3. Обработка корпусных деталей

Корпусные детали обеспечивают в конструкции заданное положение деталей узлов и механизмов.

По служебному назначению и конструктивным формам корпусные детали можно разделить на следующие группы:

корпусные детали коробчатого типа. Имеют отверстия – опоры для валов. Могут быть разъемными и неразъемными по осям отверстий. (корпусы редукторов);

корпусные детали с развитыми внутренними цилиндрическими поверхностями (блоки цилиндров, цилиндры двигателей и компрессоров);

детали сложной пространственной формы (корпуса центробежных насосов, паровых и газовых турбин);

каретки, салазки, столы, ползуны, хоботы, планшайбы - в процессе эксплуатации совершают прямолинейное или вращательное движение;

кронштейны, угольники, стойки;

плиты, крышки, кожухи, поддоны, корыта.

Обрабатываемыми поверхностями в корпусных деталях являются плоскости, основные отверстия и отверстия вспомогательные (крепежные). Диаметры основных отверстий в корпусных деталях выполняются преимущественно по 7, реже по 6, 8 квалитету. Погрешность формы отверстия не должна превышать 1/2 - 2/3 допуска на диаметр. Допуски на межцентровые расстояния определяются требованиями к точности зубчатых передач (для редукторов горного оборудования - 8 степень точности). Допуски на непараллельность осей отверстий - в пределах допусков на межцентровые расстояния. Отклонение от соосности - в пределах половины допуска на диаметр меньшего отверстия.

Неперпендикулярность торцев к осям отверстий 0,01 - 0,1:100.

Непрямолинейность плоскостей 0,05 - 0,2:100.Чистота отверстий под подшипники Ra 2,5 - 0,63, торцев Ra 5 - 2,5, плоскостей разъемов

корпусов Ra 2,5 - 1,25.

Заготовки для корпусных деталей получают в виде чугунных, стальных отливок и цветного литья, реже - в виде сварных конструкций.

Для ответственных отливок сложной конфигурации в качестве материала применяется СЧ24, СЧ28, для редукторов горного оборудования Ст 35Л, для корпусов, работающих в агрессивных средах - цветное литье.

a

Рис.6.36. Корпусные детали:

а – коробка скоростей токарного станка; б – корпус редуктора в сборе;

в – блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания; г – каретка суппорта;

д – корпус центробежного насоса; е – кронштейны; ж – плита.

Технологический маршрут механической обработки представлен в таб. 6.4.

Таблица 6.4 Технологический маршрут механической обработки корпусных деталей

Производство единичное	Производство серийное	Примечание
Оп.05. Слесарная. Разметить плоскости и основные отверстия	Оп.05. Вертикально-фрезерная Оп.06. Продольно – фрезерная Фрезеровать плоскости начерно
Оп.10. Фрезерная. Фрезеровать плоскости начерно
Оп.15. Слесарная. Разметить основные отверстия	Оп.10. Горизонтально– расточная Расточить основные отверстия начерно
Оп.20. Расточная. Расточить основные отверстия начерно
Оп.21. Термическая. Отжиг повторный	Оп.11. Термическая Отжиг повторный	Для чугунного литья высокой сложности
Оп.25. Слесарная. Разметить плоскости и основные отверстия повторно	Оп.15. Вертикально-фрезерная Оп.16. Продольно–фрезерная Фрезеровать плоскости начисто
Оп.30. Фрезерная. Фрезеровать плоскости начисто
Оп.31. Шлифовальная. Шлифовать плоскости	Оп.17. Плоско–шлифовальная Шлифовать плоскости	При необходимости
Оп.35. Расточная. Расточить основные отверстия начисто	Оп.20. Горизонтально– расточная Расточить основные отверстия начисто
Оп.36. Расточная. Отделочная обработка основных отверстий	Оп.21. Горизонтально– расточная Оп.22. Алмазно–расточная Отделочная обработка основных отверстий	При необходимости
Оп.40. Слесарная. Разметить крепежные отверстия	Оп.25. Радиально–сверлильная Оп.26. Вертикально– сверлильная Сверлить, зенковать, нарезать (развернуть) крепежные отверстия
Оп.45. Сверлильная. Сверлить, зенковать, нарезать (развернуть) крепежные отверстия
Оп.50. Контрольная. Контроль окончательный по всем параметрам чертежа	Оп.53. Контрольная Контроль окончательный по всем параметрам чертежа

