Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Режимы резания при формообразовании зубчатых поверхностей⇐ ПредыдущаяСтр 23 из 23
Цилиндрические зубчатые колеса 1. Зубофрезерование червячными модульными фрезами. При предварительной обработке назначается продольная подача S = 1,5...4мм на оборот заготовки. Значение подачи зависит от мощности станка, числа заходов фрезы, модуля, угла наклона зуба, материала и твердости заготовки. Увеличение мощности значительно увеличивает S, а модуля и твердости — незначительно. Для чугунных заготовок подача на 20% выше, чем для стальных. При увеличении угла наклона зубьев от 0 до 55° подача линейно уменьшается в 2 раза. Несколько уменьшается подача при увеличении числа заходов фрезы. При чистовой обработке подача зависит от требовании к шероховатости: Ra, мкм.......... 1,25 2,5 5 S, мм/об.......... 0,5 1 2 Скорость резания для фрез из быстрорежущих сталей принимается в пределах 30...65 м/мин. Скорость резания обратно пропорциональна подаче и незначительно уменьшается при увеличении угла наклона зубьев. 2. Зубофрезерование дисковыми модульными фрезами. Продольная подача равна 1...2,5 мм на оборот фрезы. Скорость резания фрезами из быстрорежущих сталей 15...30 м/мин. 3. Зубофрезерование концевыми модульными фрезами. Способ применяется при модуле больше или равном 8. Продольная подача выбирается в пределах 0,06...0,25 мм на оборот фрезы. Для чистовой обработки подачу уменьшают на 40%. Скорость резания фрезами из быстрорежущих сталей 25...32 м/мин. 4. Зубодолбление дисковыми долбяками. С увеличением твердости заготовки круговая подача несколько снижается. Скорость резания выбирается в пределах 1.5,„45 м/мин (рис, 2,56). 5. Зубошевингование дисковыми шеверами. Осевая подача стола выбирается в пределах 0,2...0,6 мм на оборот заготовки; радиальная подача шевера равна 0,02...0,4 мм на продольный ход стола Число проходов с подачей — от 2 до 10, а без подачи — от 2 до 4. Скорость на делительной окружности заготовки 90...220 м/мин. 6. Зубошлифование методом обкатки. Скорость шлифовального круга 25...35 м/с. Радиальная подача (условная глубина) 0,04...0,1 мм на двойной ход. Продольная подача 10...20 м/мин. Окружная подача (обкатывания) в зависимости от требований к шероховатости выбирается в следующих пределах: Ra мкм.......... 0,32 0,63 1,25 s, мм/ход....... 0.16..0,4 0,3...0,9 0,6,..1,8 7. Зубошлифование профилированным кругом. Радиальная подача 0,04...0,2 мм на ход суппорта станка. Продольная подача при предварительном шлифовании 10... 12 м/мин, а при чистовом 1...9м/мин. Червячные колеса
1. Зубофрезерование червячной фрезой. Подача выбирается в пределах 0,4,..1,6 мм на оборот заготовки. Скорость резания 20...26 м/мин. В зависимости от модуля выбирается припуск: m, мм........................... 1...2 2...4 4...6 6...8 П, мм: под чистовое фрезерование..... 0,25 0,3 0,5 0,7 под шевингование.......... .... 0,08 0,12 0,17 0,22 2. Шевингование червячным шевером. Скорость резания 2...4 м/мин. Радиальная подача 0,01 ...0,04 мм на оборот заготовки. Конические колеса с прямым зубам
Число переходов зубострогания зависит от модуля: при т меньше или равном 3 выполняется один переход, а при т более 3 — два. Припуск по толщине зуба под чистовое зубострогание зависит от модуля: т, мм........... 2...3 3...6 6...10 П, мм........... 0,5 0,9 1,1 Окружная подача (обката) - 0,15...0,3 мм на двойной ход. Она увеличивается в указанных пределах при увеличении числа зубьев и снижается при увеличении модуля. Обычно окружная подача задается в секундах на обработку одного зуба. При предварительном зубострогании скорость резания 12...25 м/мин, а при окончательном 15...32 м/мин. При круговом протягивании зубчатого венца скорость резания 15...57 м/мин, причем предварительное протягивание ведется при короста 35...55 м/мин, а окончательное — при скорости 25...40 м/мин. Время обработки одного зуба составляет 3... 10 с.
