкции собираемых изделий и их ком-
понентов. При этом задача заключается в максимальном
применении рациональных методов сборки.
Среди практических рекомендаций могут быть следую-
щие: изделие должно разделяться на оптимальное число
составных частей; конструкция сборочных единиц должна
обеспечить возможность ее компоновки из стандартных
унифицированных частей; необходимо устранять излиш-
нюю многозвенность в кинематических цепях изделий и
стремиться к уменьшению общего числа деталей; компо-
новка конструкции сборочной единицы должна позволять
проведение сборки при неизменном базировании состав-
ных частей и допускать возможность постановки присое-
диняемой сборочной единицы или ее деталей под действием
силы тяжести, либо простейшим движением сборочного
механизма; виды используемых соединений, их конструк-
ции и местоположение должны не только соответствовать
условиям доступности инструмента, но и отвечать тре-
бованиям механизации и автоматизации сборочных работ;
базовые и комплектующие детали должны иметь геометри-
ческие формы, облегчающие их ориентацию, сопряжение
и транспортирование, и обладать достаточно развитыми
базирующими поверхностями.
Важной предпосылкой эффективности применения ти-
пизации и групповой сборки является повышение коэф-
фициента унификации изделий
Ку = (Еу + Ду)!(Е + Д), (77)
где Еу — число унифицированных сборочных единиц;
Е — общее число сборочных единиц в изделии; Ду — число
унифицированных деталей, входящих в состав изделия;
Д — общее число деталей, входящих в состав изделия.
Отработанная на технологичность конструкция изде-
лия должна четко выражать принадлежность его к опре-
8* 227
деленной классификационной системе (типу или группе),
на характерного представителя которой возможно состав-
ление рационального типового или группового процесса
сборки. Группирование изделий и их сборочных единиц
целесообразно проводить по кинематическим и монтаж-
ным схемам.
Из отобранных в систему изделий или их частей фор-
мируется комплексный представитель, обладающий наи-
большим числом сборочных элементов с наиболее сложной
и трудоемкой схемой сборки. По комплексному изделию
(сборочной единице) проектируется единый технологиче-
ский процесс на групповую сборку системы объектов со
ссылками на ранее разработанные процессы их более
мелких структурных частей.
К групповому технологическому процессу, так же как
и к типовому, прилагаются комплектовочная ведомость
и карта сборочного инструмента и другой оснастки. Этим
обеспечиваются использование при сборке новых изделий
ранее выпущенных инструментов, приспособлений и их
унификация во вновь разрабатываемой оснастке. Ис-
пользование групповой сборки способствует повышению
уровня серийности производства и применению новейших
средств автоматизации.
Высшей формой унификации типовых и групповых про-
цессов сборки являются технологические процессы, раз-
рабатываемые и стандартизованные изделия и сборочные
единицы. Нормализованные процессы позволяют наиболее
полно использовать преимущества унифицированной тех-
нологии сборки и создают условия для оптимальной меха-
низации и автоматизации сборочных работ на унифици-
рованном и стандартизованном оборудовании и высоко-
производительной оснастке.
6.3. СПОСОБЫ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Соединения деталей в зависимости от их кон-
струкции подразделяют на подвижные и неподвижные.
В свою очередь, эти соединения разделяют на разъемные
и неразъемные.
Подвижными называют соединения, в которых необ-
ходимо получить взаимное перемещение одной детали от-
носительно другой или одной сборочной единицы относи-
тельно другой (такие соединения имеют различные под-
вижные посадки).
228
Неподвижные соединения отличаются прочностью и
стабильностью положения одной детали относительно
другой или одной сборочной единицы относительно дру-
гой (такие соединения выполняют с натягом).
Разъемными, или разбираемыми, называют соедине-
ния, которые могут быть разобраны без затруднений и по-
вреждений сопряженных или крепежных деталей (такие
соединения выполняют с зазором или по переходным по-
садкам).
Неразъемными, или неразбираемыми, называют соеди-
нения, разборка которых при эксплуатации не предусмо-
трена, требует больших усилий и сопровождается повре-
ждением сопрягаемых или крепежных деталей (такие сое-
динения делают сваркой, пайкой, клепкой, запрессовкой,
склеиванием, завальцовкой, заливкой пластмассами и
ДР-)-
Получение неразъемных соединений с помощью за-
клепок называют клепкой. Обычно заклепочное соедине-
ние состоит из листов фасонных профилей, соединенных
заклепками. Клепка мелкими заклепками диаметром до
8 ... 10 мм производится в холодном состоянии, а диаме-
тром более 10 ... 12 мм — в нагретом состоянии.
Получение неразъемного соединения материалов с на-
гревом ниже температуры их плавления с помощью рас-
плавленного промежуточного материала (припоя), плавя-
щегося при более низкой температуре, чем соединяемые
детали, называют пайкой. Соединение материалов проис-
ходит в результате диффузии припоя и основного материа-
ла. В зависимости от температуры в контакте соединяе-
мых материалов пайка подразделяется на низко- и высоко-
температурную. При первой температура нагрева не пре-
вышает 450 °C, а при второй — свыше 450 °C. Нагрев
осуществляется паяльником, ТВЧ, в печах и пламени га-
зовой горелки.
Склеивание — метод сборки неподвижных и неразъем-
ных соединений — применяют для соединения деталей из
самых различных материалов и металлов как между собой,
так и металла с неметаллическими материалами.
Широкое распространение при получении неразъемных
соединений получила сварка, которая бывает дуговой,
аргонодуговой, газовой и контактной.
При дуговой сварке металл плавится под действием
электрического тока. Для получения электрической дуги
применяют сварочные машины и аппараты постоянного и
229
р
Рис. 6.4. Схемы точечной (а) и шовной сварки (б):
1 — электрод; 2 — заготовка
переменного тока. В электрическую цепь сварочной уста-
новки включают свариваемые детали. Противоположным
полюсом является присадочный материал (электрод), ко-
торый изготовляют из мягкой стальной проволоки, диа-
метром 2 ... 12 мм с содержанием углерода до 0,25 %.