Разметка производится на контрольной плите с помощью штангенинструмента (штангенрейсмус, штангенциркуль), синусной линейки, концевых мер длины. Разметка позволяет получить более правильное расположение обработанных и необработанных поверхностей, более рациональное распределение припусков на обработку.

Проанализировав чертеж детали и состояние заготовки выбирают исходную поверхность, от которой наносят главную горизонтальную ось. От главной горизонтальной оси наносят остальные оси, риски, определяющие горизонтальные контуры детали и ограничивающие контуры отверстий. Повернув деталь в вертикальной плоскости на 90⁰, в том же порядке производят вертикальную разметку. Затем наносятся наклонные риски и контуры отверстий.

В качестве технологических баз при обработке корпусных деталей стремятся использовать основные конструкторские базы. От принципа постоянства баз часто приходится отказываться в целях сокращения технологических размерных цепей.

Первыми следует обрабатывать поверхности, имеющие большую площадь или требующие более точной обработки. Это позволит перераспределением припусков избегнуть брака по чернотам, раковинам и неметаллическим включениям.

Для обработки наружных плоскостей корпусных деталей применяют строгание, фрезерование, точение, шлифование и протягивание.

В единичном и мелкосерийном производстве при обработке крупногабаритных деталей широко используют строгание. Достоинство метода: простота и дешевизна инструмента и наладки, малая его чувствительность к литейным порокам и возможность снимать за один проход большие припуски (до 20 мм).

Производительность строгания низкая из-за наличия холостых ходов и относительно низких скоростей резания

Более производителен при обработке плоскостей корпусных деталей метод фрезерования. В единичном и мелкосерийном производстве для обработки небольших деталей используют вертикально-фрезерные консольные станки, для обработки крупногабаритных деталей - вертикально-фрезерные бесконсольные. В серийном производстве - вертикально-фрезерные и продольно-фрезерные, в массовом и крупносерийном – карусельно-фрезерные и агрегатные станки.

Точением обрабатывают плоскости на токарно-карусельных и горизонтально-расточных станках, совмещая обработку плоскостей с обработкой основных отверстий.

Шлифование используют для отделочной обработки плоскостей.

Используются плоскошлифовальные и продольно-шлифовальные станки.

Протягиванием на вертикально-протяжных станках для наружного протягивания выполняют чистовую и отделочную обработку плоскостей в массовом производстве.

В серийном производстве для комплексной обработки плоскостей, основных и вспомогательных отверстий используют фрезерно-расточные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры, позволяющие провести обработку деталей с четырех сторон с одной установки (рис. 6.37, 6.38, 6.39, 6.40).

Рис. 6.37. Вертикально-фрезерный бесконсольный станок мод. 6А54:

1-станина; 2- салазки; 3-стол; 4- подвесная кнопочная станция; 5- шпиндельная бабка; 6-стойка; 7- коробка подач

Рис. 6.38. Продольно-фрезерный станок мод. 6610:

1-станина; 2-стол; 3, 6, 9, 11-фрезерные головки; 4, 10-стойки; 5-траверса; 7-балка; 8-подвесная кнопочная станция

Рис.6.39. Карусельно-фрезерный станок мод. 621М:

1, 4, 5, 9, 10- рукоятки управления;

2-станина; 3- салазки; 6-коробка подач; 7-

стойка; 8- кнопочная станция- 11-

шпиндельная бабка; 12, 13 и 14-

шпиндельные узлы; 15- стол

Рис.6.40. Горизонтальный фрезерно- сверлильно-расточной станок мод.

