Методи виконання основних операцій при обробці станин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методи виконання основних операцій при обробці станин

1. Розмітка

Розмітка станин в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва є відповідальною операцією. Як максимум, розмітка має 4 цілі:

- контроль заготовки;

- забезпечення правильного встановлення станин на перших операціях механічної обробки;

- визначення положення різальних інструментів на заданий розмір при виконанні перших операцій;

- рівномірний розподіл припуску на обробку із врахуванням форми і розмірів, що має заготовка.

Для розмітки станин застосовують звичайний комплект розмічувальних інструментів: рейсмус, масштабні лінійки, косинці, для вимірювання великих довжин (більше 1000 мм) - стальну рулетку, керни, слюсарні молотки.

Контроль заготовки передбачається як ціль розмітки тільки в тому випадку, якщо заготовка не піддавалась контролю в заготівельному цеху. При розмітці в механічному цеху контроль здійснюють одночасно, в процесі досягнення решти цілей.

Рис. 1. Схема розмітки станини

Для забезпечення правильного встановлення станини на перших операціях, що здійснюється на поздовжньо-стругальних або поздовжньо-фрезерних верстатах, необхідно і достатньо три розмічувальних штрихи. Штрихами fq i fe (рис. 1) верстатник користується на першій операції (обробка основи) для вивірки рейсмусом положення станини по висоті, штрихами bc, ab, i b, d на другій операції для досягнення паралельності оброблюваних площин Л, М і Н напрямку руху стола. Вивіряють рисувалкою, закріпленою на який-небудь частині верстата, наприклад, у супорті поздовжньо-стругального верстата.

Розмічувальні штрихи, що служать для настроювання різальних інструментів, необхідно наносити із врахуванням послідовності обробки так, щоб вони не могли бути зрізаними на подальших переходах.

Найбільш складна розмітка, що має ціллю рівномірний розподіл припуску.

Для зменшення затрат часу на розмітку звичайно наносять штрихи не по всій довжині заготовки, а тільки у вигляді коротких відрізків на початку і в кінці, також виконують і накернування.

На деяких заводах прийнято наносити контрольні штрихи на постійній відстані 10 мм від робочих штрихів, штрихи звичайно не накернюють. Контрольні штрихи дозволяють перевірити, наскільки точно робітник-верстатник виконав обробку по розмітці. Тим самим відповідальність за правильність обробки покладається на розмітника.

2. Чорнова обробка основи

Обробка основи є першою операцією. Оскільки вибір технологічних баз на цій операції вже розглянутий, зупинимося на двох питаннях: встановленні та закріплені станини і виборі методу обробки.

Встановлення станини по розмітці, коли необхідно регулювати її положення на столі в двох напрямках, виконують за допомогою клинів, “карликових” домкратів (рис. 2, а) і клинових башмаків (рис. 2, б), що відіграють роль опор. Як відомо, для регулювання положення станини у вертикальному напрямку необхідно і достатньо трьох основних опор, які повинні бути розташовані так, щоб з'єднуючі їх прямі лінії створювали трикутник найбільшої площі. Ці основні опори найкраще розташувати так: дві - вздовж передньої стінки, одну - на задній. В цьому випадку положення станини можна вивірити двома опорами, не переходячи на другий бік верстата. Крім трьох основних опор, після їх остаточного регулювання можна застосувати додаткові опори тих же конструкцій (для зменшення деформації станини під дією сил різання). Додаткові опори відіграють роль підвідних опор.

Рис. 2. Пристрій для встановлення станин за розміткою на столі верстата

Для вивірення положення у горизонтальному напрямку звичайно застосовують просте пристосування - гвинтовий упор (рис. 2, в).

Закріплення станини на столі в умовах одиничного виробництва виконують звичайними прихватами. Для правильного закріплення прихвати повинні бути розташовані проти основних і підвідних опор, щоб не викликати деформацію станини силами затискання. Кількість прихватів повинна бути достатньою, щоб гарантувати нерухомість станини під дією сил різання.

В серійному виробництві станину економічніше встановлювати не по розмітці, а за допомогою спеціальних пристроїв, які суміщають в собі функції базування та закріплення.

Вибір методів обробки можна здійснити за допомогою рис. 3.

Рис. 3. Контури площини основи станини: б, г - обдирне шліфування сегментними шліфувальними кругами на плоскошліфувальних верстатах з прямокутним столом (при припуску до 2-3 мм; “як чисто”); д, є - торцьове обточування на карусельних верстатах; в, г - фрезерування на поздовжньо-фрезерних верстатах(при припуску 2-3 мм); а-б - стругання та фрезерування; а-е - стругання (у важкому верстатобудуванні) на поздовжньо-стругальних верстатах

3. Чистова обробка основи

Після чорнової обробки верхніх привалочних площин чи напрямних і після старіння виконують чистову обробку основи, яка трохи відрізняється від чорнової, хоча і має те ж значення - підготовку технологічної бази. Розглянемо ці відмінності.