Температура дуги в момент сварки достигает 6700 °C.
При газовой сварке производят местный нагрев свари-
ваемых металлов до температуры плавления и сваривают
их с помощью присадочного материала. Металлы нагрева-
ют газовой горелкой при сжигании смеси кислорода и аце-
тилена до температуры 3100 ... 3200 °C.
Соединение деталей осуществляется способом контакт-
ной сварки, которая бывает точечной, шовной и стыковой.
Рис. 6.5. Оборудование для запрессовки:
а — винтовой домкрат; б — гидравлическое приспособление; 1 — запрессо-
вываемая деталь; 2 — винтовой домкрат; 3 = гидравлическое приспособление-
скоба; 4 =~ корпусная деталь
230
Этот вид сварки экономичен, производителен и использует-
ся для соединения стальных листов (рис. 6.4).
Неподвижное соединение двух деталей запрессовкой
одной в другую, обеспечивающее прочное соединение без
дополнительного крепления, называется соединением с га-
рантированным натягом. Соединение с гарантированным
натягом может передавать значительные крутящие мо-
менты, осевые усилия. Детали запрессовывают ручными,
гидравлическими и пневматическими прессами (рис. 6.5).
Соединение деталей с помощью нагрева охватывающей
детали или охлаждения охватываемой основано на том,
что при нагревании охватывающая деталь расширяется,
в то время как охватываемая при охлаждении сжимается,
в результате чего облегчается посадка одной детали на
другую. Запрессовку способом охлаждения охватываемой
детали применяют для небольших тонкостенных деталей.
Для охлаждения применяют жидкий азот или кислород,
дающие разность температур до 200 °C, а также твердую
углекислоту, дающую разность температур до 100 °C.
Если натяг у сопрягаемых деталей большой, то при сборке
одновременно нагревают охватывающую деталь и охла-
ждают охватываемую.
Сборка узлов с подшипниками скольжения и качения.
Валы и шпиндели устанавливают в корпусе на подшипни-
ках качения и скольжения. Внутренние кольца подшип-
ников качения, как правило, соединяют с валами по посад-
кам, обеспечивающим натяг (шейки валов под подшипники
в зависимости от режима работы выполняют с полями
допусков к5, кб, т5, тб и др.).
Наружные кольца с корпусом соединяют по посадкам
с зазором при легком режиме работы, переходным посад-
кам при нормальном и посадкам с натягом при тяжелом
режиме работы (поля допусков Н7, К7 и др.).
Большая конусность посадочных поверхностей приво-
дит к деформации подшипника скольжения и образованию
линейного контакта, что влечет за собой концентрацию
напряжений и преждевременный износ подшипника. При
монтаже подшипников качения недопустимы чрезмерные
отклонения посадочных поверхностей по эллипсности, так
как в этом случае может произойти заклинивание тел
вращения.
Посадка подшипников на валы, в отверстия корпусных
деталей может быть выполнена с помощью ручных, гид-
равлических или пневматических прессов с подогревом
231
в горячем масле при температуре 80 ... 90° или охлажде-
нием твердой углекислотой при температуре минус
75 ... 80 °C.
Для напрессовки и снятия подшипника на вал могут
быть использованы ручные приспособления — монтаж-
ные стаканы и оправки (рис. 6.6). Применение оправок
обеспечивает равномерную посадку подшипника на шейку
вала, предотвращает перекос при установке и предохра-
няет подшипник от повреждений. Для напрессовок под-
шипников на валы, имеющие на конце резьбу, часто ис-
пользуют гаечные и винтовые устройства.
В крупносерийном производстве для напрессовки и
распрессовки крупных подшипников применяют гидрав-
лическую гайку (рис. 6.7), которая состоит из корпуса 1
и поршня 2, перемещающегося в корпусе гайки под дав-
лением масла.
В упорных шарикоподшипниках кольца имеют разные
диаметры. Чтобы подшипник работал нормально, при
сборке всегда устанавливают кольцо с меньшим внутрен-
ним диаметром на валу, а кольцо с большим внутренним
диаметром — в корпусе. При установке вала в двух ра-
диальных подшипниках один из них закрепляют непод-
вижно на валу и в корпусе, а второй —только на валу,
учитывая температурные деформации вала при работе
узла. При сборке сборочных единиц с упорными и кони-
ческими роликовыми подшипниками осевой зазор регули-
руют прокладками или регулировочным болтом (рис. 6.8).
Так как подшипники скольжения разделяют на разъ-
емные и неразъемные, специфика их сборки различна.
Сборка разъемного подшипника скольжения состоит из
следующих операций: сопряжения вкладышей подшипника
с корпусом; проверки соосности рабочих поверхностей
подшипников; подгонки прилегания рабочих поверхно-
стей вкладышей и вала; регулирования монтажного за-
зора в подшипнике; установки вала в подшипнике. Вкла-
дыш подгоняют к корпусу по краске, при этом отпечатки
должны занимать не менее 70 % поверхности подшипника.
Одновременно с подгонкой вкладышей выверяют их
соосность с корпусом, которая не должна превышать
0,15 мм. Соосность выверяют эталонным валом, контроль-
ной линейкой и щупом или оптическим методом. После
выверки соосности осей подшипников приступают к сборке
и пригонке вкладышей подшипника к шейкам вала, что
осуществляется шабрением нижних, а затем верхних
232
a) S)
Рис. 6.6. Приспособление для напрессовки (а) и снятия (б)
подшипников
К
I» /
Рис. 6.7. Гидравлическая гайка
для запрессовки подшипников
Рис. 6.8. Схемы стопорения подшипников
крышкой (а) и болтом (б):
I — крышка; 2 — прокладка; 3 — болт; 4 —
промежуточная крышка
Рис. 6.9. Регулирование
радиального зазора про-
кладками:
1 — вал; 2 — прокладка;
3 — верхняя часть корпу-
са; 4 — нижняя часть кор-
пуса
вкладышей. Подгонка считается оконченной, если пятна
контакта располагаются равномерно, а их число состав-
ляет 9 ... 12 пятен на площади 25 X 25 мм. Зазор регу-
лируют набором прокладок (рис. 6.9).