6906ВМФ2:

1- станина; 2-салазки; 3-стол; 4- стойка; 5-инструментальный магазин; 6- автооператор; 7-шпиндельная бабка; 8-

пульт управления

При обработке на продольно-фрезерных станках применяют групповую обработку деталей и одновременную обработку несколькими инструментами, что повышает производительность (рис. 6.41).

Обработка основных отверстий делится на черновую, чистовую и отделочную. Черновая и чистовая выполняется на горизонтально - расточных, вертикально - сверлильных (мелкие детали), радиально - сверлильных и токарно- карусельных станках. Для отделочной

Рис.6.41. Групповая обработка

в единичном и серийном производстве используют

координатно-расточные станки, в крупносерийном и массовом - хонинговальные и алмазно - расточные станки.

Горизонтально-расточные станки предназначены для обработки крупных корпусных деталей в условиях единичного и серийного производства.

Обрабатываемую деталь закрепляют на столе станка или на плите. На станке осуществляется вращение шпинделя при выполнении всех основных видов работ и вращение планшайбы при обтачивании плоскостей радиальным суппортом. Продольная подача может быть реализована продольным перемещением шпинделя или перемещением стола, поперечная – поперечным перемещением стола, вертикальная – вертикальным перемещением шпиндельной бабки.

Основные типы горизонтально-расточных станков общего назначения делят на три группы: А, Б и В (рис. 6.42).

Рис.6.42 . Основные компоновки горизонтально-расточных станков

Станки типа А выпускают без задней (рис.6.42, а) и с задней стойкой 7 (рис.6.42, б). Станки без задней стойки имеют меньшую длину станины

4. Станки типа А имеют неподвижную переднюю стойку 1, прикрепленную к станине 4. По вертикальным направляющим стойки 1 перемещается шпиндельная бабка 2, в которую вмонтирован выдвижной шпиндель 6. Поворотный стол 5 станка имеет продольное и поперечное перемещения. Задняя стойка 7 с люнетом предназначена для поддержания свободного конца борштанги. Станки типа А изготовляют как с радиальным суппортом 3, расположенным на наружной поверхности планшайбы, так и без него.

Эти станки, предназначены для обработки корпусных деталей, имеющих точные отверстия, связанные между собой точными координатами.

Станки типа Б (рис.6.42 в) отличаются от станков типа А тем, что имеют продольно-подвижную переднюю стойку и стол, перемещающийся в направлении, перпендикулярном оси шпинделя. Задняя стойка также продольно-подвижная и снабжена люнетом для поддержания борштанги.

Станки типа В (рис.6.42 г) предназначены для черновой и чистовой обработки крупных и тяжелых деталей машин. На фундаменте установлены станина станка и плита. Плита предназначена для установки и закрепления обрабатываемой детали и установки задней стойки с люнетом. Продольная подача реализуется шпинделем станка, поперечная – передней стойкой, вертикальная - шпиндельной бабкой.

Основной характеристикой горизонтально-расточного станка является диаметр шпинделя: для станков группы А - 80, 90 и 110 мм; для станков группы Б - 150 и 220 мм, а для станков группы В - до 320 мм (рис.6.43).

Станки группы А предназначены для обработки сравнительно небольших деталей, станки группы Б - для средних (диаметр расточки до 800мм), а станки группы В - для особо тяжелых и громоздких деталей (диаметр расточки до 2,5м, вертикальный ход шпиндельной бабки до 1м) Рабочая поверхность поворотных столов имеет размеры от 800 900 до 1600 1800 мм. Класс точности станков - Н и выше

Расточка отверстий на горизонтально-расточных станках может выполняться тремя способами:

консольной оправкой;

борштангой с использованием опоры задней стойки;

с двухсторонним направлением борштанги в кондукторе при шарнирном соединении борштанги со шпинделем станка.