4.7. Обработка зубьев конических колес
Для обработки прямых зубьев конических зубчатых колес в крупносерийном производстве применяют высокопроизводительный способ кругового координатного протягивания, который реализуется на специальных зубопротяжных станках. Режущим инструментом служит круговая протяжка, состоящая из секций фасонных резцов. Резцы с изменяющимся профилем расположены в последовательном порядке для предварительной и окончательной обработки заготовки. Протяжка вращается с постоянной скоростью и в то же время совершает поступательное движение подачи, значение которой различно на отдельных участках проходимого пути, т. е. зависит от координаты оси протяжки. Поворот заготовки на угловой шаг (деление) производится в то время, когда над ней находится сектор, не заполненный резцами. При этом вращение протяжки и ее подача в исходное положение не прекращаются. Цикл обработки одной впадины составляет от 2 до 6 с. Данный способ обеспечивает 7-ю степень точности обработанных колес и параметр шероховатости Ra ? 6,3 мкм на боковых сторонах профиля зубьев. Примерно по такой же схеме осуществляется круговое протягивание впадин цилиндрических прямозубых колес. Только в последнем случае осевую подачу совершает заготовка Шлифование копированием более производительно, чем обкаткой, но зато менее точно. Оно применяется в массовом и крупносерийном производстве. Относительно невысокая точность объясняется главным образом размерным износом шлифовального круга. Профиль шлифовального круга, соответствующий профилю впадины, формируется правкой алмазно-металлическими карандашами по копиру или алмазным роликом. Точность, достигаемая этим способом, соответствует 6-й степени, а шероховатость обработан- Зубострогание является наиболее простым способом формообразования прямозубых конических зубчатых венцов. Благодаря универсальности и несложной конструкции режущего инструмента этот способ получил широкое распространение в единичном и серийном производстве. В основу способа положено станочное зацепление обрабатываемого колеса с воображаемым производящим колесом, роль зубьев которого выполняют зубострогальные резцы. При обработке зубострогальные резцы, установленные в резцедержателях ползунов, получают возвратно-поступательное движение, необходимое для резания со определенной скоростью Для движения обкатки согласовывают частоты вращения заготовки и люльки станка. Конические колеса смодулем до 4 мм нарезают зубостроганием из целой заготовки за одну операцию, а с модулем свыше 4 мм — за две (предварительную и чистовую). Предварительное нарезание зубьев можно производить как обкаткой, так и врезанием. Последнее является более экономичным и простым, так как из-за отсутствия огибания длина рабочего хода существенно снижается. Припуск (на обе стороны зуба) под чистовое зубострогание зависит от модуля. Для групп значений модуля т принимаются следующие значения припуска П (чистовое строгание): m, мм........ 2...3 3,5…5 5,5…7 8...10 11...12 П, мм........ . 0,5 0,7 0,8 1,0 1,2 После формообразования каждого зуба станок автоматически производит деление, для чего заготовка выхода из зацепления с инструментом, а люлька с резцами возвращается в исходное положение. Затем осуществляется поворот заготовки (деление) для обработки следующего зуба. На зубострогальных станках нормальной точности обрабатывают колеса до 7-й и 8-й степеней точности, а на станках повышенной точности —до 6-й, 7-й. Нарезание конических колес с круговыми зубьями осуществляется обкаткой и врезанием (предварительная обработка). При реализации обкатки зубья резцовой головки играют роль зуба воображаемого производящего колеса, которое вращается с определенной частотой и «находится» в зацеплении с обрабатываемой заготовкой. В конце цикла формообразования впадины заготовка отводится от инструмента, люлька с резцовой головкой возвращается в исходное положение, а заготовка поворачивается на один зуб (деление). При осуществлении врезания обрабатываемая заготовка неподвижна, а резцовой головке сообщается рабочая подача вдоль собственной оси. По достижении требуемой глубины впадины заготовка отводится от резцовой головки и поворачивается на шаг для обработки следующего зуба Конические колеса с модулем до 2,5 мм обрабатываются окончательно из сплошной заготовки, а с большим модулем — за два перехода. После чистовой обработки получаются колеса 6...8-й степеней точности. Круговые зубья конических колес шлифуют чашечным кругом,, форма боковых рабочих поверхностей которого тождественна форме боковых сторон зубьев воображаемого исходного колеса. Схема обработки при шлифовании аналогична схеме нарезания зубьев резцовой головкой.