Сборка зубчатых передач. Как правило, зубчатые
колеса с валами соединяют по переходным посадкам:
соединения по посадкам H7/js6 и Н7/к6 осуществляют от
руки или легким прессованием с помощью пресса или
молотка с применением втулок и др. Соединения по посад-
кам Н7/ш6 и H7/h6 осуществляют с помощью прессов.
При тугих шлицевых соединениях охватывающую де-
таль перед запрессовкой нагревают до 80 ... 120 °C. Легко-
разъемные и подвижные шлицевые соединения осуществ-
ляют посадкой охватывающей детали с приложением не-
больших усилий или от руки. Такие соединения контро-
лируют не только на биение, но и на перемещение охва-
тывающей детали по шлицам. Одним из основных условий
правильности зацепления конической зубчатой передачи
является совпадение вершин делительных конусов зубча-
тых колес. Допускается смещение вершины делительного
конуса колеса относительно оси второго колеса и вершины
делительного конуса второго колеса относительно оси
первого колеса в пределах, установленных ГОСТ 1758—81.
Боковой зазор между зубьями конических зубчатых
колес контролируют с помощью щупа или свинцовой пла-
234
стинки, помещаемой между зубьями колес. Правильность
зацепления собранных конических зубчатых колес про-
веряют «на краску». Поверхность пятна контакта должна
составлять не менее 65 ... 70 % рабочей длины зуба.
По назначению червячные передачи подразделяют на
кинематические и силовые. По ГОСТ 3675—81 установ-
лены 12 степеней точности червячных передач. Кинемати-
ческие передачи, от которых требуется создание точного
передаточного отношения, изготовляют 3 ... 6-й степеней
точности; силовые передачи — 5 ... 9-й степеней точности.
Для выполнения червячной передачей своего служеб-
ного назначения при ее изготовлении необходимо обеспе-
чить кинематическую точность передачи, заданный боко-
вой зазор в зацеплении червяка с червячным колесом,
совпадение средней плоскости червячного колеса с осью
червяка, требуемую точность угла скрещивания осей
вращения червяка и червячного колеса. Иногда
(рис. 6.10, а) предусмотрено регулирование осевого поло-
жения червячного колеса относительно оси червяка изме-
нением толщины одной из прокладок (использование не-
подвижного компенсатора при методе регулировки) под
крышки.
При сборке червячных передач возникает необходи-
мость регулировать зазор в подшипниках. Требуемый за-
зор создается перемещением наружного кольца подшип-
ника левой крышкой и винтами. В образовавшийся зазор
должна быть вставлена прокладка соответствующей тол-
щины.
Правильность зацепления червячного колеса с червя-
ком проверяют по краске. Краску наносят на винтовую
поверхность червяка и, проворачивая его, получают от-
печатки на зубьях червячного колеса. При правильном
зацеплении червяка (здесь контролируется правильное
межосевое расстояние и перпендикулярность осей червяч-
ного колеса и червяка) краска должна покрывать не менее
50 ... 70 % боковой поверхности зуба червячного колеса,
а пятно контакта должно располагаться по обе стороны
оси симметрии зуба.
Технология сборки сборочных единиц. Последователь-
ность сборки машин удобно изображать в виде схемы.
Однако перед этим необходимо выявить наличие сборочных
единиц, таких, как комплекты, подузлы, узлы I порядка,
II порядка и т. д. Схему сборки строят следующим обра-
зом (рис. 6.10, б): по вертикали определяют несколько зон
235
Рис. 6.10. Червячный ре-
дуктор:
а — схема червячного ре-
дуктора: 1 — корпус; 2 —
червячный вал; 3 — винт;
4 — крышка редуктора; 5 —
втулка; 6 — прокладка;
7 — вал червячного колеса;
8 — правый подшипник; 9 —
правая крышка; 10 — чер-
вячное колесо; И — левый
подшипник; 12 — левая
крышка; 13 — шпонка; б «=»
схема сборки редуктора
о)
соответственно названию сборочных единиц, наличие ко-
торых выявлено по чертежу. Каждая сборочная единица
обозначается треугольником или квадратом и т. д. Каждая
деталь или комплектующая сборочная единица обозна-
чается прямоугольником, в котором указываются найме-
236
нование и номер детали по чертежу. При построении схем
сборки в прямоугольниках, обозначающих сборочную еди-
ницу, иногда указывают трудоемкость ее сборки.
Пример сборки коробки скоростей, сообщающей крутя-
щий момент шпинделю в диапазоне частот вращения шпин-
деля 12 ... 2000 об/мин (рис. 6.11, а).
Сборка передней бабки осуществляется в следующей
последовательности (рис. 6.11, б): в корпус передней бабки
5 поместить зубчатое колесо 10, комплект из зубчатого
колеса 13 и ступицы 12 и привернуть фланец 19. Шпин-
дель 20 собрать с комплектом 2, состоящим из колец 16
и 21, уплотнения 17, подшипников 14 и 15 и шпонок 7
и 11. Вложить комплект 2 в корпус передней бабки. При-
вернуть крышку 19 к фланцу 18 болтами 56. Навернуть
на шпиндель гайки 8 и 9, зубчатое колесо 6, подшипник 4
и комплект 2. Завернуть гайку 1 на шпиндель 20. К кор-
пусу передней бабки привернуть крышку <3 болта-
ми 56.
Собрать комплект 3 из базирующей детали 26 (зубча-
того колеса), кольца 55, подшипника 24 и зубчатого ко-
леса 23. Вложить комплект 3 в корпус передней бабки.
