Тема 3.5 методы обработки плоских поверхностей

ПЛАН: 3.5.1 Обработка плоских поверхностей лезвийным инструментом. 3.5.2 Обработка плоских поверхностей абразивным инструментом.

3.5.1 Обработка плоских поверхностей лезвийным инструментом

Плоские поверхности обрабатывают строганием, долблением, фрезерованием и протягиванием. При обработке плоских поверхностей заготовок необходимо обеспечить пря­молинейность поверхности в продольном и поперечном направлениях; точное расположение обрабатываемой плос­кости относительно других поверхностей или осей; парал­лельность отдельных поверхностей между собой; расположение поверхностей под требуемыми углами и т. п.

Строгание и долбление наиболее применимы в серийном, особенно в мелкосерийном и индивидуальном произ­водствах, так как для работы на строгальных и долбеж­ных станках не требуется сложных приспособлений be инструментов.

Скорости резания при этих видах обработки небольшие, так как осуществление возвратно-поступательно: движения с большими скоростями представляет конструктивные трудности вследствие развивающихся больших сил инерции при движении деталей и узлов станка. Так, например, при строгании заготовок из чугуна для чернового прохода рекомендуется скорость резания 15...20 м/мин, для чистового - 5...12 м/мин с глубиной резания соответственно до 0,8 мм и 0,1 мм. Шероховатость поверхности при строгании с небольшой подачей широким резцом может достигать R_a = 0,8 мкм.

Стружка снимается во время рабочего хода, хотя ратный (холостой) ход совершается со скоростью, в 3 раза превышающей скорость рабочего хода, тем не менее потеря времени на холостых ходах делает строгание и долбление менее производительным методом обработки плоскостей, чем фрезерование.

На рисунке 3.37 показаны строгальный и долбежный рез­цы, а на рисунке 3.38 - схемы обработки.

	На поперечно-строгальных станках возвратно-посту­пательное движение имеет резец, который закреплен в суппорте ползуна. Обрабатываемая заготовка, закреплен­ная на столе станка, получает поперечную подачу благо­даря прерывистому перемещению стола в поперечном на­правлении после каждого рабочего хода. При строгании на продольно-строгальных станках стол с закрепленной на нем обрабатываемой заготовкой совершает возвратно-поступательное движение, попереч­ную подачу совершает резец путем перемещения резцового суппорта, которое осуществляется после каждого рабочего хода. Повысить производительность на строгальных стан­ках можно, применив одновременно несколько резцов на одной державке, что сократит число рабочих ходов и по­зволит снять значительно больший припуск за один рабо­чий ход: при одновременной работе нескольких суппор­тов и, следовательно, обработки нескольких поверхнос­тей; при применении широких резцов и больших подач при чистовом строгании.
Рисунок 3.37 – Конструкция строгального (а) и долбежного (б) резцов
Рисунок 3.38 – Схемы обработки на поперечно-строгальном (а) и долбежном (б) станках

На долбежных станках долбяк с закрепленным в нем резцом совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Стол станка, на котором за­крепляется обрабатываемая заготовка, имеет движение подачи в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Долбежные станки применяют в единичном производ­стве для получения шпоночных канавок в отверстиях, а также для обработки квадратных, прямоугольных и дру­гих форм отверстий.

При фрезеровании поверхность обрабатывают много­лезвийным вращающимся инструментом - фрезой. Подачу осуществляют путем перемещения обрабатываемой заготовки, закрепленной на столе станка. Фреза получает вращение от шпинделя станка.

Плоские поверхности можно фрезеровать торцовыми и цилиндрическими фрезами. Фрезерование торцовыми фрезами более производительно, чем цилиндрическими.

Это объясняется тем, что при торцовом фрезеровании про­исходит одновременно резание металла несколькими зу­бьями, причем возможно применение фрез большого диа­метра с большим числом зубьев.

Фрезерование цилиндрическими фрезами производят двумя методами. Первый метод - встречное фрезерование (рисунок 3.39, а), когда вращение фрезы направлено против по­дачи; второй метод - попутное фрезерование (рисунок 3.39, б), когда направление вращения фрезы совпадает с направ­лением подачи.

При первом методе фрезерования толщина стружки постепенно увеличивается при резании металла каждым зубом фрезы, достигая величины _max.

	Рисунок 3.39 – Схемы фрезерования: а – встречное; б - попутное
	Перед началом резания происходит небольшое про­скальзывание режущей кромки зуба по поверхности реза­ния, что вызывает наклеп обработанной поверхности и затупляет зубья.

При втором методе фрезерования толщина стружки постепенно уменьшается. Производительность может быть больше и качество обработанной поверхности лучше, чем при первом, но при втором методе фрезерования зуб фре­зы захватывает металл сразу на полную глубину резания и, таким образом, резание происходит с ударами. Ввиду этого второй метод фрезерования можно применять толь­ко для работы на станках с большой жесткостью конст­рукции и устройством для устранения зазоров в механиз­мах подачи. По этой причине первый метод фрезерования применяется чаще, чем второй.