6. Технологические процессы изготовления типовых деталей
6.1. Изготовление валов
К валам относят детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения; имеющими одну общую прямолинейную ось при отношении длины цилиндрической части к наибольшему наружному диаметру более двух. Соответственно при 2 > L/D > 0,5 - детали относят к втулкам, при L/D < 0.5 - к дискам. Валы предназначены для передачи крутящих моментов и монтажа на них различных деталей и механизмов. Если отношение длины вала к среднему диаметру L/D < 12, вал считают жестким, при L/D > 12 вал является нежестким. Технические требования, предъявляемые к валам, характеризуются следующими данными. Диаметральные размеры посадочных шеек выполняют по JT7, JT6, реже по JTT5, других шеек по JT10, JT11, допуски на длину ступеней вала назначают в пределах 0,1... 0,4 мм. Допуски формы - отклонения от крутости, цилиндричности и прямолинейности - обычно составляют часть допуска ТА на выполняемый диаметральный размер (для тел вращения, например, до 0,37ТА). Допускаемые биения посадочных шеек относительно базовых поверхностей не должны превышать 0,01... 0,03 мм, а непосадочных 0,05...0,10 мм. Шероховатость поверхности посадочных шеек Ra = 0,08... 0,63 мкм, непосадочных Ra = 3,2... 10 мкм. Валы, работающие с высокой частотой вращения, подвергают динамической балансировке, их дисбаланс не должен превышать 12... 40 г-мм. Ступенчатые валы изготавливают из сталей 25, 35, 40, 45, 35Х, 40Х, 40ХН, 45ХНМ, 38Х2ЮА, 38Х2МЮА и других, подвергаемых для повышения износостойкости и физико-механических свойств материала различным видам термической обработки. Валы из малоуглеродистой стали до 25 цементируют на глубину 0,7... 1,2 мм, обеспечивая твердость после закалки и отпуска в пределах НRСэ 55..58. Среднеуглеродистые стали подвергают улучшению, нормализации или поверхностной закалке. Валы из высоколегированных сталей 38Х2ЮА, 38Х2МЮА, работающие при высоких скоростях скольжения, азотируют на глубину 0,3... 0,4 мм, обеспечивая твердость HV 1000. Особую группу составляют коленчатые, кулачковые валы, шпиндели и крупные валы (диаметром более 200 мм и массой более 1 т.). Основные технологические задачи при обработке валов следующие • выдержать точность и шероховатость поверхностей; • выдержать прямолинейность обшей оси; • выдержать концентричность поверхностей вращения; • выдержать соосность резьб с наружными поверхностями или точными внутренними цилиндрическими отверстиями; • обеспечить параллельность шпоночных канавок и шлицев оси вала. Основными конструкторскими базами большинства валов являются поверхности опорных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей на всех операциях затруднительно. Для условия сохранения единства и постоянства баз за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий (ГОСТ 14034-74). Для исключения погрешности базирования при выдерживании длин ступеней от торца вала необходимо в качестве опорной технологической базы использовать торец заготовки. С этой целью заготовку устанавливают на плавающий передний центр. Передача крутящего момента при установке вала в центрах осуществляется с помощью поводкового патрона (ГОСТ 2571-71) или хомутика (ГОСТ 2578-70) Маршрут обработки заготовок в центрах включает обычно следующие операции: создание базовых поверхностей; черновое обтачивание; чистовое обтачивание; черновое шлифование шеек; фрезерование шлицев; фрезерование шпоночных пазов; сверление отверстий; нарезание резьб; термическая обработка; зачистка центров; шлифование шлицев; окончательное шлифование шеек; микро-финиширование шеек вала; контроль размеров. Основные операции механической обработки приведены на плане обработки (рис.6.1):
Рис. 6,1 План обработки детали типа вал
Заготовительная. Для заготовок из проката: рубка прутка на прессе или резка прутка на фрезерно-отрезном или другом станке. Для заготовок, получаемых методом пластического деформирования, штамповать или ковать заготовку. Правильная (применяется для проката). Правка заготовки на прессе или другом оборудовании. В крупносерийном производстве может производиться до отрезки заготовки. В этом случае правится весь пруток на правильно-калибровочном станке. Термическая. Улучшение, нормализация. Подготовка технологических баз. Обработка торцов и сверление центровых отверстий. В зависимости от типа производства операцию производят: • в единичном производстве подрезку торцов и центрование на универсальных токарных станках последовательно за два установа с установкой заготовки по наружному диаметру в