Вложить также в корпус передней бабки зубчатые ко-
леса 22 и 54. Собрать комплект 4 из базовой детали 28
(вала), колец 29 и 30 и подшипника 25. Вставить комплект 4
в корпус передней бабки, надев на вал зубчатые колеса 22,
комплект 3 и зубчатое колесо 54. Привернуть к корпусу
передней бабки крышку 27 болтами 56.
Надеть на вал 28 кольца 49 и 52 и подшипники 50 и 53.
Закрепить эти детали шайбой 51 и болтами 56. Привернуть
болтами 56 к корпусу передней бабки крышку 48. Вло-
жить в корпус передней бабки зубчатые колеса 36 и <35.
Собрать комплект 5, состоящий из базовой детали <37
(вала), колец 32 и 34 и подшипника 33. Вставить комплект 5
в корпус передней бабки, надев при этом на вал 37 зуб-
чатые колеса <35 и <35. Привернуть крышку 31 болтами 56.
Надеть на вал 37 кольцо 38, подшипники 39 и 47, кольца 41
и 40 и уплотнение 43. К корпусу передней бабки привер-
нуть болтами 56 крышку 42. На вал 37 запрессовать шпон-
ку 46, надеть полумуфту 44, закрепив ее гайкой 45.
После окончания сборки передней бабки смонтировать
систему смазывания. Обкатать переднюю бабку на стенде,
определяя при этом правильность регулировки подшип-
ников шпинделя по температуре нагрева и зазорам в под-
шипниках.
237
2 3 9 5 6 7 8 ff 10 11 12 13 15 15 IE П1819
4iW4241 W39 30 37 ЗВ 35
°)
Рис. 6.11. Коробка скоростей токарного станка
1Б732:
а — схема коробки скоростей; б — схема сборки короб-
ки скоростей
бег
Изделие Узел Подузел Комплект Деталь — - **--
i этг—>
1 Ш 1 1 JM
! ; сз
1 1 g 1 4 । -I*» "X:
I 73 1 Cj. L |—7g- [
I
.1
1 1 ""'*' L -.17 , ,1 £s .( 1'" 3F ' 1 *»-
"" *' 1 70 1 -С __ Ь-£ £3
L... W J г'*
у» [
'С?
' 1 1У 1 Г""'ру 1
> 1 9 ~~1
1 Б. 1
1 i .1
1 ?0 i -Г"—^дд 1
1 1 1 1
1 зэ 1
£ 5> 1 г3 1 w 1
3» i > '-'Л.л г
1 i.11 I
t—zj i
6 (ГТДО 1 > " ДМ—1
L...^7. I
! Л—t
1 PZ I
1 ЗУ 1
। i'j
1 37 1
L_.5g.~l
1 4A-1
"" < 5S J
1 t
r-‘—WW—1
t.. 57 I
{ j Г~ 33 1
I уч—J
—/Г ) ] yj ।
1 —j
j
1 > j ।
1 2£ _J I ттч—i
1 xz__J
4 56 1
;
45~~[
Для сборки коробки скоростей используют приспособ-
ления, манипуляторы и ПР. На рис. 6.12 представлена
схема работы трех манипуляторов, осуществляющих за-
вертывание болтов при креплении передней крышки под-
шипника шпинделя. Манипулятор 1 должен взять болт 2
и вставить его в отверстие детали 3. Манипулятор 6
должен взять гайку 5 и навернуть гайку. Датчики усилий
определяют усилие затяжки гайки. Деталь удерживается
в необходимом положении манипулятором 4.
Сборка суппорта с кареткой токарного станка 16К20.
На рис. 6.13 приведена схема суппортной группы, сборка
которой осуществляется в следующей последовательности.
Отполировать планки 1 и подготовить каретку 2 к сборке.
Отполировать верхнюю поверхность, боковые стороны
поперечного суппорта 5 и поперечные направляющие ка-
ретки 2. Отполировать направляющие поперечного суп-
порта 5 по поперечным направляющим каретки с пригон-
кой регулирующего клина 14. В рукоятку каретки 17
надеть ручку.
Пригнать к винту 3 шпонку 19 и надеть зубчатое ко-
лесо 20 автоматической поперечной подачи. Смонтировать
на винте каретки 3 нониус 18. Снять рукоятку 17, шпонку
19, зубчатое колесо 20 с винта 3 каретки. Установить
на винт 3 кольцо 4, просверлить его вместе с винтом и раз-
вернуть конической разверткой. Снять кольцо 4 и вста-
вить винт 3 в каретку.
Надеть на винт шпонку 19 и зубчатое колесо 20. На-
деть на винт втулку 16, нониус 18 и рукоятку 17, которую
заштифтовать. Отполировать защитные щитки 11 попереч-
Рис, 6,12, Схема работы сборочного комплекса
240
\Изде
Время
Рис. 6.13. Схемы суппортной группы токарно-винторезного станка (а)
и ее сборки (б)
241
Рис, 6.14. Схемы задней бабки (а) и ее сборки (б)
242
кого суппорта. К поперечному суппорту 5 привернуть
болтами гайку 21. Установить собранный поперечный
суппорт 5 на каретку путем ввертывания винта 3 в гайку
21. На свободный конец винта надеть кольцо 4. Отрегули-
ровать зазор в направляющих каретки и поперечного суп-
порта с помощью клина 14, перемещаемого регулировоч-
ным винтом 13. Привернуть щитки поперечного суппорта.
Отполировать нижние направляющие поворотной части
суппорта 6 по верхней плоскости поперечного суппорта.
Вставить в круговой Т-образный паз поперечного суп-
порта два Т-образных болта 15. Надеть на резьбовую
часть Т-образных болтов поворотный суппорт 6 и закре-
пить его гайками 7. Отполировать верхние направляющие
поворотной части суппорта. Отполировать направляющие
поворотной резцовой каретки 9 по верхним направляю-
щим поворотной части суппорта с пригонкой регулирую-
щего клина 12.
