книги из ГПНТБ / Степанян А.Г. Изготовление малогабаритных корпусных деталей

Для обработки наружных поверхностей корпусных деталей применяется также и наружное плоское протягивание. Несмотря на высокую производительность этого метода, оно применяет­ ся редко. Это обусловлено, недостаточной жесткостью малога­ баритных корпусов, а процесс протягивания сопровождается большими усилиями резания и высокой стоимостью протяжек. Сложность конфигураций малогабаритных корпусных деталей затрудняет их базировку и наладку станков. Плоское протяги­ вание обеспечивает точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей в пределах, присущих чистовому фрезерованию.

Наиболее производительным методом обработки плоских по­ верхностей чугунных и стальных корпусных деталей является плоское шлифование. В ряде случаев, особенно для заготовок, полученных литьем по выплавляемым моделям, шлифование (черновое, чистовое и тонкое) является единственным видом об­ работки плоских поверхностей и заменяет предварительное фре­ зерование. Различают два метода плоского шлифования: шли­ фование периферией круга и шлифование торцом круга (чашеч­ ного или сегментного). Каждый из этих методов можно осущест­ вить на станках с прямоугольным столом, имеющим возвратно­ поступательное движение, и с круглым столом, имеющим вра­ щательное движение. В обоих случаях обрабатываемый корпус устанавливается либо непосредственно на магнитной плите, либо в специальных приспособлениях. Необходимость специальных приспособлений возникает, когда деталь неферромагнитная, не имеет достаточно большой плоской или начисто обработанной поверхности. Установка деталей в специальных приспособлениях производится также с целью обеспечения определенного положе­ ния шлифуемой поверхности относительно поверхностей, по кото­ рым невозможна установка на магнитной плите. В частности, та­ кая необходимость возникает в случае шлифования поверхности относительно посадочных отверстий или когда шлифуемая по­ верхность расположена под каким-либо углом относительно ба­ зовой.

Шлифование деталей на круглом или на прямоугольном сто­ лах торцом круга обеспечивает высокую производительность и относительно низкую точность. Поэтому эти методы применяют­ ся для чернового шлифования. Чистовое и тонкое шлифование производится на станках с прямоугольным столом периферией круга. На станках с круглым столом обрабатываются в основ­ ном мелкие корпусные детали, не требующие особенно сложных специальных приспособлений.

Черновое, чистовое и тонкое плоское шлифование соответст­

пусных деталей с целью обеспечения высокой точности по плос­

костности. Шабрением достигается плоскостность до 0,001 міш на длине 300 мм. Плоскостность при шабрении нормируется чис­ лом пятен на заданной площади при контроле «на краску» — 18—20 пятен на квадрате 25X25 мм, а в отдельных случаях — до 25—30 пятен.

При обработке деталей из алюминиевых и магниевых спла­ вов шабрение производится вместо шлифования. В таких случа­ ях требуется получить 12—15 пятен на квадрате 25x25 мм. Шабрение поверхностей малогабаритных корпусных деталей ха­ рактеризуется неглубоким проникновением шабера в металл —■ 0,5—1,0 мкм. Наносимый при шабрении слой краски должен иметь толщину в пределах до 1,0 мкм.

С эксплуатационной точки зрения, шабрение обеспечивает лучшее, по сравнению со шлифованием, прилегание поверхно­ стей и более высокую жесткость стыка.

Доводку плоских поверхностей применяют для получения бо­ лее высокой точности по плоскостности — 0,006 мкм на длине 300 мм и высокого качества поверхностей — 12-й и выше класс шероховатости. Доводка плоских поверхностей осуществляется на притирочных плитах с помощью суспензии или пасты абра­ зивного или алмазного порошка.

ОБРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ИХ ТОРЦОВ

На станках токарной группы обработка отверстий в корпу­ сах с параллельными осями производится в специальных при­ способлениях. Для обработки двух параллельных отверстий на планшайбу токарного станка устанавливают поворотный диск с двумя фиксируемыми через 180° положениями. Ось поворота на­ ходится в середине расстояний между двух отверстий (рис. 7). После обработки одного отверстия приспособление поворачива­ ют и фиксируют в новом положении, где ось второго отверстия совпадает с осью шпинделя. Для уравновешивания планшайбы служат регулируемые противовесы.

