Файл: А. Г. Ткачев, И. Н. Шубин типовые технологические процессы изготовления деталей машин.pdf

Фрезерование шлицев на валах небольших диаметров (до 100 мм) обычно фрезеруют за один рабочий ход, больших диаметров – за два рабочих хода. Черновое фрезерование шлицев, в особенности больших диаметров, иногда производится фрезами на горизонтально-фрезерных станках, имеющих делительные механизмы (рис. 28, а, б, в).
Фрезеровать шлицы можно способом, изображенным на рис. 28, в, позволяющим применять более дешевые фрезы, чем фреза, изображенная на рис. 28, а.
Более производительным способом является одновременное фрезерование двух шлицевых канавок двумя дисковыми фрезами специального профиля (рис. 28, в).
Чистовое фрезерование шлицев дисковыми фрезами производится только в случае отсутствия специального станка или инструмента, так как оно не дает достаточной точности по шагу и ширине шлицев.
Более точное фрезерование шлицев производится методом обкатки при помощи шлицевой червячной фрезы (рис. 28, г).
Фреза, помимо вращательного движения, имеет продольное перемещение вдоль оси нарезаемого вала. Этот способ является наиболее точным и наиболее производительным.
Рис. 28 Способы фрезерования шлицев
Окончательная обработка шлицев по методу обкатки производится чистовым фрезерованием червячными шлицевыми фрезами высокого класса точности (АА и А).
При центрировании втулки (или зубчатого колеса) по внутреннему диаметру шлицев вала как червячная, так и дисковая фреза должна иметь "усики", вырезающие канавки у основания шлица, чтобы не было заедания во внутренних углах; эти канавки необходимы также при шлифовании по боковым сторонам и внутреннему диаметру.
Шлицестрогание реализуется, как правило, на специальных станках-полуавтоматах, которые могут работать как от- дельно, так и будучи встроенными в автоматическую линию. Этим методом чаще всего обрабатываются сквозные шлицы или шлицы, у которых предусмотрен выход для резцов.
Шлицестрогание обеспечивает шероховатость поверхности Rа = 3,2...0,8 мкм.
Шлицепротягивание обеспечивает шероховатость поверхности Rа = 1,6...0,8 мкм.
Шлифование шлицев осуществляется следующим образом.
При центрировании шлицевых валов по наружному диаметру шлифуют только наружную цилиндрическую поверх- ность вала на обычных круглошлифовальных станках; шлифование впадины (т.е. по внутреннему диаметру шлицев вала) и боковых сторон шлицев не осуществляется.
При центрировании шлицевых валов по внутреннему диаметру шлицев фрезерование последних дает точность обра- ботки по внутреннему диаметру до 0,05...0,06 мм, что не всегда является достаточным для точной посадки.
Если шлицевые валы после чернового фрезерования прошли термическую обработку в виде улучшения или закалки, то после этого они не могут быть профрезерованы начисто; их необходимо шлифовать по поверхностям впадины (т.е. по внут-
l

реннему диаметру) и боковых сторон шлицев. Наиболее производителен способ шлифования фасонным кругом (рис. 29), но при таком способе шлифовальный круг изнашивается неравномерно ввиду неодинаковой толщины снимаемого слоя у боко- вых сторон и впадины вала, поэтому требуется частая правка круга. Несмотря на это, данный способ широко распространен в машиностроении.
Шлифовать шлицы можно в две отдельные операции (рис. 29, б); в первой шлифуют только впадины (по внутреннему диаметру), а во второй – боковые стороны шлицев. Для уменьшения износа шлифовального круга после каждого хода стола вал поворачивается, и, таким образом, шлифовальной круг обрабатывает впадины постепенно, одну за другой.
Для объединения двух операций шлифования в одну применяются станки, на которых шлицы шлифуются одновремен- но тремя кругами: один шлифует впадину, а два других – боковые поверхности шлицев (рис. 29, в).
В машиностроительном производстве применяют цилиндрические резьбы – крепежные и ходовые, а также конические резьбы.