При схеме (рис.6.42, а) можно использовать более высокие скорости резания.

Консольными оправками растачивают при общем вылете инструмента (длина оправки от торца шпинделя плюс длина выступающей части шпинделя от торца планшайбы), равном (5-6) d, где d - диаметр оправки. Оправки должны быть короткими и жесткими. При растачивании консольной оправкой с подачей шпинделем вылет инструмента непрерывно увеличивается, что приводит к увеличению отжатия инструмента и вызывает появление погрешностей формы и размера растачиваемого отверстия.

Рис.6.43 Основные способы растачивания на горизонтально-расточных станках

Способ пригоден для растачивания коротких отверстий при использовании жестких оправок и незначительном общем вылете инструмента.

При растачивании консольной оправкой с подачей столом вылет инструмента не меняется, при этом погрешности растачивания будут значительно меньше.

Для уменьшения погрешностей от упругих деформаций при растачивании следует применять резцы с углом в плане = 90°. При большой длине отверстия, если вылет инструмента более 5d (где d- диаметр отверстия), растачивание под зенкерование необходимо проводить за два прохода, оставляя на второй проход малый припуск для исправления непрямолинейности оси отверстия.

Следует заменять растачивание одним резцом растачиванием многолезвийным инструментом. Перед использованием многолезвийных инструментов для обработки отверстий, имеющих необработанные торцы, на входе и выходе нужно снять фаски, чтобы удалить литейную корку. Растачивание борштангами с использованием опоры задней стойки (б) применяют при обработке крупных тяжелых деталей, имеющих отверстия в противоположных стенках, или при обработке отверстий, имеющих длину, значительно превышающую их диаметр. В этом случае опора задней стойки и шпиндель должны быть сосны (рис. 6.44).

Рис. 6.44. Направляющие элементы расточных кондукторов:

а - переднее направление; б - заднее направление; в - переднее и заднее направления; г - двойное переднее направление; 1 - обрабатываемая деталь; 2 – кондуктор.

После установки детали в обрабатываемые отверстия вводят борштангу; ее устанавливают в опоре задней стойки и соединяют со шпинделем. Затем выверяют правильность положения борштанги в вертикальной и горизонтальной плоскостях, устанавливают инструменты и производят растачивание. Этот способ обработки по сравнению с консольным растачиванием представляет некоторые трудности, связанные со значительным увеличением вспомогательного и машинного времени.

В серийном производстве широко используют растачивание в специальных приспособлениях - кондукторах. Кондукторы могут иметь одностороннее переднее или заднее направление для инструмента или оправки, переднее и заднее направления или двойное переднее направление (рис.6.45,6.46). Приспособления, имеющие двойное направление инструмента, обеспечивают надежное положение инструмента, поэтому инструмент или оправку соединяют со шпинделем шарнирно. Применение приспособлений упрощает выполнение операций, снижает требования к квалификации рабочего, повышает производительность труда, но требует значительных первоначальных затрат. Поэтому в мелкосерийном производстве применяют различные приспособления упрощенного типа (накладные кондукторы, накладные шаблоны).

Рис.6.45. Накладные шаблоны и установка их с базированием:

а - на деталь; б - на основание приспособления.

Рис.6.46. Накладной кондуктор

Точность расположения осей отверстий при расточке координатным методом 0.02 (использование прецизионных расточных станков или индикаторных устройств). Точность, получаемая с применением кондукторов или шаблонов - 0,5; 0,10 мм.

Крепежные и другие второстепенные отверстия в единичном и мелкосерийном производстве выполняются по разметке. Отверстия под штифты сверлятся с припуском под развертку, разворачиваются в сборе в обеих сопрягаемых деталях одновременно после выверки и фиксации их в

рабочем положении.