Обработка нескольких отверстий с параллельными осями вы­ полняется в приспособлениях с установочными шаблонами, с пе­ реустановкой детали с шаблоном по фиксатору.

Номинально соосные отверстия растачивают в специальных приспособлениях с базированием детали по окончательно расто­ ченному отверстию (рис. 8).

Детали более низкой точности взаимного расположения по­ верхностей обрабатываются в специальных приспособлениях с базированием детали по разным поверхностям.

Всем указанным схемам обработки на токарных станках, кроме обработки в один установ, свойственны большие погреш­ ности взаимного расположения поверхностей (0,03—0,05 мм).

На токарных-станках выполняют также операции по подреза­ нию торцовых поверхностей отдельно от операции растачивания.

34

Установкой детали окончательно расточенным отверстием на гладкие или конусные оправки достигается высокая точность перпендикулярности торцовых поверхностей к общей оси отвер­ стий.

Черновое растачивание, так же как и сверление, при отсут­ ствии отверстий в заготовке, обеспечивает 5-й класс точности и,

3—4-й классы шероховатости поверхностей, чистовое растачива­ ние За—3-й классы точности и 5—6-й классы шероховатости; тонкое растачивание 2а—2-й классы точности и 7—8-й классы шероховатости; алмазное растачивание 2—1-й классы точности и 10—12-й классы шероховатости.

При обработке деталей из сплавов цветных металлов можно получить более высокий класс шероховатости поверхностей и бо­ лее высокую точность как при черновом, так и при чистовом рас­ тачивании.

Наиболее распространенным методом обработки посадочных отверстий малогабаритных корпусных деталей невысокой точ­ ности является обработка на сверлильных станках. В зависи­ мости от вида заготовки требуемой точности и шероховатости поверхностей обработка на сверлильных станках может быть вы­ полнена по схеме: сверление или черновое зенкерование —■ 5-й класс точности, 3—4-й классы шероховатости; чистовое зен­ керование — 4—За класс точности, 4—5-й класс шероховатости; предварительное (нормальное) развертывание — За класс точ­ ности, 6-й класс шероховатости; точное развертывание, 2а класс точности, 7-й класс шероховатости; тонкое развертывание — 2-й класс точности, 8-й класс шероховатости, точность взаимного расположения — непараллельность, неперпендикулярностей осей, несоосность и межосевые расстояния в пределах ±0,05 мм.

Обработка на вертикально-, радиально-, и настольно-свер­ лильных станках выполняется в накладных, скальчатых и пово-

ротных кондукторах. Обработку посадочных отверстий и их торцев производят в кондукторах с быстросменными направляющи­ ми втулками. При этом режущие инструменты для различных переходов устанавливают в шпиндель станка при помощи быст­ росменных патронов или в шпиндель станка вставляют специ­ альную револьверную головку.

Использование комплекта осевых инструментов с одинаковы­ ми диаметрами направляющих частей обеспечивает более высо­ кую точность вследствие постоянства направляющей втулки (пе­ редней или задней). Однако при этом исключается возможность применения стандартных инструментов.

Применением заднего направления, когда направляющая втулка расположена позади обрабатываемого отверстия, как на сверлильных, так и на горизонтально-расточных станках, пред­ ставляется возможность повышения точности обработки за счет увеличения жесткости оправки. Отсутствие сквозных (литых или предварительно просверленных) отверстий для свободного про­ хода направляющей части инструмента является основным фак­ тором, ограничивающим широкое применение этого метода при обработке малогабаритных корпусных деталей. В ряде случаев заднее направление становится практически неосуществимым из-за невозможности конструктивного оформления кондукто­ ра — вмонтирования направляющих элементов сзади обрабаты­ ваемого отверстия. Причинами при этом могут быть: небольшие размеры корпуса, сложность конфигурации корпуса и недоста­ точное пространство позади обрабатываемого отверстия.

Приспособления, имеющие двойное направление инструмен­ та — переднее и заднее одновременно, широко используемые при обработке больших корпусов, имеют весьма ограниченное приме­ нение для малогабаритных корпусных деталей ввиду их специ­ фических особенностей, указанных выше.

Номинально соосные сквозные отверстия обрабатывают с од­ ного установа, с одной стороны. Если диаметры этих отверстий различны, то применяется комбинированный инструмент — зен­ керы и развертки.

