Материал: Методические указания выбор методов и последовательности обработки поверхностей. Численное формирование состава переходов. Копылов Ю.Р

Таблица 5

Параметры шероховатости и квалитеты точности, досигаемые при лезвийной обработке плоских поверхностей

Продолжение табл. 5

Шпоночные сопряжения по конструктивному исполнению подразделяются на призматические, сегментные и тангенциальные; по характеру сопряжения — свободные, нормальные и плотные [1, 2]. Для обработки закрытых и полузакрытых пазов на валу призматических и тангенциальных шпонок применяется фрезерование концевой фрезой. Для обработки закрытых пазов на валу сегментных шпонок — фрезерование дисковой фрезой. Для обработки сквозных пазов в посадочном отверстии зубчатых колес, маховиков и др. в мелкосерийном производстве применяется строгание и долбление, в серийном и массовом производствах — протягивание.

Шпоночные пазы на валах обрабатывают на обычных горизонтальных или вертикальных фрезерных станках, либо на специальных станках, работающих по маятниковому методу, снятием специальными двузубыми пальцевыми фрезами небольших слоев металла за каждый рабочий ход. Для обеспечения симметричности расположения шпоночного паза относительно вертикальной оси осуществляется настройка позиционирования фрезы с выверкой относительно его наружной поверхности [3]. Шлицевые сопряжения применяются для передачи крутящих моментов при обеспечении осевой подвижности, средней и высокой точности центрирования вала и расположенного на нем конструктивного элемента (например, зубчатого колеса) [1, 2]. Форма шлицев прямоугольная, эвольвентная, треугольная и трапецеидальная. Для прямобочного шлицевого сопряжения центрирование осуществляется по внутренней и боковым поверхностям по 8–7 квалитетам и другие варианты центрирования. Шлицевые пазы на валах обрабатываются концевыми и червячными фрезами (скорость 20–30 м/мин, подача 10–15 мм/мин).

Чистовая обработка шлицев осуществляется шлифованием на круглошлифовальных станках по 7–8-му квалитету точности с шероховатостью Rа 1,25–0,4 мкм. Для обработки шлицевых пазов в отверстиях применяется протягивание на проход, реже применяется долбление [1, 2].

Обработка резьбовых поверхностей включают в себя следующие способы обработки резанием. Со снятием стружки: плашками круглыми, трубчатыми и призматическими; метчиками; вихревым методом одним или несколькими резцами; гребенками; резьбонарезными головками; самораскрывающимися головками; профильными фрезами; одно- и многопрофильными шлифовальными кругами с продольной и поперечной подачей, врезным шлифованием. Без снятия стружки: накатывание плашками, роликами, с тангенциальным движением подачи; точным литьем под давлением. Малые диаметры резьбы (до 8–10 мм) нарезаются вручную метчиками и плашками; большие диаметры – на станках.

Плашки применяются для нарезания наружных резьб небольшого диаметра: вручную до диаметра 8–10 мм; с применением станков — до 14–16 мм. Плашки устанавливаются перпендикулярно оси профиля резьбы на станках в специальных патронах и закрепляются винтами.

Самооткрывающиеся головки применяются для нарезания более точных наружных резьб с более высокой производительностью на токарных автоматах и полуавтоматах в серийном и массовом производствах.

Резцы и резьбовые гребенки применяются для нарезания наружных и внутренних точных резьб большого диаметра в ответственных деталях на токарных станках за несколько рабочих ходов. Достоинством метода является универсальность и точность, недостатком — низкая производительность.

Нормативная стойкость метчиков, плашек и резьбовых головок, изготовленных из быстрорежущей стали равна от 90–100 до 240–270 мин, при скорости резания V 4 м/мин конструкционных сталей с 750МПа; винторезными головками V 15–20 м/ мин [2].

Вихревым методом нарезаются резьбовые поверхности среднего и большого диаметров одним или несколькими резцами. Метод обладает высокой производительностью.

Резьбовые гребенки круглые и призматические, шириной не менее шести шагов профиля резьбы, применяются для нарезания резьбы несколькими зубьями, число рабочих ходов снижается до одного, производительность повышается.

Профильная дисковая и гребенчатая фреза применяются в серийном и массовом производствах для нарезания наружных и внутренних резьб на резьбофрезерных станках. Дисковая резьбовая фреза применяется при нарезании резьб с большим шагом и круглым профилем, для предварительного нарезания трапецеидальных резьб за несколько ходов.

Метчики применяются для нарезания внутренней сквозной и глухой резьбы ручным методом (при диаметре до 8–10 мм) и машинными метчиками на револьверных станках, токарных автоматах и полуавтоматах Применяются жесткие, плавающие и самовыключающиеся патроны.

Шлифование резьбы абразивным кругом применяется для повышения точности после термической обработки. Скорости шлифования: детали 04–05 м/мин; круга 30–40 м/мин, подача 0,1–0,8 мм/об.

Таблица 5

Шероховатости и степени точности при обработке резьб

Обработка фасонных поверхностей осуществляется лезвийными и абразивными фасонными инструментами, ручным перемещением инструмента по разметке, методом копирования, обработкой на станках с ЧПУ.

Поверхности небольшой длины (до 60 мм) обрабатываются методом врезания. Рекомендуются скорости резания V=20–40 м/мин, подача S=0,01–0,08 мм/об. Шлифование фасонных поверхностей осуществляется по копиру и фасонными шлифовальными кругами на круглошлифовальных, внутришлифовальных и бесцентровошлифовальных станках. Точность чистового шлифования составляет 7–6-й квалитет, шероховатость Rа 1,25–0,5 мкм [2].