При фрезеровании может быть достигнута точность обработки по 8-9-му квалитетам, а шероховатость R_a = = 1,6...3,2 мкм.

Широкое применение в машиностроении при обработ­ке плоскостей находят торцовые фрезы со вставными пла­стинками твердого сплава.

Использование этих фрез позволяет вести обработку с большим числом зубьев, одновременно участвующим в резании, что обеспечивает более плавную работу фрезы при высоких скоростях резания и больших подачах; воз­можность одновременной обработки заготовок корпус­ных деталей с разных сторон (на барабанно-фрезерных станках).

Использование торцовых фрез позволяет вести скорост­ное фрезеро-вание при скоростях резания до 350 м/мин (для ста­ли) и 450 м/мин (для чугуна) при подачах фрезы соответствен­но SZ = 0,05... 0,12 мм/зуб и 0,3...0,8 мм/зуб, а силовое фре­зерование с подачами SZ = 1,0...1,5 мм и более. Фрезы, оснащенные компози­том различных марок (рисунок 3.40), обеспечивают возможность обра-ботки закаленных до твердо­сти HRC 60...64 сталей со ско­ростями резания 80...120 м/мин, подачей 0,12 мм/об при глубине резания до 1 мм. Обработку за­готовок из чугуна производят со скоростью резания до 600 м/мин.

Рисунок 3.40 – Конструкция торцовой фрезы с механическим креплением вставки, оснащенной композитом: 1 – вставка с композитом (нож)

Обработка такими фрезами заго­товок из стали и чугуна может заменить плоское шлифование.

Протягивание наружных по­верхностей находит широкое применение в крупносерийном и массовом производствах. Несмотря на высокую стоимость вертикально- и горизонтально-протяжных станков и ин­струмента (протяжек) этот метод обладает высокой про­изводительностью и экономичностью в сравнении с фре­зерованием.

Протяжки для обработки наружных плоских и фасон­ных поверхностей имеют постоянный профиль по длине. Конструкцию этих протяжек рассмотрим на примере про­тяжки для обработки крышки шатуна двигателя внут­реннего сгорания (рисунок 3.41, а). Ее рабочая часть состоит из отдельных секций: 1,3 - круглых и 2, 4 - плоских, закрепленных на корпусе. Каждая секция предназначена для обработки определенного участка поверхности заго­товки (рисунок 3.41, б). Номера участков заготовки соответ­ствуют номерам секций протяжки.

		Рисунок 3.41 – Конструкция сборной плоской протяжки (а) для обработки крышки шатуна (б): 1, 3 – круглые протяжки для обработки полуокруж-ностей; 2,4 – плоские протяжки для обработки плос-костей разъема; 5 – крышка шатуна
	Деление на секции производят с учетом принимаемой схемы резания. В сек­циях имеются рабочая и калибрующая части, форма и размеры зубьев которых аналогичны внутренним протяж­кам. Зубья наружных протяжек оснащают пластинами из твердого сплава. Припуск на протягивание предварительно не обрабо­танной поверхности (литье, поковка) принимается в пре­делах 2...5 мм, а на чистовое протягивание - 0,25...1,0 мм. Шероховатость поверхности составляет Ra = 0,8...1,6 мкм и может достигать Ra = 0,4 мкм. 3.5.2 ОБРАБОТКА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ АБРАЗИВНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ Плоское шлифование является высокопроизводитель­ным методом обработки большого числа деталей машин из закаленных и незакаленных сталей, твердых сплавов, керамики и других материалов, при котором достигаются высокая точность размеров, формы и расположения шли­фованных поверхностей, высокое качество их поверхнос­тного слоя.

Благодаря значительной производительности плоское шлифование применяют вместо чистового стро­гания и фрезерования, а также вместо такой трудоемкой слесарной операции как шабрение.

В зависимости от того, какая из поверхностей круга является рабочей, различают плоское шлифование пери­ферией круга и торцом круга.

Плоское шлифование пе­риферией круга выполняют при возвратно-поступатель­ном или вращательном дви­жении подачи. Шпиндель круга располагается гори­зонтально.

Возвратно-поступатель­ное движение подачи со ско­ростью v_S осуществляют пря­моугольным столом станка, на котором устанавливают обрабатываемые заготовки (рисунок 3.42, а).

Осевое движение подачи S_o производят в плоскости шли­фования заготовкой или шли­фовальным кругом в направ­лении оси круга перпендику­лярно к направлению движе­ния подачи. Осевое движение подачи в большинстве случа­ев осуществляют периодиче­ски после каждого хода стола или после каждого двойного хода стола (рисунок 3.42, б, в).

Осевая подача зависит от ширины круга и не должна ее превышать.