Обработка глухих ступенчатых отверстий, а также сквозных отверстий с большим соотношением расстояния между торцами

L

и диаметром ( ~ >10) ведется с двух сторон. Заготовка, непод­

вижно закрепленная в специальном кондукторе, после обработ­ ки одного отверстия поворачивается на 180°, после чего обраба­ тывается второе отверстие. Возможна и другая схема — деталь в специальном приспособлении поворачивается на 180° относи­ тельно неподвижной кондукторной плиты.

Посадочные отверстия малогабаритных корпусных деталей и их торцовые поверхности обрабатывают также и на горизонталь­ но-расточных станках, но в отличие от обработки и обычных кор­ пусных деталей при обработке малогабаритных корпусов не

36

применяются борштанги. Обработка выполняется при помощи цельных или насадных инструментов (сверла, зенкеры, разверт­ ки) и расточных оправок. Обработка номинально соосных от­ верстий выполняется на поворотном столе. С целью повышения точности по соосности, так же как и для обработки отверстий с точными межосевыми расстояниями, используется индикаторная настройка. В этом случае поворот и координатное перемещение стола и шпиндельной бабки осуществляется по показаниям ин­ дикаторов. Иногда используют плоско-параллельные концевые меры. Без применения индикаторной настройки на горизонталь­ но-расточном станке может быть получена точность межосевых расстояний в пределах ±0,02 мм.

Обработка на горизонтально-расточных станках обеспечи­ вает точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей та­ кую же, как и обработка на токарных станках. В отличие от токарных станков для обработки сложных корпусных деталей на горизонтально-расточном станке не требуется специальных при­ способлений. Однако вследствие уникальности горизонтально­ расточных станков они имеют ограниченное применение для об­ работки малогабаритных корпусов.

При обработке основных посадочных отверстий и их торцо­ вых поверхностей на агрегатно-расточных станках можно выде­ лить следующие технологические схемы:

1. Черновое и чистовое растачивание всех отверстий и одно­ кратная подрезка их торцовых поверхностей осуществляются при неизменном положении обрабатываемой детали самостоятель­ ными шпинделями. На расточной оправке каждого шпинделя устанавливается три резца для последовательной обработки — чернового и чистового растачивания и подрезки торцовой по­ верхности. Растачивание двумя последовательно установленны­ ми резцами возможно только при наличии гладких сквозных от­ верстий. С другой стороны, такая схема ограничивает возмож­ ность назначения оптимальных режимов резания для чернового

ичистового растачивания и подрезки одновременно. Поэтому она имеет ограниченное применение.

2.Черновое и чистовое растачивание одинаковых отверстий

иоднократная обработка их торцовых поверхностей одним шпин­ делем используется для симметрично расположенных относи­ тельно центра поворота отверстий. После обработки одного от­ верстия (черновое и чистовое растачивание и подрезка торца) деталь поворачивается на определенный угол и обрабатывается второе отверстие. Такую схему часто применяют для корпусных деталей типа рам. Схема аналогична предыдущей, имеет те же недостатки и такое же ограниченное применение.

Преимуществом этих двух схем является возможность умень­ шения погрешностей, связанных с базированием и закреплением

деталей, с неравномерностью припуска для чистового растачи­ вания.

37

3. Обработка всех основных отверстий и их торцовых поверх­ ностей предварительно, а затем окончательно на разных стан­ ках самостоятельными шпинделями при неподвижном положе­ нии детали, для подрезки торцовых поверхностей на расточной оправке; вместе с расточным резцом устанавливается и подрез­ ной.

4. Обработка отверстий и их торцовых поверхностей предва­ рительно, а затем окончательно на разных станках. При этой схеме обычно разделяются операции растачивания отверстия и подрезки его торцовой поверхности посредством поворота или перемещения детали относительно шпиндельных головок агре­ гатного станка. В ряде случаев одним инструментом обрабаты­ ваются две (реже более) одинаковые поверхности.

5. Черновая и чистовая обработка всех отверстий и их тор­ цовых поверхностей последовательно при одном закреплении де­ тали. При этой схеме деталь занимает последовательно разные позиции в результате поворота круглого стола станка или его перемещения. Такая технологическая схема имеет наиболее широкое применение.

