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

В массовом производстве для наружного протягивания применяют высокопроизводительные многопозиционные про- тяжные станки, а также станки непрерывного действия.
Протягивание является самым высокопроизводительным методом обработки плоскостей, обеспечивающим точность размеров IТ7...IТ9, шероховатость Ra = (3,2…0,8) мкм.
Основными преимуществами протягивания по сравнению с фрезерованием являются: высокая производительность; вы- сокая точность; высокая стойкость инструмента.
Ограничениями широкого применения протягивания являются его высокая стоимость и сложность инструмента.
Обычно при протягивании используются следующие режимы: подача на зуб S
z
= 0,1…0,4 мм/зуб; скорость резания t =
6…12 м/мин с максимальными припусками до 4 мм с шириной протягивания до 350 мм.
Шабрение выполняют с помощью режущего инструмента – шабера – вручную или механическим способом. Шабрение вручную – малопроизводительный процесс, требует большой затраты времени и высокой квалификации рабочего, но обес- печивает высокую точность. Механический способ применяют на специальных станках, на которых шабер совершает воз- вратно-поступательное движение.
Точность шабрения определяют по числу пятен на площади 25
× 25 мм (при проверке контрольной плитой). Чем боль- ше пятен, тем точнее обработка.
Сущность шабрения состоит в соскабливании шаберами слоев металла (толщиной около 0,005 мм) для получения ров- ной поверхности после ее чистовой предварительной обработки. Шабрение называют тонким, если число пятен более 22 и
Rа < 0,08 мкм, и чистовым, если число пятен 6...10, Rа < 1,6 мкм.
Шлифование. Как и наружные цилиндрические поверхности деталей типа тел вращения, плоские поверхности обраба- тывают шлифованием, полированием и доводкой.
Шлифование плоских поверхностей осуществляют на плоскошлифовальных станках с крестовым или круглым столом как обычного исполнения, так и с ЧПУ. Плоское шлифование является одним из основных методов обработки плоскостей деталей машин (особенно закаленных) для достижения требуемого качества. В ряде случаев плоское шлифование может с успехом заменить фрезерование. Шлифование плоских поверхностей может быть осуществлено двумя способами: перифе- рией круга и торцом круга (рис. 53).
Шлифование периферией круга может осуществляться тремя способами: 1) многократными рабочими ходами; 2) уста- новленным на размер кругом; 3) ступенчатым кругом.
При первом способе (рис. 53, а) поперечное движение подачи круга производится после каждого продольного хода стола, а вертикальное – после рабочего хода по всей поверхности длины деталей l.
При втором способе (рис. 53, б) шлифующий круг устанавливается на глубину, равную припуску, и при малой скорости перемещения стола обрабатывают заготовку по всей длине. После каждого рабочего хода шлифовальный круг перемещает- ся в поперечном направлении от 0,7...0,8 высоты круга. Для чистового рабочего хода оставляют припуск 0,01...0,02 мм и снимают его первым способом. Этот способ применяют при обработке на мощных шлифовальных станках.
При шлифовании третьим способом круг профилируют ступеньками. Припуск (Z
i
), распределенный между отдельными ступеньками, снимается за один рабочий ход (рис. 53, в).
На рис. 53, г показана схема шлифования установленным на размер кругом на станке с вращающимся столом.
Плоским шлифованием обеспечиваются следующие точность размеров и шероховатость поверхности:
– IТ8...IТ9, Ra = 1,6 мкм – черновое (предварительное) шлифование;
– IT7...IТ8, Ra = 0,4…1,6 мкм – чистовое шлифование;
– IT7...IТ8, Ra = 0,4…1,6 мкм – тонкое шлифование.
Шлифование обычно производится с применением СОЖ.
Полирование поверхностей является методом отделочной обработки. В качестве абразивных инструментов применя- ют эластичные шлифовальные круги, шлифовальные шкурки.