В рукоятку резцовой каретки суппорта вставить ручку.
Насадить рукоятку на винт резцовой каретки и заштифто-
вать ее, предварительно установив нониус. Установить
винт на резцовой каретке суппорта. Кольцо засверлить и
заштифтовать. Отполировать щитки 8 резцовой каретки.
Привернуть к поворотной части суппорта гайку.
Установить резцовую каретку на поворотную часть
суппорта путем ввертывания винта резцовой каретки суп-
порта в гайку поворотной части суппорта. Отрегулировать
зазор в направляющих поворотной части суппорта и рез-
цовой каретки с помощью клина 12, перемещаемого регу-
лировочным винтом. Привернуть щитки резцовой каретки.
Смонтировать резцедержатель 10. Надеть резцедержа-
тель 10 на валик резцовой каретки и закрепить его ру-
кояткой 11.
Сборку задней бабки подразделяют на предваритель-
ную и окончательную. Во время предварительной сборки
полируют плоскости прилегания корпуса бабки 20 и на-
правляющей плиты 18 (рис. 6.14). Закрепляют на направ-
ляющей плите гайку 19 и привертывают корпус 20 к на-
правляющей плите 18 винтами 14. Устанавливают баш-
мак 17 с винтами на станину. Устанавливают направляю-
щую плиту с корпусом задней бабки на направляющие
станины, предварительно вставив винты крепления в от-
верстия направляющей плиты и корпус задней бабки. На-
девают на выступающие концы винтов шайбы 13 и навер-
тывают на них гайки 21. После предварительной сборки
243
Рис. 6.15. Схема радиального
биения шпинделя (а), торцового
биения шпинделя (б) и парал-
лельность оси отверстия шпин-
деля к плоскости основания пе-
редней бабки (в)
направляют заднюю бабку на расточку отверстия под
пиноль.
После расточки отверстия под пиноль осуществляют
окончательную сборку. Располагают в соответствующем
отверстии корпуса сухари 22 и 23 и ввертывают в сухарь 23
рукоятку 3, предварительно надев на нее шайбу 2. За-
прессовывают в корпусе масленку 4. Ввертывают в махо-
вдк 9 рукоятку 10. Запрессовывают в винт 6 шпонку 11,
надевают на винт крышку 8 и закрепляют рукоятку гай-
кой 12. Запрессовывают гайку 7 в пиноли 5. Вставляют
пиноль в корпус и завертывают винт 6 и гайку 7. При-
вертывают винтами крышку 8 к корпусу 20. Рукоятку 3
устанавливают с помощью шайбы 2 так, чтобы при полном
зажатии пиноли в корпусе она была бы направлена в сто-
рону от рабочего (1 — центр, 16 — направляющие ста-
нины). Контроль качества сборки осуществляют с помощью
эталонных образцов, оправок, измерительного мостика и
индикаторов на измерительной плите.
Контроль точности сборки коробки скоростей. 1. Кон-
троль радиального биения исполнительной конической
поверхности шпинделя 2 осуществляется с помощью шли-
фованной оправки 1 (рис. 6.15, а). Радиальное биение
244
определяют как разность максимального и минимального
показаний индикатора 3.
2. Контроль осевого биения торца шпинделя (рис. 6.15,
б) осуществляют с помощью индикатора, измерительный
наконечник которого упирается в торец шпинделя. Осе-
вое биение определяют как разность наибольшего и наи-
меньшего показаний индикатора при провертывании шпин-
деля.
3. Контроль параллельности оси отверстия шпинделя
(рис. 6.15, в) к плоскости основания осуществляют с по-
мощью оправки, вставленной в коническое отверстие шпин-
деля. Параллельность измеряется с помощью индикатора
на определенной длине (например, 100 мм) оправки по
разности показаний индикатора, измерительный наконеч-
ник которого перемещается по образующей оправки в вер-
тикальной плоскости.
Контроль точности сборки задней бабки. 1. Контроль
параллельности оси конического отверстия в пиноли зад-
ней бабки к плоскости ее основания (рис. 6.16, а) осуще-
ствляют с помощью оправки, вставленной в коническое
отверстие пиноли. Параллельность измеряют с помощью
индикатора на определенной длине оправки по разности
показаний индикатора, измерительный наконечник кото-
рого перемещается по образующей оправки в верти-
кальной плоскости.
2. Измерение стабильности положения пиноли задней
бабки при ее осевом перемещении (рис. 6.16, б) осуществ-
ляют в вертикальной и горизонтальной плоскостях с по-
мощью индикаторов, наконечники которых упираются
Рис. 6.16. Схема параллельности отверстия пиноли к основанию кор-
пуса (а) и положения пиноли при ее осевом перемещении 6) (в — точка
измерения от торца пиноли)
245
Рис. 6.17. Определение
перпендикулярности пе-
ремещения поперечного
суппсрта коси шпинделя:
1 — эталонная деталь; 2 —.
продольный суппорт; 3 —
поперечный суппорт; 1\ =
== /3 = 300 мм — величины
перемещений продольного и
поперечного суппортов
в пиноль в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Стабильность положения пиноли определяют по разности
показаний индикаторов при максимальном перемещении
пиноли в осевом направлении.
Контроль точности сборки суппортной группы Кон-
троль перпендикулярности перемещений каретки и по-
перечного суппорта осуществляют с помощью эталонной
детали, установленной в шпиндель коробки скоростей и
двух индикаторов. Перпендикулярность определяют по
показаниям индикатора при перемещении их на определен-
ное расстояние по поверхности эталонной детали (рис. 6.17).
Автоматизация и механизация слесарно-сборочных
работ. Сборочное производство характеризуется слож-
ностью и разнообразием выполняемых операций, высокой
трудоемкостью и стоимостью. Технологические разработки
при автоматизации сборки состоят из следующих этапов.