На одной линии агрегатных станков можно обработать сот­ ни различных типоразмеров корпусных деталей. Так, например, фирма Hughes для выпуска небольшими сериями (50— 100 шт.) прецизионных корпусов аппаратуры управления на одной линии обрабатывает сотни деталей. Линия состоит из специальных быстроналаживаемых двусторонних многошпиндельных расточ­ ных станков, имеющих поперечные салазки с гидроприводом и поворотные столы. По данным фирмы, на линии выдерживается точность: по диаметральному размеру в пределах 0,005 мм и по межосевому расстоянию ±0,01 мм. Для получения таких точ­ ностных характеристик выдерживается постоянная температура помещения, гидравлической системы линии и применяемой ох­ лаждающей жидкости.

В общем случае обработка на агрегатных станках обеспечи­ вает точность диаметральных размеров в пределах 2— 1-го клас­ са, с шероховатостью поверхностей по 7—8-му классу, точность взаимного расположения поверхностей — несоосность, межосе­ вые расстояния осей отверстий и т. п. в пределах ±0,02 мм.

Указанные выше технологические схемы носят условный ха­ рактер. В зависимости от количества силовых головок и их ком­ поновки, а также от количества, расположения и сложности от­ верстий в детали, могут быть и иные технологические схемы.

Ниже (см. табл. 9) для расчета погрешностей взаимного рас­ положения поверхностей при чистовой обработке на агрегатно­ расточных станках приведен ряд конкретных схем.

На ряде заводов, независимо от программы, корпусные дета­ ли (корпуса, рамы и т. д.) обрабатывают на прецизионных коор­ динатно-расточных станках. Широкая универсальность и высо­ кая точность этих станков дает возможность обрабатывать наи­

38

более сложные и точные детали при использовании простых установочных приспособлений.

На координатно-расточных станках обрабатывают корпусные детали всех групп, кроме корпусов «тела вращения». Для обра­ ботки нескольких поверхностей в разных плоскостях корпуса по­ следний крепится на универсально-поворотном столе. Поворот планшайбы стола на 360° и

ность этой поверхности, перпендикулярность и пересечение осей. В наклонном положении стола (рис. 9, ß) обрабатывается от­ верстие 5 с обеспечением его точного положения (угла и пересе­ чения осей). В горизонтальном положении (рис. 9, г) обрабаты­ ваются два отверстия (6, 7) с обеспечением параллельности осей и межосевого расстояния между ними, координатных размеров от базовых поверхностей, перпендикулярности их осей осям от­ верстий 1,2 и 3,4. Помимо растачивания, на этой же операции при необходимости выполняется другая обработка. На коорди­ натно-расточных станках обеспечивается точность диаметраль­ ных размеров по 2—1-му классу и шероховатость поверхностей— 7—8-му классу. Точность межосевых расстояний обрабатывае­ мых отверстий в прямоугольных координатах обеспечивается в пределах 0,00:1—0,005 мм. Однако при применении универсаль­ ных поворотных приспособлений для обработки сложных дета­ лей точность взаимного расположения находится в пределах на

один порядок ниже указанного.

Технологические схемы обработки основных посадочных по­ верхностей на универсально-фрезерных, или как их называют, координатно-фрезерных станках, принципиально аналогичны схемам обработки, применяемым на координатно-расточных станках. Однако на некоторых моделях универсально-фрезерных

39

станков, помимо обработки посадочных поверхностей по обычной схеме, дополнительно обрабатывают такие поверхности, которые невозможно обработать на координатно-расточных станках. При одной установке детали можно растачивать и обтачивать ци­ линдрические поверхности, фрезеровать торцовые поверхности и наружные и внутренние конические поверхности вместо обтачи­ вания и растачивания и фрезеровать различные канавки, па­ зы и т. п.

Для обработки наружных и внутренних цилиндрических по­ верхностей и их торцов на универсально-фрезерных и координат­ но-расточных станках применяют расточные головки с салазка­ ми, имеющими радиальную подачу 0,05 мм/об (рис. 10). Расточ-

Рис. 10. Обработка отверстий при помощи специальных расточ­ ных головок

ные головки обеспечивают точность диаметральных размеров в пределах 0,005—0,01 мм.