патроне; • в серийном производстве подрезку торцов выполняют раздельно от центрования на продольно-фрезерных или горизонтально-фрезерных станках, а центрование - на одностороннем или двустороннем центровальном станке. Применяются фрезерно-центровальные полуавтоматы последовательного действия с установкой заготовки по наружному диаметру в призмы и базированием в осевом направлении по упору; В крупносерийном и массовом производствах для обработки базовых поверхностей применяют фрезерно-центровальные полуавтоматы МР-71,..., МР-74, автоматы А981 и А982. Для обработки заготовку устанавливают в призмы, в осевом положении базируют по торцевой поверхности, расположенной предпочтительно посредине вала с целью равномерного распределения припуска по торцам. На первой позиции торцевой фрезой обрабатывают торцы, на второй - центровые отверстия. Для обеспечения шероховатости конической поверхности с параметром Rа = 2,5 мкм центровому сверлу обеспечивают подачу 0,05... 0,06 мм/об. Соосность осей самоцентрирующих призм и шпинделей станка обеспечивает минимальную погрешность зацентровки. В последнее время в крупносерийном и массовом производствах применяют однопозиционные станки, оснащенные торцеподрезным инструментом. Такая конструкция инструмента обеспечивает идентичность глубины центровых отверстий и соответственно стабильность точности обработки линейных размеров. Инструмент работает со скоростью резания ~ 70 м/мин для пластин и ~ 20 м/мин для сверл. Форму и размеры центровых отверстий назначают в соответствии с их технологическими функциями по ГОСТ 14034-74. Обработку заготовок нежестких валов ведут с использованием в схеме установки дополнительных опор: неподвижных и подвижных люнетов. Для применения неподвижного люнета в маршрут изготовления такого вала включают дополнительные операции обработки шейки под люнет (а в ряде случаев и контрольных поясков, используемых при выверке заготовок на станке). Такую шейку выполняют на середине заготовки, а неподвижный люнет устанавливают на станине станка. Подвижный люнет располагают на суппорте токарного станка, выполняющем подачу: при этом опорные ролики люнета контактируют с обрабаты-ваемой поверхностью. Кроме того, если допускают технические требования, маршрут изготовления нежестких валов дополняют операциями правки. Токарная (черновая). Производится точение наружных поверхностей (с припуском под чистовое точение) и канавок. Это обеспечивает получение точности IТ12, шероховатости Ra=6,3. В зависимости от типа производства операцию выполняют: • в единичном производстве на токарно-винторезных станках; • в мелкосерийном - на универсальных токарных станках с гидросуппортами и станках с ЧПУ; • в серийном - на копировальных станках, горизонтальных многорезцовых, вертикальных одношпиндельных полуавтоматах и станках с ЧПУ моделей 16К20ФЗ, 16К20Т1.02, 1716ПФ3О и других, работающих по полуавтоматическому циклу. Оснащенные 6- и 8-позиционными инструментальными головками с горизонтальной осью поворота или с магазином эти станки применяют для обработки заготовок со сложным ступенчатым и криволинейным профилем, включая нарезание резьб; • в крупносерийном и массовом - на многошпиндельных многорезцовых полуавтоматах; мелкие валы могут обрабатываться на токарных автоматах. Токарная (чистовая). Аналогична приведенной выше. Производится чистовое точение шеек (с припуском под шлифование). Обеспечивается точность IТ9...10, шероховатость Ra-3,2. Фрезерная. Фрезерование шпоночных канавок, шлицев, зубьев, всевозможных лысок. Шпоночные пазы в зависимости от конструкции обрабатывают дисковой фрезой (если паз сквозной) на горизонтально-фрезерных станках, пальцевой шпоночной фрезой (если паз глухой) на вертикально-фрезерных станках. Закрытые шпоночные пазы обрабатывают также концевыми или сверлопазовыми фрезами, В серийном и массовом производствах для получения глухих шпоночных пазов применяют шпоночно-фрезерные полуавтоматы, работающие «маятниковым» методом. Технологическая база - поверхности центровых отверстий или наружные цилиндрические поверхности вала. При установке на наружные цилиндрические поверхности вала (на призмы) возникает погрешность базирования, связанная с колебаниями диаметров установочных шеек вала в партии. Шлицевые поверхности на валах чаще всего получают обкатыванием червячной фрезой на шлицефрезерных или зубофрезерных станках с установкой вала в центрах. Обработку шлицевых поверхностей валов ведут на шлицефрезерных станках червячными шлицевыми фрезами при установке заготовок в центрах. Если шлицевая