Радиальную подачу S_p, ко­торая соответствует глубине резания, осуществляют шли­фовальным кругом периоди­чески после завершения одного полного рабочего хода в осевом направлении перед началом другого хода на всю ширину заготовки.

При плоском шлифова­нии с вращательным движе­нием подачи обрабатываемые заготовки устанавливают на круглом столе станка (рисунок 3.43), который вращается со скоростью v₃..

Осевую подачу осуществляют шлифовальным кругом или заготовкой в направлении радиуса стола. Движение осевой подачи является возвратно-поступательным. Раз­мерность осевой подачи - мм/об стола.

В мелко- и среднесерийном производствах применяют шлифование периферией круга. При этом достигают раз­мерную точность по 5—6-му квалитетам, отклонение от плоскости 3—5 мкм на длине 500 мм, а шероховатость R_a = 0,1...0.3 мкм.

Шлифование торцом круга осуществляют при воз­вратно-поступательном, поступательном или вращатель­ном движении подачи.

Шпиндель шлифовального круга расположен верти­кально (см. рисунок 3.44).

Рисунок 3.42 – Схема плоского шлифования периферией круга с возвратно-поступательным движением подачи: 1 – шлифовальный круг, 2 – стол станка, 3 – заго-товка, SP – радиальная подача, SO – осевая подача, VК – скорость шлифовального круга, VC – скорость стола	Рисунок 3.43 – Схема плоского шлифования периферией круга с вращательным движением подачи: 1 – шлифовальный круг, 2 – стол станка, 3 – заго-товка, SP – радиальная подача, SO – осевая подача, VК – скорость шлифовального круга, VC – скорость стола

Возвратно-поступательное движение подачи со скоро­стью v_S выполняет стол станка, на котором закрепляют обрабатываемые заготовки (рисунок 3.44, а).

При поступательном движении подачи (рисунок 3.44, б) стол станка и шлифовальная бабка неподвижны. Заготовки устанавливают на несущую ленту транспортера, который опирается на рабочую поверхность стола. Транспортер 4 осуществляет движение подачи, перемещая заготовки вдоль стола через зону обработки.

При вращательном движении подачи шлифование вы­полняют одним или несколькими кругами (рисунок 3.44, в, г).

Рисунок 3.44 - Схемы плоского шлифования торцом круга с возвратно-поступательным (а), поступательным (б), вращательным (в и г) движениями подачи: 1 - шлифовальный круг, 2 - заготовки, 3 - стол станка, 4 - транспортер, 5 -направляющие загрузочного лотка, 6 - направляющие разгрузочного лотка; VД - скорость заготовки, VK - скорость шлифовального круга, SПР - продольная подача, SО - осевая подача.

При обработке, приведенной на рисунке 3.44, г, заготовка­ми 2 через лоток 5 загружают вращающийся стол. На­правляющие лотка 5 обеспечивают движение заготовки в зону А, где включают электромагнитную плиту стола и закрепляют обрабатываемые заготовки.

После обработки заготовки выходят из зоны А, элект­ромагнитную плиту выключают и заготовки, перемеща­ясь вдоль направляющих разгрузочного лотка 6, сбрасы­вают в бункер.

При торцовом шлифовании радиальное движение по­дачи обычно отсутствует, так как диаметр шлифовально­го круга больше ширины рабочей зоны стола. Осевое дви­жение подачи производят в большинстве случаев шлифо­вальным кругом.

Разновидностью плоского торцового шлифования яв­ляется двухстороннее шлифование, при котором одновре­менно обрабатывают две противоположные плоскости за­готовки. Различают схемы двухстороннего торцового шли­фования с поступательным и вращательным движением подачи. Обработку производят за один оборот диска.

Шлифование торцом круга является предварительным методом обработки, так как в резании одновременно уча­ствует большее число режущих зерен. Однако увеличение площади контакта шлифовального круга с обрабатывае­мой заготовкой вызывает рост силы резания и интенсив­ное тепловыделение, что может явиться причиной образо­вания прижогов и трещин на обрабатываемой поверхнос­ти, деформации заготовки. Поэтому для точных работ применяют шлифование периферией круга.

Для снижения температурных воздействий на обраба­тываемую заготовку, улучшения условий удаления струж­ки при торцовом шлифовании ось вращения шпинделя наклоняют в сторону движения стола на 1...3° (рисунок 3.45) при черновом шлифовании. При чистовом шлифовании наклон оси шпинделя должен быть небольшим (менее 1°) или ось шпинделя должна быть строго перпендикулярна столу станка. Обычно при торцовом шлифовании припуск снимают в результате многочисленных ходов с возвратно-поступа­тельным движением стола. Скорость движения подачи 10...35 мм/мин, глубина шлифования 0,01...0,03 мм после каждого хода стола.

Рисунок 3.45 - Схемы шлифования торцом круга с наклоном шпинделя (а) и без наклона шпинделя (б): 1 - шлифовальный круг, 2 - заготовка