1. Выявление условий собираемости деталей при одно-
временном выборе баз и метода их автоматического сое-
динения с учетом собственной точности деталей.
2. Доскональное описание существа процесса автома-
тического соединения деталей, базирования деталей в ходе
их соединения и построение схемы сил, действующих при
сборке.
3. Расчет сил на каждом этапе сборки, операции сбо-
рочного процесса и определение функций сборочной ма-
шины или ПР.
4. Расчет размерных связей, действующих при авто-
матической сборке, разработка требований к точности ба-
зирующих устройств, сборочной машины и ПР.
246
5. Разработка технического задания на проектирова-
ние сборочной машины или ПР с отражением особенностей
сборки.
Пример разработки процесса сборки сборочной еди-
ницы. 1. По заданному сборочному чертежу осуществить
размерный анализ узла и выявить метод достижения точ-
ности технических требований. Построить схему сборки.
Определить соответствие заданных норм точности полу-
ченным в результате сборки.
2. Ознакомиться с процессом сборки.
3. Оборудование: сборочные единицы (не более чем
из 10 деталей); гаечные ключи; реверсивные отвертки;
молотки с медными бойками; чертежи сборочных единиц;
рычажная скоба; микрометры; индикаторные нутромеры;
штангенциркуль; смазочный материал; учебные пособия;
напильники.
4. Последовательность выполнения. Изучить сбороч-
ный чертеж и заданную сборочную единицу. Установить
назначение каждой детали и характер соединения (с за-
зором, переходные, с натягом). Изучить технические тре-
бования на узел и сделать размерный анализ. Определить
способ достижения точности. Определить допуски на де-
тали сборочной единицы. Проверить состояние соедине-
ний сборочной единицы (зазоров, перекосов, правильность
взаимодействия деталей). Составить спецификацию дета-
лей сборочной единицы. Произвести разработку сбороч-
ной единицы. Соединения с натягом не разбирать. Про-
вести измерение элементов деталей, определяющих год-
ность сборочной единицы и составить заключение о год-
ности. Составить схему сборки и контроля точности сбо-
рочной единицы. Заполнить операционную карту слесарно-
сборочных работ. Выполнить сборку сборочной единицы.
Измерить основные параметры сборочной единицы и со-
ставить заключение о годности сборочной единицы.
Пример настройки токарно-револьверного станка
1336М по упорам для обработки втулки по заданному
технологическому процессу.
1. Изучить приемы наладки токарно-револьверного
станка 1336М по упорам для обработки втулки и методики
оформления операционной карты и эскиза наладки.
2. Оборудование: токарно-револьверный станок 1336М;
трехкулачковый самоцентрирующий патрон; прокат круг-
лый диаметром 30 мм; проходные, подрезные и отрезные
резцы. Пластинки Т15К6; штангенциркуль; гаечные клю-
247
чи; чертеж детали; операционная карта; учебные и справоч-
ные пособия.
3. Последовательность выполнения работы. По чер-
тежу детали и типовому технологическому процессу об-
работки втулки заполнить операционную карту, по кото-
рой выполнить наладку станка, установив упоры на бара-
бане станка. Осуществить процесс обработки втулки вхо-
лостую, без детали. Измерить правильность перемещений
револьверного суппорта на переходах и сравнить с опера-
ционной картой. Закрепить заготовку в патроне. Устано-
вить частоту вращения и подачу. Подвести резец и об-
работать пять деталей. Измерить размеры полученных
деталей и сравнить с чертежом. При необходимости внести
коррекцию в наладку.
6.4. ОБЩАЯ СБОРКА СТАНКА
Общую сборку станка осуществляют после того,
как собраны основные узлы (передняя и задняя бабка, суп-
портная группа). Установить станину токарного станка 14
(рис. 6.18) по уровню. Отполировать каретку 18 по на-
правляющим 10 станины и коробку скоростей 1. Парал-
лельность оси отверстия в шпинделе направляющим ста-
нины определяют индикатором, который крепится на суп-
порте 7. В шпиндель устанавливают эталонную оправку
длиной 300 мм, к которой подводят индикатор. Погреш-
ность установки определяют по показанию индикатора
при перемещении каретки или измерительного мостика на
всю длину оправки.
Направляющие поперечного суппорта должны быть
перпендикулярны к направляющим станины или оси шпин-
деля. Для проверки перпендикулярности направляющих
на поперечный суппорт устанавливают индикатор, изме-
рительный винт которого упирают в эталонную деталь,
установленную в шпинделе. Для определения перпенди-
кулярности поперечный суппорт 7 перемещают на опреде-
ленное расстояние, фиксируя при этом отклонение стрелки
индикатора (рис. 6.15, в). Отклонение не должно превы-
шать 0,02 мм на длине 300 мм при перемещении попереч-
ного суппорта на 150 мм в каждую сторону от оси шпин-
деля.
Привернуть к каретке задние планки, фиксирующие
ее положение. Прикрепить к станине коробку подач 22.
К каретке 18 прикрепить болтами фартук 19. Вложив хо-
довой винт 15 во втулку коробки подач 22, зажать его
248
Рис. 6.18. Сборочные единицы токарно-винторезного станка 16К20:
/ — передняя бабка; 2 — нониус; 3 — шпиндель; 4 — верхний суппорт;
5 — резцедержатель; 6 — кран подачи СОЖ; 7 — направляющие попереч-
ного суппорта; 8 — поперечный суппорт; 9 — задняя бабка; 10 — направляю-
щие станины; 11 — плита задней бабки; 12 — задняя тумба станины; 13 —
кронштейн; 14 — корыто станка; 15— ходовой винт; 16 — ходовой вал;
17 — рейка; 18 — салазки продольного суппорта; 19 — фартук; 20 — ру-
коятка поперечной подачи; 21 — передняя тумба станины; 22 — коробка
подач: 23 — гитара; 24 — передний центр; 25 — задний центр
в маточной гайке фартука. Проверить параллельность
винта 15 относительно направляющих станины и закре-
пить коробку подач предварительно. Переместить ка-
ретку с фартуком вправо и снова зажать ходовой винт
в маточной гайке фартука. Проверить положение ходового
винта в горизонтальной и вертикальной плоскостях инди-
каторами, закрепленными на плите, которая переме-
щается по направляющим станины. Установить и закре-
пить ходовой валик 16.