поверхность предусматривает центрирование по наружному диаметру, то обработку выполняют фрезами, имеющими у основания зубьев фланк для обработки фасок на вершинах шлицев. При центрировании вала по внутреннему диаметру шлицы обрабатывают фрезами с усиками для одновременного прорезания канавок во впадинах, чтобы облегчить процесс шлифования шлицев. Сверлильная. Сверление всевозможных отверстий. Резьбонарезная. На закаливаемых шейках резьбу изготавливают до термообработки. Если вал не подвергается закалке, то резьбу нарезают после окончательного шлифования шеек (для предохранения резьбы от повреждений). Мелкие резьбы у термообрабатываемых валов получают сразу на резьбошлифовальных станках. Внутренние резьбы нарезают машинными метчиками на сверлильных, револьверных и резьбонарезных станках в зависимости от типа производства. Наружные резьбы нарезают: • в единичном и мелкосерийном производствах на токарно-винторезных станках плашками, резьбовыми резцами или гребенками; • в мелкосерийном и серийном производствах резьбы не выше 7-ой степени точности нарезают резьбовыми резцами, а резьбы 6-ой степени точности - резьбонарезными головками на револьверных и болторезных станках; • в крупносерийном и массовом производствах - гребенчатой фрезой на резьбофрезерных станках или накатыванием. Термическая. Закалка объемная или местная согласно чертежу детали. Исправление центровых отверстий (центрошлифовальная). Перед шлифованием шеек вала центровые отверстия, которые являются технологической базой, подвергают исправлению путем шлифования конусным кругом на центрошлифовальном станке за два установа или притираются. Шлифовальная. Шейки вала шлифуют на круглошлифовальных или бесцентрово-шлифовальных станках. Шлицы шлифуются в зависимости от центрирования: • при центрировании по наружной поверхности - наружное шлифование на круглошлифовальных станках и шлифование боковых поверхностей на шлицешлифовальном полуавтомате с делением; • при центрировании по поверхности внутреннего диаметра - шлифование боковых поверхностей шлицев и шлифование внутренних поверхностей по диаметру профильным кругом. Моечная. Контрольная. Нанесение антикоррозионного покрытия.
6.2. Изготовление зубчатых колес
Зубчатые колеса подразделяются на цилиндрические, конические, червячные и др. По технологическому признаку цилиндрические зубчатые колеса подразделяются на: • одновенцовые без ступицы и со ступицей, с гладким или шлицевым отверстием; • многовенцовые с гладким или шлицевым отверстием (цельные или сборные); • вал-шестерни. У цилиндрических колес зубья выполняют прямыми, спиральными или шевронными Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработка до нарезания зубьев и обработка зубчатого венца. Задачи первого этапа в основном аналогичны задачам, решаемым при обработке деталей классов диски (зубчатое колесо плоское без ступицы), втулки (со ступицей) или валов (вал-шестерня) Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса. На построение технологического процесса обработки зубчатых колес влияют следующие факторы: • форма зубчатого колеса; • форма и расположение зубчатого венца и количество венцов; • степень точности колеса; • материал колеса; • наличие и вид термообработки; • габаритные размеры; • объем выпуска. Наибольшее влияние на протяженность технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колес (6, 5 и выше степеней точности) механическая обработка должна чередоваться с операциями термической обработки для снятия внутренних напряжений, а количество отделочных операций технологических баз и зубчатого венца возрастает, Основные схемы базирования; Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колес и технических требований. У колес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длиной центрального базового отверстия (L/D>1) в качестве технологических баз используют: двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении - поверхность торца. У одновенцовых колес типа дисков (L/D<1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия - двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий. На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные «черные» поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанными зубьями после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия. Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку заготовку крепят в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса Основные операции механической обработки зубчатого колеса со ступицей 7-ой степени точности представлены на рис.6.2.
|