Тонкое растачивание посадочных отверстий производится на алмазно-расточных станках. Алмазное растачивание выполняет­ ся после чистовой обработки на сверлильных, токарных, гори­ зонтально-расточных, фрезерных и координатно-расточных стан­ ках. Компоновка алмазно-расточных станков аналогична гори­ зонтальной компоновке агрегатных станков.

40

Наиболее широко распространенным типом алмазно-расточ­ ного станка является станок с двумя противоположными шпин­ делями для обработки двух номинально соосных отверстий. Од­ нако находят применение также четырех- и более шпиндельные станки. Для обеспечения высокой жесткости шпиндельного узла алмазно-расточные станки, как правило, работают с подачей суп­ порта. Схема растачивания двух пар номинально соосных отвер­ стий в раме карданного подвеса гироскопического прибора на четырехшпинделы-юм алмазно-расточном станке «Ех-Се11-0» по­ казана на рис. 11. После растачивания двух соосных отверстий

Рис. 11. Расточка двух

пар номинально - соос­ ных отверстий на алмаз­ но-расточном станке

самостоятельными шпинделями (движение подачи осуществляет­ ся суппортом 1), верхняя салазка 2 перемещается на вторую фиксированную позицию, а поворотный стол 3, на котором уста­ новлена деталь, поворачивается на 90°. На второй позиции двумя другими шпинделями растачивается вторая пара отверстий.

Алмазное растачивание обеспечивает 1-й класс точности рас­ тачиваемых отверстий, с шероховатостью поверхностей, соответ­ ствующей 10— 12-му классу. Соосность при этом, в пределах наибольших размеров малогабаритных корпусов выдерживается в пределах 0,002 мм.

Для получения отверстия высокой точности с высоким клас­ сом шероховатости поверхностей иногда применяют внутреннее шлифование. Шлифование отверстий, несмотря на хорошие воз­ можности автоматизации и применения активного контроля, является наиболее трудоемким из всех видов круглого шлифо­ вания. Шлифование отверстий корпусных деталей производится в специальных приспособлениях. Внутреннее шлифование обес­ печивает точность диаметрального размера в пределах 2— 1-го классов точности и 11-й класс шероховатости поверхностей. Однако шлифование отверстий корпусных деталей применяется редко, так как при этом невозможно обеспечить высокую точ­ ность по взаимному расположению поверхностей.

В качестве отделочной операции для посадочных отверстий применяется также доводка, обеспечивающая высокую точность диаметра отверстия — 1-й и выше класс и 12-й и выше класс ше-

41

роховатости. Точность геометрической формы отверстий в попе­ речном сечении — отклонение от круглости, выдерживается в пределах 0,001 мм. Но при этом доводка не исправляет ошибки взаимного расположения поверхностей, а в отдельных случаях может снизить точность, полученную на предыдущей операции.

Рис. 12. Корпус призмы (материал АЛ-2)

Приведенные в табл. 4, 5 и 6 ориентировочные маршруты механической обработки корпусных деталей трех различных ти­ пов иллюстрируют построение технологических процессов, в ко­ торых применены различные приемы достижения требуемой точ­ ности. Так, обработка относительно несложной детали — корпу­ са с невысокими точностными требованиями (рис. 12), выпол­ няется по весьма простому технологическому маршруту (табл. 4). Обработка более сложных и ответственных детален характеризуется многократным чередованием операций по об­ работке основных посадочных и базовых поверхностей, с соблю­ дением условия постоянства баз.

В табл. 5 приводится технологический маршрут изготовления рамы из стали 35Л с армированными полуосями. Основные по­ садочные отверстия, а также наружные посадочные поверхности полуосей имеют допуски 2-го класса. Соосности посадочных от­ верстий и посадочных поверхностей полуосей регламентированы допусками в пределах 0,01 мм. Допустимая неперпендикуляр­ ность общих осей ограничена в пределах ± 4 угловых минут, а непараллельность относительно базовой поверхности — 0,02 мм.

При обработке деталей типа рам основной задачей техноло­ гического процесса, наряду с обеспечением размеров п шерохо­ ватости посадочных поверхностей, является обеспечение высо­ ких требований по взаимному расположению поверхностей: со­ осности двух пар номинально соосных отверстий или же одной

42