Выставить задний кронштейн 13 ходового винта и ва-
лика с помощью индикатора, заштифтовать его и закрепить
болтами. Окончательно выверив положение фартука отно-
сительно продольной каретки, заштифтовать его и закре-
пить болтами. Привернуть рейку 17 к станине. Выверив
положение рейки относительно зубчатого колеса фартука,
заштифтовать ее и закрепить болтами. Привернуть корпус
249
Рис. 6.20. Схема параллельности оси ходового
винта продольным направляющим станины (см.
рис. 6.18):
10 — продольные направляющие станины станка:
15 — ходовой винт; 22 — коробка подач; а, б — по-
казания индикаторов; / — величина перемещения ин-
дикатора
Рис. 6.19. Схема для определения параллельности
оси отверстия шпинделя к продольным направляю-
щим станины 10 (см. рис. 6.18):
а и б — показания индикаторов; / — величина перемеще-
ния индикатора
Рис. 6.21. Схема для определения соосности центров
передней и задней бабки (см. рис. 6.18):
10 — продольные направляющие; 24 — центр передней
бабки; 25 — центр задней бабки; I — величина переме-
щения индикатора по оправке; а, б — показания индика-
тора в точках а, б: к — несовпадение осей центров перед-
ней и задней бабки в вертикальной плоскости
гитары 23 к станине. Соединить зубчатыми колесами ги-
тары коробку скоростей с коробкой подач. Отполировать
направляющую плиту 11 задней бабки по направляющим
станины.
Проверить правильность установки задней бабки 9
по индикатору с помощью оправки. Ось отверстия в пи-
ноле задней бабки должна быть параллельна направляю-
щим станины в горизонтальной и вертикальной плоско-
стях (рис. 6.19 и 6.20). Эту проверку осуществляют ин-
дикаторами часового типа в обеих плоскостях. При этом
используют эталонную оправку длиной 300 мм, а инди-
каторы крепят на суппорте или измерительной плите и
перемещают по направляющим станины (см. рис. 6.16, б).
Проверить правильность нулевого штриха верхнего
суппорта 4 о помощью индикатора и оправки, а также сов-
падение осей переднего и заднего центров (рис. 6.21). При-
вернуть к станине корыто 14. Установить бачок с эмуль-
сией в тумбу 12, лампу освещения и защитный экран.
В зависимости от вида, назначения и масштаба выпуска
станки проходят испытания на холостом ходу и при ра-
боте под нагрузкой, а также испытания на производи-
тельность, жесткость, мощность и точность. Под нагруз-
кой при определенных режимах, устанавливаемых тех-
ническими условиями испытывают все станки. Испытанию
на производительность подвергают только станки спе-
циального назначения и опытные образцы. Как правило,
на жесткость испытывают все станки. Нормы жесткости и
методы испытания широкого круга станков стандартизо-
ваны.
Испытанию на мощность подвергают все станки при еди-
ничном производстве и выборочно станки, изготовляемые
серийно. Оценку точности станков при проведении испы-
таний дают по точности изготовленных деталей.
Для токарных, фрезерных, сверлильных и др. станков
порядок проведения испытаний на точность, образцы
изготовляемых деталей и точность обработки образцов
регламентированы ГОСТом. Для оригинальных станков
программу и режимы испытаний разрабатывают в зави-
симости от их назначения, конструкции и требуемой точ-
ности.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Виды сборки, применяемые в машиностроении.
2. Виды сборочных единиц.
3. Назначение схемы сборки машины.
251
Маршрутная карта
Номер Наименование и содержание операции Оборудование
цеха уча- стка опе- рации
02 02 005 4269 381825
Фрезерно-центро- вальная Фрезерно-центро- вальный МР76М
Фрезеровать торцы и свер- лить центровые отверстия
02 02 010 4117 381115
Токар но-копиро- вальный Токарно-копиро- вальный 1Н713
Точить поверх- ности
Приложение 1
Вал
Вспомогательный инструмент Режущий инструмент Измерительный инструмент
396131 391855 393310
Тиски самоцен- трирутощие 391242 393610
Губки призмати- ческой формы Фреза ЩЦ1 и шаблон
0 100 Т14К8 286±0,6
Центровочное сверло Р6М5
392840 392110 393310
396115 Проходной резец 393610
Центр, поводко- вый патрон Т14К8 Шаблон
Приложение 2
Операционная карта
Вал
№ цеха № участка № операции Наименование операции
Наименование и марка материала Масса детали Заготовка
Профиль и размеры Твердость Масса
Сталь 45 5,6 0 С5Х 293 НВ 180 6,3
Число обрабаты- ваемых деталей Оборудование
1 Токарно-копировальный полуавтомат 1Н713
Пере- ход Содержание перехода Инструмент
вспомога- тельный режущий измеритель- ный
1 Точить поверх- ности 1 ... 7 Проходной резец Т14К8 393610
Размер i / Режим обработки Го гв
;диаметр, ; ширина длина 3 п V
мм мм мм/об МИН”1 м/мив МНВ
66,5 265 1 1,5 6 610 136 0,52. 0,16
253
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бабушкин А. 3., Новиков В. Ю., Схиртладзе А. Г. Тех-
нология изготовления металлообрабатывающих станков и автомати-
ческих линий. М.: Машиностроение, 1982. 272 с.
2. Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений.
М.: Высшая школа, 1974. 263 с.
3. Брук И. В., Черпаков Б. И. Гибкие механообрабатывающие
производственные системы. М.: Высшая школа, 1987. 103 с.