Рис. 53 Схемы шлифования плоскостей:
а – периферией круга; б – торцом круга; в – профилирующим кругом;
г – торцом круга на вращающемся столе
Доводка плоскостей осуществляется на плоскодоводочных станках. Тонкую доводку плоских поверхностей осуществ- ляют притирами. Осуществляют доводку при давлении 20...150 кПа, причем, чем меньше давление, тем выше качество об- работанной поверхности. Скорости при тонкой доводке небольшие (2...10 м/мин). С повышением давления и скорости про- изводительность повышается.
4.1 Типовые маршруты изготовления корпусных деталей
Последовательность механической обработки корпуса призматического типа с плоским основанием и основным отвер- стием с осью, параллельной основанию следующая.
005 Заготовительная.
Заготовки корпусов из серого чугуна отливают в земляные, металлические (кокиль) или оболочковые формы, из стали – в земляные формы, кокиль или по выплавляемым моделям. Заготовки из алюминиевых сплавов отливают в кокиль или лить- ем под давлением. В единичном и мелкосерийном производствах применяют сварные корпуса из стали. Заготовки корпус- ных деталей перед механической обработкой проходят ряд подготовительных операций.
010 Фрезерная (протяжная).
Фрезеровать, или протянуть плоскость основания начерно и начисто или с припуском под плоское шлифование (при необходимости). Технологическая база – необработанная плоскость, параллельная обрабатываемой поверхности.
Оборудование:
– в единичном и мелкосерийном производствах – вертикально-фрезерный и строгальный станки;
– в серийном – продольно-фрезерный или продольно-строгальный станки;
– в крупносерийном и массовом – барабанно- и карусельно-фрезерные, плоскопротяжные, агрегатно-фрезерные станки.
015 Сверлильная.
Сверлить и зенковать (при необходимости) отверстия в плоскости основания. Развернуть два отверстия. Технологиче- ская база – обработанная плоскость основания. Оборудование – радиально-сверлильный станок или сверлильный с ЧПУ, в массовом и крупносерийном производствах – многошпиндельный сверлильный станок или агрегатный станок.
020 Фрезерная.
Обработка плоскостей, параллельных базовой (при их наличии). Технологическая база – плоскость основания. Обору- дование – см. операцию 010.
025 Фрезерная.
Обработка плоскостей, перпендикулярных базовой (торцы основных отверстий). Технологическая база – плоскость ос- нования и два точных отверстия. Оборудование – горизонтально-фрезерный или горизонтально-расточной станок.

030 Расточная.
Растачивание основных отверстий (черновое и чистовое, или с припуском под точное растачивание). Технологическая база – та же (см. операцию 025). Оборудование:
– единичное производство – универсальный горизонтально-расточной станок;
– мелкосерийное и среднесерийное – станки с ЧПУ расточно-фрезерной группы и многооперационные станки;
– крупносерийное и массовое – агрегатные многошпиндельные станки.
Точность межосевых расстояний, а также точность положения отверстий достигается с помощью:
– разметки (от ± 0,1 мм до + 0,5 мм);
– пробных расточек (до + 0,02 мм);
– координатного растачивания на горизонтально-расточных станках (до ± 0,02 мм);
– обработки по кондукторам и шаблонам (до ± 0,02 мм, ± 0,03 мм).
035 Сверлильная.
Сверлить (зенковать при необходимости), нарезать резьбу в крепежных отверстиях. Технологическая база – та же. Обо- рудование – радиально-сверлильный, сверлильный с ЧПУ, многооперационный, сверлильный многошпиндельный и агрегат- ный станки (в зависимости от типа производства).
040 Плоскошлифовальная.
Шлифовать (при необходимости) плоскость основания. Технологическая база – поверхность основного отверстия или обработанная плоскость, параллельная базовой (в зависимости от требуемой точности расстояния от базовой плоскости до оси основного отверстия).
Оборудование – плоскошлифовальный станок с прямоугольным или круглым столом.
045 Алмазно-расточная.
Тонкое растачивание основного отверстия. Технологическая база – базовая плоскость и два отверстия. Оборудование – алмазно-расточной станок. С целью выдерживания принципа постоянства баз большинство операций обработки (020, 025,
030, 035), за исключением операций подготовки технологических баз (010, 015) и отделки основных поверхностей (040, 045), часто концентрируют в одну операцию, выполняемую на горизонтально-расточном (единичное производство), многоопера- ционном (серийное) или агрегатном (массовое) станках.
В маршрут обработки разъемных корпусов дополнительно к вышеприведенным операциям включают:
– обработку поверхности разъема у основания (фрезерная);
– обработку поверхности разъема у крыши (фрезерная);
– обработку крепежных отверстий на поверхности разъема основания (сверлильная);
– обработку крепежных отверстий на поверхности разъема крышки (сверлильная);
– сборку корпуса промежуточную (слесарно-сборочная операция);
– обработку двух точных отверстий (обычно сверлением и развертыванием) под цилиндрические или конические штифты в плоскости разъема собранного корпуса.
Пример типового маршрута изготовления кронштейна
Рассматриваемый кронштейн (рис. 54) изготавливается литьем в разовые формы с машинной формовкой по деревян- ным моделям. Материал – серый чугун.
005 Вертикально-фрезерная.
Вертикально-фрезерный станок 6М12П. Приспособление специальное. Фрезеровать плоскость 1 под шлифование.
010 Радиально-сверлильная.
Радиально-сверлильный станок 2Н53, приспособление – кондуктор.
1 Сверлить четыре отверстия 1 и 2.
2 Зенкеровать четыре отверстия 2 и два отверстия 3.
3 Развернуть два отверстия 3.
015 Токарная.
Токарный станок 16К20. Расточить отверстие 1, фаску 2, подрезать торец 3 под тонкое растачивание и обтачивание (об- работка противоположного торца не показана).
020 Радиально-сверлильная.
Станок радиально-сверлильный 2Н53. Приспособление – кондуктор. Сверлить, зенкеровать, нарезать резьбу в четырех отверстиях (обработка отверстий на противоположном торце не показана).
025 Плоскошлифовальная.
Станок плоскошлифовальный ЗБ722. Приспособление специальное. Шлифовать плоскость основания начисто.
030 Алмазно-расточная.
Станок для тонкой расточки. Расточить отверстие 1 и подрезать торец 2 начисто.
035 Алмазно-расточная.
Станок для алмазной расточки. Подрезать торец 1.
Примеры маршрутов изготовления корпусных деталей с отверстиями, оси которых параллельны и скрещиваются рас- смотрены выше.