Таблица 8
Классификация основных методов формообразования резьбы
Основные методы формообразования резьбовых поверхностей
Обработка резанием
Обработка давлени м
Лезвийным инструментом
Абразивным инструментом
Ре зца м
и или гребенкой
Плаш кой круглой
Ре зьбовой головкой
Фрезой
Ме тч иком
Шлифование однопро
- фильное
Шлифование многопро
- фильное
Бесцентрово е ш
лифование
Плоскими плаш ками
Ролика ми
Бесс тружеч ным метчиком
Накат ными головками
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
Степень точ нос ти
Ra
6,4 6,3…0,8 8
12,5…6,3 6,4 6,3…1,6 6
6,3…1,6 6
6,3…3,2 6
1,6…0,8 4
0,8…0,2 4
0,8…0,2 6
0,8…0,4 6,4 0,8…0,2 6
3,2…0,8 6
1,6…0,8
Первый способ более точный, но менее производительный, поэтому рекомендуется черновые рабочие ходы делать вто- рым способом, а чистовые – первым (рис. 30, а).
Для повышения производительности обработки резьбы применяют резьбовые гребенки – круглые и призматические.
Обычно ширину гребенки принимают равной не менее чем шести шагам. При использовании гребенок снятие стружки выпол- няют несколько зубьев (рис. 30, б) и число рабочих ходов может быть уменьшено до одного.
Рис. 30 Схемы нарезания резьб:
а – с радиальной подачей и с подачей вдоль одной из сторон;
б – расположение зубьев резьбовой гребенки; в – набором резцов
Для скоростного нарезания резьбы применяют резцы, оснащенные твердым сплавом, а также наборы резцов (рис. 30).
Конструкции некоторых типов резцов приведены на рис. 31.
Гребенки, подобно резцам, бывают плоские, призматические и круглые и отличаются от резцов тем, что режут одно- временно несколькими режущими кромками. Для разделения работы резания концы зубьев гребенки стачиваются от одного края гребенки к другому, так что глубина резания постепенно увеличивается.

Рис. 31 Резцы для нарезания резьбы:
а – призматические; б – круглые; в – с пружинной державкой;
г – с трехрезцовой головкой; д – трехрезцовая пластина
Токарные станки применяются для нарезания резьбы преимущественно для:
− нарезания резьбы на поверхностях, предварительно обработанных на токарном же станке, благодаря чему обеспечи- вается правильное положение резьб относительно других поверхностей;
− нарезания очень точных длинных винтов (в этом случае токарный станок, работающий одним резцом, имеет пре- имущество перед всеми другими методами, в том числе и перед фрезерованием;
− при выполнении работ, подходящих для резьбофрезерного станка, когда его нет или объем партии мал;
− нарезания резьб большого диаметра, нестандартного профиля или шага, а также вообще во всех случаях, когда при- обретение подходящих плашек и метчиков не оправдывается объемом производства;
− нарезания прямоугольных резьб, чистовое фрезерование которых невозможно, а применение плашек и метчиков хо- тя и возможно, но затруднительно, особенно при обработке крупных заготовок.
Резьбу после нарезания резцом иногда калибруют точными плашками (часто вручную).
Таким образом, нарезание резьбы на токарном станке применяется преимущественно в единичном и мелкосерийном производствах, а в крупносерийном и массовом производствах – главным образом, для нарезания длинных или точных резьб.
В крупносерийном и массовом производствах используется нарезание резьбы вращающимися резцами так называе- мым вихревым методом. При этом заготовка закрепляется в центрах токарно-винторезного станка или в патроне. В про- цессе работы она медленно вращается. В специальной головке, установленной на суппорте станка, закрепляется резец. Го- ловка, вращающаяся с большой скоростью от специального привода, расположена эксцентрично относительно оси наре- заемой резьбы. Таким образом, при вращении головки, резец, закрепленный в ней, описывает окружность, диаметр кото- рой больше наружного диаметра резьбы (рис. 32).