Фасонные резцы различаются по форме: на стержневые, призматические и круглые. По способу установки: за «ласточкин хвост», боковую поверхность, по передней плоскости. По направлению движения резания: радиальные и тангенциальные.

Резцы изготавливают либо цельными из быстрорежущих сталей Р6М5, Р18, Р9 и др., либо с напаянными пластинками из твердых сплавов. Обработка методом копирования применяется при точении, фрезеровании, строгании фасонных поверхностей в серийном производстве.

Рис. 4. Методы обработки резьбовых поверхностей (в числителе указаны степени точности, в знаменателе среднеарифметическая высота неровностей)

Для рабочего перемещения инструмента используются механические, гидромеханические и электромеханические копировальные устройства. Механические копировальные устройства состоят из шаблона, щупа, суппорта с продольным и поперечным перемещением, обрабатывающего инструмента.

Обработка зубьев зубчатых колес. В современных машинах применяются силовые, кинематические и отсчетные зубчатые передачи. Силовые - применяются для передачи больших крутящих моментов при невысокой точности и низких оборотах; кинематические — для передачи умеренных крутящих моментов при больших оборотах и высокой точности; отсчетные - для точных угловых перемещений.

Конструктивный элемент зубчатой передачи, имеющий меньшее число зубьев, называют шестерней, а элемент с большим числом зубьев — колесом. Наибольшее распространение в различных механизмах и машинах получили зубчатые передачи цилиндрические, конические, червячные, винтовые. Зубчатые колеса изготовляют с прямыми, косыми и шевронными зубьями.

Нормы точности зубчатых передач нормируются двенадцатью степенями точности (в порядке убывания точности): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 на кинематическую точность, плавность хода, полноту контакта зубьев и боковой зазор [3]. Кинематическая точность зубчатого колеса характеризуется накопленной погрешностью угла ее поворота за несколько сотен оборотов и выражается в градусах или радианах по диаметру делительной окружности. Плавность хода зубчатого колеса характеризуется погрешностью текущего значения угла ее поворота, повторяющегося за один оборот. Полнота контакта зубьев характеризуется отношением действительной и номинальной площади контакта двух поверхностей, передающих крутящий момент зубьев.

Предусмотрено шесть полей допусков для обеспечения сопряжений с зазором двух соседних не контактирующих поверхностей зубчатых колес, которые в порядке убывания гарантированного зазора обозначаются буквами А, В, С, D, Е, Н. Допуск на боковой зазор, определяемый разностью между наибольшим и гарантированным (наименьшим) зазорами, устанавливается полями допусков: х, у, z, а, b, с, d, h.

Предусмотрено шесть классов отклонений межосевого расстояния: с I по VI (в порядке снижения точности). При II классе обеспечиваются сопряжения Н, Е. При III, IV, V и VI классах – сопряжения D, C, B, A.

Зубчатые передачи по расположению осей подразделяются на передачи с параллельными осями; с пересекающимися осями; со скрещивающимися осями. По форме и расположению зубьев различают прямые и криволинейные. В зависимости от расположения зубчатых колес различают передачи с внешним и внутренним зацеплением.

При внешнем зацеплении зубчатые колеса вращаются в противоположные стороны, при внутреннем зацеплением - в одном направлении. Разновидностью зубчатой передачи является реечная передача.

Зубчатые колеса изготавливаются механической обработкой нарезанием методами копирования и обкатывания [1, 2, 3], а также без снятия стружки (методами пластической деформации накатыванием и прессованием).

Методы копирования реализуются фасонным инструментом, копирующим по форме и размерам впадину между зубьями, которая обрабатывается за один или несколько проходов при неподвижной заготовке. Методы копирования включают в себя зубофрезерование дисковой и концевой модульными фрезами; зубодолбление фасонными резцами; профильное протягивание. Степень точности и шероховатость при обработке зубьев методом копирования представлена в табл. 2.6.

Зубофрезерование методом копирования дисковой и концевой модульными фасонными фрезами осуществляется на зубофрезерных вертикальных и горизонтальных станках полуавтоматах. Режущие кромки зубьев дисковой и концевой фрез изготавливаются по форме впадины между зубьями. После фрезерования впадины заготовка поворачивается на зуб и фрезерование повторяется.

Зубодолбление методом копирования зубодолбежными резцовыми головками применяется в массовом производстве, обладает высокой производительностью; погрешность зависит от точности резцовой головки.

Протягивание наружных и внутренних зубьев зубчатых колес методом копирования применяется в массовом производстве, характеризуется высокой точностью и производительностью.

Зубофрезерование методом обкатывания реализуется зубофрезерованием, зубодолблением, зубостроганием, зубонарезанием, зуботочением при непрерывной угловой подаче (вращении) заготовки, постоянной радиальной подаче инструмента, вращении фрезы или осевом периодическом перемещении.

Зубофрезерование методом обкатывания цилиндрических зубчатых колес производится посредством червячных фрез; дисковых долбяков при зубодолблении; долбяков (гребенок-реек) при зубострогании. При методе обкатки заготовка и инструмент воспроизводят угловое перемещение элементов зубчатой или червячной передачи. Инструменту придается форма зубчатого колеса, рейки или червяка, которые находятся в зацеплении с нарезаемым колесом. Инструмент перемещается по траектории, которая соответствует профилю нарезаемых зубьев зубчатого колеса.