Рис. 54 Кронштейн
5 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначен- ные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах.
Зубчатые передачи, используемые в различных механизмах и машинах, делят на цилиндрические, конические, червяч- ные, смешанные и гиперболоидные (винтовые и гипоидные).
Наибольшее распространение получили цилиндрические, конические и червячные передачи (рис. 55). Ниже рассмотре- ны способы формообразования зубьев цилиндрических зубчатых колес.
Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с прямыми и косыми зубьями, реже – с шевронными. Стандарт устанав- ливает 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес (в порядке убывания точности): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.
Рис. 55 Виды зубчатых передач:
а – цилиндрическая; б – коническая; в – червячная;
1 – шестерня; 2 – зубчатое колесо; 3 – червяк; 4 – червячное колесо

По технологическому признаку зубчатые колеса делятся на:
– цилиндрические и конические без ступицы и со ступицей, с гладким или шлицевым отверстием;
– многовенцовые блочные с гладким или шлицевым отверстием;
– цилиндрические, конические и червячные типа фланца;
– цилиндрические и конические с хвостовиком;
– валы-шестерни.
У цилиндрических колес зубья выполняют прямыми, спиральными или шевронными.
Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработку до нарезания зубьев и обработку зубчатого венца. Зада- чи первого этапа соответствуют в основном аналогичным задачам, решаемым при обработке деталей классов: диски (зубча- тое колесо плоское без ступицы), втулки (со ступицей) или валов (вал-шестерня). Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса.

Заготовки, получаемые свободной ковкой на молотах, по конфигурации не соответствуют форме готовой детали, но структура металла благодаря ковке улучшается по сравнению с заготовкой, отрезанной пилой от прутка.
Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия облоя, форма заготовки ближе к готовой детали, снижается себестоимость, экономия металла составляет от 10 до 30 %. Однако от- мечается повышенный расход штампов.
Штамповка на прессах имеет большое преимущество перед штамповкой на молотах: получается точная штамповочная заготовка, припуски и напуски меньше на 30 %, по конфигурации заготовка ближе к готовой детали. На прессах можно штампо- вать с прошиванием отверстия.
Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах изготовляют заготовки зубчатых колес с хвостовиком или с отвер- стием.
Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колес и технических требований. У колес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длиной центрального базового отверстия (L/D > 1) в качестве тех- нологических баз используют: двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении – по- верхность торца.
У одновенцовых колес типа дисков (L/D < 1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной на- правляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит то- рец, а поверхность отверстия – двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий.
На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные "черные" поверхно- сти. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанием зубьев после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентной боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия.
Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базиро- вания. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку, заготовку крепят в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заго- товку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса.
5.1 Основные методы формообразования зубьев зубчатых колес
В зависимости от способа образования зубьев различают два метода зубонарезания: копирование и обкатку. Оба метода используют на различных зубообрабатывающих станках.
Нарезание зубчатых колес методом копирования. Распространенной разновидностью метода копирования является зу- бофрезерование. Зубофрезерование осуществляется на зубофрезерных вертикальных и горизонтальных станках- полуавтоматах. На зубофрезерных станках производят нарезание цилиндрических зубчатых колес по методу обкатки или копирования.
Нарезание зубьев по методу копирования осуществляют модульной дисковой или модульной концевой фрезой. Нареза- ние, по существу, представляет собой разновидность фасонного фрезерования. Режущие кромки зубьев дисковой или конце- вой фрезы изготовляют по форме впадины между зубьями колеса, и при фрезеровании они копируют форму впадины, созда- вая, таким образом, две половины профилей двух соседних зубьев. После нарезания одной впадины заготовка поворачивает- ся на один зуб с помощью делительного механизма, и фреза снова проходит по новой впадине между зубьями, и т.д. (рис.
57).
В массовом производстве применяют зубодолбежные резцовые головки, работа которых основана на методе копирова- ния. Производительность такого метода очень высока, точность зависит от точности резцовой головки.
Рис. 57 Схемы фрезерования цилиндрических
колес методом копирования:
а – дисковой фрезой; б – концевой фрезой;
1 – заготовка; 2 – дисковая фреза; 3 – концевая фреза
Другой разновидностью нарезания зубчатых колес методом копирования является протягивание как наружных, так и внутренних зубчатых поверхностей, характеризующееся высокой производительностью.