4. Гусев А. А., Ковальчук Е. Р., Колесов И. М. Технология ма-
шиностроения. М.: Машиностроение, 1986. 480 с.
5. Космачев И. Г. В помощь рабочему-инструментальщику. Л.:
Лениздат, 1981. 280 с.
6. Крысин А. М., Наумов И. 3. Слесарь механосборочных работ.
М.: Высшая школа, 1983. 240 с.
7. Кузнецов Ю. И., Маслов А. Р., Байков А. И. Оснастка для
станков с ЧПУ: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 359 с.
8. Локтева С. Е. Станки с программным управлением. М.: Ма-
шиностроение, 1979 . 288 с.
9. Справочник технолога-машиностроителя/Под ред. А. Г. Коси-
ловой. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
10. Схиртладзе А. Г. Работа оператора на станках с программным
управлением. М.: Высшая школа, 1988. 175 с.
11. Терликова Т. Ф. Основы конструирования приспособлений.
М,: Машиностроение, 1980. 119 с.
Долгопрудненский авиационный техникум
Электронная библиотека
141702 Россия, Московская обл, Phone: 8(495)4084593 8(495)4083109
(. Долгопрудный, пл. Собина, 1 Email: daLak@mail.nj
Site: gosdat.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..................................................... 3
Глава I. Основы технологии машиностроения (4. Г. Схирт-
ладзе) ...................................................... 5
1.1. Понятие о производственном и технологическом
процессах............................................ 5
1.2. Информация, необходимая для разработки тех-
нологического процесса............................... 9
1.3. Рабочая документация технологического про-
цесса .............................................. 11
1.4. Точность механической обработки деталей. . . 13
1.4.1. Точность деталей ........................ 13
1.4.2. Точность обработки ...................... 23
1.4.3. Статистические методы анализа точности 26
1.5. Качество поверхностей деталей.................. 29
1.5.1. Понятия и определения........... 29
1.5.2. Влияние качества поверхности на эксплуа-
тационные характеристики машин .... 30
1.5.3. Факторы, влияющие на качество поверх-
ности ......................................... 31
1.5.4. Параметры, характеризующие шерохова-
тость поверхности ............................. 32
1.5.5. Обозначение шероховатости на чертежах 35
1.5.6. Методы оценки качества поверхности де-
талей ......................................... 39
1.6. Припуск на механическую обработку. . ... 40
1.7. Заготовки деталей машин................ 44
Контрольные вопросы ............................ 46
Глава II. Основы проектирования станочных приспособлений
(В. Ю. Новиков)......................... 47
2.1. Общие сведения о станочных приспособлениях 47
2.2. Базы и принципы базирования деталей .... 51
2.3. Зажимные элементы и механизмы приспособле-
ний ................................................ 59
2.4. Направляющие элементы приспособлений и де-
лительные устройства ............................... 70
2.5, Методика проектирования приспособлений ... 75
Контрольные вопросы ........................... 76
Глава III. Обработка типовых деталей станков (Л. Г. Схирт-
ладзе) ...................................................... 77
3.1. Разработка технологических процессов и выбор
средств технологической оснастки ................... 77
3.1.1. Технологичность конструкции деталей 77
3.1.2. Группирование деталей.................... 79
3.1.3. Последовательность разработки технологи-
ческих процессов .............................. 81
255
3.1.4. Выбор типового технологического процесса 83
3.1.5. Нормирование технологического процесса 86
3.2. Изготовление валов .................... 87
3.2.1. Материалы и способы получения загото-.
вок валов............................... 88
3.2.2. Технические требования, предъявляемые
к валам, методы их обеспечения и кон-
троля ......................................... 90
; 3.2.3. Обработка шлицевых, шпоночных и резь-
бовых поверхностей валов......... 107
3.2.4. Приспособления для токарных станков 112
3.2.5. Обработка валов в условиях ГПС. ... 113
3.3. Изготовление шпинделей.................. 118
3.4. Изготовление ходовых винтов............. 122
3.5. Изготовление втулок, фланцев, шкивов и ма-
ховиков ......................................... 127
3.5.1. Технические требования, предъявляемые
к втулкам, фланцам, шкивам и маховикам 127
3.5.2. Обработка втулок, фланцев, шкивов и
маховиков................................ 129
3.5.3. Балансировка шкивов и маховиков. . . 139
3.5.4. Приспособления для обработки втулок,
фланцев, шкивов и маховиков................... 141
3.5.5. Контроль точности втулок, фланцев, шки-
вов и маховиков............................... 147
3.6. Обработка зубчатых колес (В. Ю. Новиков) 149
3.7. Изготовление станин (Л. Г. Схиртладзе)... 167
3.7.1. Назначение и классификация.............. 167
3.7.2. Материал и заготовки станин............. 170
3.7.3. Обработка станин........................ 172
3,8. Изготовление корпусных деталей................ 188
3.8.1, Назначение и технические условия на
изготовление корпусных деталей.............. 188
3.8.2. Материал и способы получения заготовок 189
3.8.3. Обработка корпусных деталей ............ 190
3.8.4. Обработка корпусных деталей на станках
с ЧПУ ........................................ 200
3.8.5. Контроль корпусных деталей ............. 202
Контрольные вопросы ...................... 204
Глава IV. Особые методы обработки, применяемые в маши-
ностроении (В. Ю. Новиков)................................ 205
Контрольные вопросы............................... 209
Глава V. Экономическое обоснование принятого варианта тех-
нологического процесса (Л. Г. Схиртладзе)................. 210
Контрольные вопросы............................... 215
Глава VI. Технология сборки станков ........................ 216
6.1. Общие сведения о сборке (Л. Г. Схиртладзе) 216
6.2. Организационные формы и типы сборки .... 225
6.3. Способы соединения деталей (В. Ю. Новиков) 228
6.4. Общая сборка станка .......................... 248
Контрольные вопросы.................................... 251
Приложения ................................................. 252
Список литературы .......................................... 254