В серийном производстве при небольших габаритах и весе обрабатываемых деталей (до 30кг с кондуктором) отверстия сверлятся,

зенкеруются и развертываются на вертикально - сверлильных станках с применением кантующихся кондукторов. Цековка, зенковка и нарезание резьбы выполняются на простейших подставках для базирования обрабатываемой детали без направления режущего инструмента.

Более тяжелые детали средних габаритов обрабатываются на радиально - сверлильных станках. В качестве приспособлений используются одноопорные и двухопорные нормализованные поворотные стойки со специальными наладками (рис.6.47). Кондукторные плиты наладок делаются откидными для выполнения зенкования и нарезания резьбы без переустановки детали. Крепежные отверстия в крупногабаритных деталях обрабатываются на радиально - сверлильных и горизонтально - расточных станках с направлением инструмента по накладным кондукторам.

Рис. 6.47. Поворотные кондукторы с нормализованными стойками

В крупносерийном и массовом производстве для обработки корпусных деталей используют агрегатные станки и автоматические линии. Здесь в технологическом процессе более жестко соблюдается принцип постоянства баз. Основной технологической базой при обработке корпусных деталей является развитая плоскость в комплекте с двумя отверстиями. Отверстия выполняются по 7 квалитету, если этого не требует чертеж - обработка вводится для создания дополнительной технологической базы. Как правило, обработка основных технологических баз выполняется на агрегатных станках вне автоматической линии (рис.6.48).

Рис.6.48. Типовые компоновки агрегатных станков

При отсутствии вышеописанной базовой поверхности (детали сложной пространственной формы) деталь базируется по внешней необработанной поверхности в приспособление - спутник. В процессе обработки приспособление с обрабатываемой деталью проходит по рабочим позициям автоматической линии. Порядок обработки на автоматической линии тот же: обработка плоскостей, обработка основных отверстий, обработка крепежных и других второстепенных отверстий. При наличии плоскостей большой площади после черновой обработки плоскостей вводится сверление крепежных отверстий для устранения влияния температурных деформаций на точность обработки.

Главными контролируемыми параметрами корпусных деталей являются размеры основных отверстий, их координаты, правильность формы и расположения.

Выбор методов и средств контроля определяются типом производства. В единичном и серийном производстве используется

универсальный мерительный инструмент, в крупносерийном и массовом - предельные и комплексные калибры и специальные контрольные приспособления. Для контроля точности относительного положения отверстий используют контрольные оправки. Рабочая поверхность оправки выполняется по 5 квалитету, чистота поверхности 8 - 10 класса. При контроле небольших отверстий (диаметром до 50 мм) оправки устанавливают непосредственно в отверстия, а при больших диаметрах отверстий - через контрольные втулки (рис.6.49 а) Наружная поверхность втулки имеет отклонения, соответствующие посадкам h5- i5. Длина сопряжения оправки с втулкой должна быть не менее 1,5-2 d (диаметр оправки).

Соосность отверстий проверяют контрольными оправками (рис.6.49 а) или индикаторными приспособлениями (рис.6.49 б). Схемы проверки параллельности осей, межосевого расстояния, неперпендикулярности торцевой плоскости к оси отверстия, проверки положения осей отверстий в одной плоскости представлены на рис. 6.50 6.51, 6.52, 6.53, 6.54.

Рис. 6.49. Проверка соосности отверстий

Рис. 6.50. Проверка параллельности оси отверстия к базовой плоскости и расстояния от оси отверстия до плоскости

Рис.6.51. Схема проверки неперпендикулярности торцовой плоскости

к оси отверстия

Рис. 6.52. Схема проверки положения осей отверстий в одной плоскости:

1 - линейка; 2 - уровень; 3 - угольник; 4 - специальное приспособление

Рис. 6.53. Определение межосевого расстояния и параллельности осей

Рис. 6.54. Проверка неперпендикулярности осей отверстий