1. У дрібносерійному виробництві, коли пристрій не застосовується, станини звичайно встановлюють не на клини і домкрати, як при чорновій обробці, а безпосередньо на стіл верстата або на плоско-паралельні призми (якщо базові площини у станини знаходяться на різній висоті). Проте внаслідок наявності у начорно обробленої станини залишкових напружень базові площини можуть виявитись деформованими, і прилягання до поверхні стола верстата по всіх точках не досягається. Якщо, не прийнявши ніяких заходів, притиснути станину до стола, то вона буде пружно деформована, і після відкріплення остаточно оброблена основа виявиться не площинною. Щоб запобігти виникненню цієї похибки, необхідно перевірити щупом прилягання базових площин до стола і в місцях найбільших зазорів підкласти тонкі пластинки листової сталі (бажано, клиноподібні з нахилом приблизно 1:1000).

У випадку застосування установчих пристроїв необхідно використовувати спеціальні конструкції опорних елементів, які вибирають в залежності від форми верхніх площин станини. На рис. 4 показані деякі конструкції опорних елементів.

Рис. 4. Опорні елементи пристроїв для оброблених напрямних

2. При встановленні важких станин великої довжини необхідно враховувати деформації під дією власної ваги. Наприклад, станина Н - подібного перерізу шириною 800 мм, висотою 500 мм і довжиною 3000 мм при товщині стінок 15-20 мм, будучи встановлена на опори, що розташовані по її кінцях, прогинається від власної ваги приблизно на 0,08 мм. Станина такого ж перерізу, але довжиною 5000 мм, прогинається на 0,6 мм. Для точних станин такі прогини можуть призвести до недопустимих похибок форми.

Тому при виготовленні точних горизонтальних станин великої довжини і вертикальних станин великої висоти приймають такі заходи для усунення деформації від власної ваги у випадках встановлення станини на клинах, домкратах чи у пристроях:

а) розташовують опори не на кінцях станини, а в точках найменшого прогину - приблизно на відстані 0,2 загальної довжини від кінців, це не усуває повністю деформацію, але суттєво зменшує її;

б) застосовують як розвантажувальне пристосування гвинтовий або гідравлічний домкрат, розміщений посередині між опорами.

3. Деякі відмінності операції чистової обробки від чорнової є у способах закріплення станини. На операції чистової обробки безумовно повинна бути усунена можливість деформації станини під дією сил затискання, тому не потрібно покладати на вертикальні затискачі функції сприйняття сил різання. Кріплення необхідно виконувати боковими упорами і затискачами.

4. Вибір методу обробки (стругання, фрезерування, обдирне шліфування та торцеве обточування) для чистової обробки виконується на підставі таких же міркувань і розрахунків, як і для чорнової обробки. Відмінність полягає лише в тому, що є більше підстав вибрати стругання замість фрезерування, оскільки чистове стругання можна виконувати широкими різцями, що допускають великі подачі (до 0,6 ширини різця на один подвійний хід стола).

Крім того, кількість тепла, що виділяється при фрезеруванні, в декілька разів більша ніж при струганні, тому всі температурні деформації в технологічній системі будуть менші при струганні.

станина обробка інструмент пристрій

4. Чорнова і чистова обробка верхніх привалочних площин і напрямних

Операція виконується при базуванні по основі та вертикальних привалочних площинах чи технологічних приливах, оброблених разом з основою. Способи встановлення (на опорах чи безпосередньо на столі верстата) були вже розглянуті. Вибір методу обробки верхніх привалочних площин нічим не відрізняється від вибору методу обробки основи.

Суттєва різниця є у виборі методу обробки і способу побудови операції чорнової та чистової обробки напрямних.

Для станин з круговими напрямними єдино можливий метод - обробка на карусельних верстатах. Характерною особливістю обробки на карусельних верстатах у порівнянні з обробкою на стругальних і фрезерних верстатах є фізична неможливість використання розмітки профілю напрямних чи габаритів для настроювання інструментів. Тому робітнику-карусельнику доводиться створювати потрібний профіль напрямних шляхом послідовної, пов'язаної із систематичними вимірюваннями обробки окремих поверхонь.

Рис. 5. Схема обробки напрямних станини на поздовжньо-стругальному верстаті: І - передній боковий супорт; ІІ - правий верхній супорт; ІІІ - верхній лівий супорт

Для станин з прямолінійними напрямними можливі два методи обробки: стругання та фрезерування. Вибір одного з цих методів значно складніший, ніж вибір методу обробки основи, оскільки складніші самі оброблювані поверхні. Для обґрунтованого вибору необхідно порівняти собівартість обробки, а для розрахунку собівартості треба докладно розробити порівнювальні операції: стругальну і фрезерну.