Периодически (один раз за каждый оборот головки) резец соприкасается с обрабатываемой поверхностью по дуге и за каждый оборот головки прорезает на заготовке серповидную канавку, имеющую профиль резьбы.
За каждый оборот вращающейся заготовки головка перемещается вдоль оси детали на величину шага резьбы. Головку наклоняют относительно оси детали на величину угла подъема винтовой линии резьбы. При вихревом нарезании резьбы скорость резания, соответствующая скорости вращения резца, v = 150...400 м/мин, круговая подача S = 0,2...0,8 мм за один оборот резца.
Нарезание резьбы метчиками, плашками и самораскрывающимися резьбона- резными головками производится на различных станках.
Внутренние резьбы нарезают обычно машинными метчиками на резьбона- резных, сверлильных, револьверных, а также на агрегатных станках, полуавто- матах и автоматах в зависимости от масштаба производства.
В массовом и крупносерийном производстве получили широкое распростра- нение метчики сборной конструкции (резьбонарезные головки).
Основной недостаток всех типов плашек – это необходимость свинчивания их по окончанию резания, что снижает производительность и несколько ухудшает качество резьбы.
Плашками нарезают резьбу как вручную, так и на различных станках токарной, сверлильной, резьбонарезной групп.
Круглые плашки (рис. 33, а) устанавливают на станках в специальных патронах и закрепляют тремя-четырьмя винтами. На- резание плашками – малопроизводительный процесс.
Рис. 33 Инструменты для нарезания резьбы:
а – плашка; б – самораскрывающаяся резьбовая головка
Нарезание наружной резьбы резьбонарезными самооткрывающимися головками значительно точнее, производительнее и отличается большей точностью, чем ранее рассмотренные методы; оно находит широкое применение в серийном и массо- вом производстве (рис. 33, б).
Вращающиеся головки используют на токарных автоматах и полуавтоматах.
Фрезерование резьбы широко распространено в серийном и массовом производствах и применяется для нарезания на- ружных и внутренних резьб на резьбофрезерных станках (рис. 34). Оно осуществляется двумя основными способами: диско- вой фрезой (рис. 34, а) и групповой (гребенчатой) фрезой (рис. 34, б).
Нарезание дисковой фрезой применяют при нарезании резьб с большим шагом (Р) и круглым профилем и главным об- разом для предварительного нарезания трапецеидальных резьб за один, два или три рабочих хода. При нарезании фреза вра- щается и совершает поступательное движение вдоль оси заготовки, причем перемещение за один оборот заготовки должно точно соответствовать шагу резьбы.
Рис. 32 Схема вихревого нарезания
d
е
D
p

Рис. 34 Схемы фрезерования резьбы:
а – дисковой фрезой; б – групповой (гребенчатой) фрезой
Гребенчатая резьбовая фреза представляет собой набор нескольких дисковых резьбовых фрез. Полное нарезание проис- ходит за 1,2 оборота заготовки (0,2 оборота необходимы для полного врезания и перекрытия места врезания).
Фрезерование дисковой фрезой часто применяют как черновую обработку перед нарезанием резьбы резцом.
Фрезерование гребенчатой фрезой – применяется для получения коротких резьб с мелким шагом. Длина фрезы обычно принимается на 2...5 мм больше длины фрезеруемой детали. Групповая фреза устанавливается параллельно оси детали, а не под углом, как дисковая фреза. Нарезание резьбы с большим углом подъема гребенчатой фрезой затруднительно.
Фрезерование резьбы является одним из наиболее производительных методов обработки резьбы.
Шлифование резьб выполняют чаще всего после термической обработки заготовок. Резьбошлифование может быть на- ружным и внутренним, осуществляется на различных резьбошлифовальных станках. Существуют следующие способы шли- фования резьбы: однопрофильным кругом; многопрофильным кругом с продольным движением подачи; врезное; широким многопрофильным кругом.
1.7 Типовые маршруты изготовления валов
Рассмотрим основные операции механической обработки для изготовления вала с типовыми конструктивными элемен- тами и требованиями к ним (рис. 2).
005 Заготовительная.
Для заготовок из проката: рубка прутка на прессе или обрезка прутка на фрезерно-отрезном или другом станке. Для за- готовок, получаемых методом пластического деформирования – штамповать или ковать заготовку.
010 Правильная (применяется для проката).
Правка заготовки на прессе. В массовом производстве может производиться до отрезки заготовки. В этом случае пра- вится весь пруток на правильно-калибровочном станке.
015 Подготовка технологических баз.
Обработка торцов и сверление центровых отверстий. В зависимости от типа производства операцию осуществляют:
− в единичном производстве подрезку торцов и центрования на универсальных токарных станках последовательно за два установа;
− в серийном производстве подрезку торцов раздельно от центрования на продольно-фрезерных или горизонтально- фрезерных станках, а центрование – на одностороннем или двустороннем центровальном станке. Могут применяться фре- зерно-центровальные полуавтоматы последовательного действия с установкой заготовки по наружному диаметру в призмы и базированием в осевом направлении по упору (рис. 35);
− в массовом производстве на фрезерно-центровальных станках барабанного типа, которые одновременно фрезеруют и центруют две заготовки без съема их со станка. Форму и размеры центровых отверстий назначают в соответствии с их тех- нологическими функциями по ГОСТ 14034–74. Для нежестких валов (отношение длины к диаметру более 12) – обработка шеек под люнеты.
020 Токарная (черновая).
Выполняется за два установа на одной операции или каждый установ выносится как отдельная операция. Производится точение наружных поверхностей (с припуском под чистовое точение и шлифование) и канавок. Это обеспечивает получение точности IТ12, шероховатости Ra = 6,3. В зависимости от типа производства операцию выполняют: в единичном производстве на токарно-винторезных станках; в мелкосерийном – на универсальных токарных станках с гидросуппортами и станках с ЧПУ;