Стругання. У дрібносерійному виробництві, коли встановлення станини виконують за розмічувальними штрихами, а пристрої не застосовують, весь профіль повинен бути розмічений на торцевій площині станини. Чорнову обробку виконують за цією розміткою, послідовність переходів стругальної операції не має суттєвого значення, її визначають, виходячи з того, щоб було менше змін різців і шляхи холостих переміщень супортів були мінімальними.

Схема обробки напрямних станин на поздовжньо-стругальному верстаті показана на рис. 5.

Стругання пов'язане із систематичними вимірюваннями. Часто для цієї цілі використовують набори шаблонів.

При зростанні серійності виробництва може виявитись доцільним застосування для настроювання різців стругальні габарити.

Фрезерування напрямних можна виконати трьома способами:

1. Фрезерування стандартними фрезами за одне або декілька встановлень оброблюваної станини (рис. 6).

2. Фрезерування спеціальними наборами фрез (рис. 7)

3. Фрезерування на спеціальних багатошпиндельних позовжньо-фрезерних верстатах (рис. 8).

Рис. 6. Схема фрезерування напрямних станини зі зміною інструменту:

а-ж - переходи; I - IV шпинделі

Рис. 7. Схема фрезерування набором фрез напрямних станини

Рис. 8. Схема фрезерування напрямних станини на восьмишпиндельному поздовжньо-фрезерному верстаті:а - перший ряд шпинделів; б - другий ряд шпинделів

5. Обробка торцевих площин

Торцеві площини станин мають різне призначення: для з'єднуваних вузлів вони є привалочними площинами; у вертикальних станин вони відіграють роль основи; у довгих станин, що складаються з декількох секцій, вони служать для з'єднання суміжних секцій. У всіх випадках вони повинні бути перпендикулярними до верхніх привалочних площин чи напрямним, тому по цих поверхнях і потрібно базувати станину при обробці торцевих поверхонь.

В принципі можливі такі способи обробки:

Стругання на поздовжньо-стругальному верстаті двома боковими супортами чи фрезерування на поздовжньо-фрезерному верстаті двома боковими фрезерними бабками. Вибір одного з цих способів виконується на підставі таких же розрахунків, які були вказані при розгляді способів обробки основи. Обидва ці способи надто продуктивні і гарантують високу точність, внаслідок суміщеної обробки обох торців без перевстановлення станини. Проте, якщо оброблювана станина має велику довжину, доводиться призначати цю обробку на верстатах зі столом більшої ширини: унікальних і дуже дорогих, тому така обробка економічна тільки для коротких станин.

Фрезерування на горизонтально-розточувальному верстаті. Більшість цих верстатів має поворотний стіл з точною індексацією. Це дозволяє обробляти обидва торці послідовно і достатньо точно, використовуючи поворот стола на 180є. Проте і цей спосіб пов'язаний із застосуванням дорогих великих верстатів.

Фрезерування на торцефрезерному верстаті.

У верстаті цього виду потужна фрезерна головка має рух подачі по власних напрямних, а оброблювану деталь встановлюють на нерухому плиту. Верстат простий, вартість його невелика.

Суттєвий недолік цього способу - необхідність перевстановлення оброблюваної станини для обробки другого торця. Цей недолік може бути усунений, якщо застосовувати поворотний стіл великого розміру з точною індексацією.

6. Обробка кріпильних отворів

Отвори, розташовані у площині основи, на верхній частині та на бокових стінках станини, обробляють на радіально-свердлильних верстатах. Базування оброблюваної станини повинно забезпечувати перпендикулярність площини, на якій розташовані отвори, осі шпинделя радіально-свердлильного верстата. Основне питання, що потребує вирішення при проектуванні цієї операції, це питання транспортування оброблюваної станини: її потрібно пересувати вздовж, оскільки використовувати дорогі радіально-свердлильні верстати з великим вильотом недоцільно, і 4 рази повертати навколо поздовжньої осі.

Відносне поздовжнє переміщення можна здійснити двома способами, встановивши станину на візок, який переміщується по рейковому шляху, або застосовуючи радіально-свердлильний верстат на самохідному візку, що переміщується також по рейковому шляху. Обидва ці способи пов'язані зі значним збільшенням площі цеху, що припадає на один радіально-свердлильний верстат. У багатьох випадках найбільш раціональним є розташування двох чи трьох невеликих радіально-свердлильних верстатів настільки близько один від одного, щоб зони повороту їх роботів частково перекривались. При такому технічному рішенні спарені верстати можуть працювати паралельно на свердлінні однієї станин або незалежно на обробці будь-яких деталей.

Чотириразовий поворот станини для свердління її з чотирьох боків, якщо виконувати його підйомним краном, потребує великих затрат допоміжного часу на очікування крана, піднімання, спуск. Тому навіть при дрібносерійному виробництві економічне застосування поворотних пристроїв (рис. 9).

Рис. 9. Поворотне пристосування для станин

Потрібні відстані осей отворів від баз і між осями отримують шляхом розмітки в одиничному і дрібносерійному виробництві, а в серійному - за допомогою накладних кондукторів.

Більшість отворів у станинах - різьові, тобто потребують три технологічних переходи: свердління, зенкування фаски і нарізання різі. Найбільш правильна така побудова свердлильної операції: спочатку по кондуктору просвердлити всі отвори з одного боку станини, потім зняти накладний кондуктор, зенкувати всі отвори і після цього нарізати в них різь. Після закінчення обробки всіх отворів повернути станину і приступити до обробки отворів з другого боку. Оскільки в станинах звичайно є багато різних отворів, для обробки яких необхідні різні інструменти, то обов'язкове застосування швидкозмінних патронів, а для мітчиків - запобіжних патронів.

7. Зміцнююча і фінішна обробка

Методи зміцнення та фінішної обробки напрямних розроблені верстатобудівними заводами і ЭНИМС. Найбільш перевірені досвідом такі методи зміцнення чавунних прямолінійних напрямних.

НАКЛЕПУВАННЯ ШАРИКАМИ. Цей метод може бути здійснений на поздовжньо-стругальному верстаті особливим інструментом - зміцнювачем.

ПРИКАТУВАННЯ РОЛИКОМ. Цей метод також здійснюється на поздовжньо-стругальному верстаті. Інструментом є сталевий загартований до твердості HRC 62-64 ролик, що вільно обертається в державці. Ролик повинен мати достатньо великий діаметр, щоб не викликати підвищених місцевих напружень. Напрямні перед прокатуванням повинні бути точно оброблені струганням чи шліфуванням.

ТЕРМІЧНА ОБРОБКА - поверхневе загартування із нагріванням струмом високої частоти. Цей метод можна застосовувати для чавуну марок СЧ 21-40, СЧ 28-48, а також для високоміцних чавунів. Виконується на спеціальних устаткуваннях.

Фінішну обробку прямолінійних напрямних виконують трьома основними методами: тонким струганням, шліфуванням чи шабрінням.

ТОНКЕ СТРУГАННЯ виконують на звичайних поздовжньо-стругальних верстатах, які знаходяться в доброму технічному стані: напрямні верстата повинні бути точно прямолінійні (не зношені), а вертикальні супорти повинні мати високу жорсткість. При тонкому струганні застосовують різці особливої конструкції та геометрії і особливий режим різання. Так звані “широкі” різці мають різальне лезо великої довжини - до 60 мм, якщо вони із твердого сплаву, і до 100 мм, якщо вони зі швидкорізальної сталі. Важливі умови - прямолінійність та гострота різальної кромки. Це досягається для різців з пластинками із твердого сплаву шліфуванням алмазними кругами, а для швидкорізальних різців - доводкою на чавунних дисках, шаржованих абразивними порошками.

Шліфування торцем круга виконують на спеціальних плоско-шліфувальних верстатах.

ШАБРІННЯ - це трудомісткий та стомлюючий процес для робітника метод обробки. Собівартість фінішної обробки напрямних шабрінням більша собівартості обробки іншими методами. Внаслідок цього застосування шабріння може бути виправдане тільки в особливих випадках:

а) при обробці напрямних, розташованих на торцевій площині великих станин (стояків), наприклад, стояки горизонтально-розточувальних або зубофрезерних верстатів; габарити таких деталей не дозволяють обробляти їх на існуючих шліфувальних верстатах, а тонке стругання не дає необхідної точності;

б) при особливо високій точності по площинності та прямолінійності (допуск менше 0,01/1000 мм); таку точність не дають ні тонке стругання, ні шліфування;

в) для поліпшення якості поверхні напрямних, оброблених методом тонкого стругання; в цьому випадку шабріння має ціллю змінити мікрорельєф поверхні - усунути несприятливі поздовжні штрихи від широкого різця і створити безладні штрихи на поверхні, завдяки яким поліпшується змащуваність напрямних.

Використана література

1. Руденко П.А. Раздел 3. Технология изготовления машин: Конспект лекцій. - Чернишов, 1986. - 159 с.

2. Технология машиностроения (специальная часть) / Гусев А.А., Ковальчук Е.Р., Колосов И.М. и др. - М.:М., 1986. - 480 с.

Размещено на Allbest.ru