Обработка ступенчатых поверхностей

Черновая и чистовая обработка ступенчатых деталей производится на одношпиндельных многорезцовых и гидрокопировальных полуавтоматах, вертикальных многошпиндельных автоматах, на токарных станках, оборудованных гидрокопировальными суппортами, и на универсальных токарных станках обычного типа.

В крупносерийном и массовом производстве ступенчатые детали обрабатывают на одно- и многошпиндельных вертикальных полуавтоматах с точностью до 4 - 5-го классов при предварительном обтачивании и по 4-му классу – при чистовом. Размеры по длине выдерживаются по 4 – 5-му классам точности. При многорезцовой обработке на вертикальных многошпиндельных полуавтоматах последовательного действия благодаря обтачиванию поверхностей за несколько переходов можно достичь 2 – 3-го классов точности.

В мелкосерийном производстве ступенчатые детали обрабатываются на токарных станках обычного типа и оборудованных гидрокопировальными суппортами.

Применение гидрокопировальных полуавтоматов ока­зывается целесообразным как в массовом, так и в серий­ном производстве.

При черновой обработке ступенчатых деталей на то­карных станках, когда в качестве заготовки взят прокат, важно правильно выбрать последовательность обработки отдельных ступеней.

Рассмотрим черновую обработку одного конца сту­пенчатого вала из проката диаметром 100мм (рис. 1.22, а).

Возможные варианты обработки ступеней этого вала по­казаны на рис. 1.22, б — д.

По первой схеме  (рис. 1.22, б) каждая последующая ступень обрабатывается отдельно после получения пред­шествующей ступени, при этом общая длина рабочего хода резца L₀ будет составлять 400 мм ,длина холостых перемещений L_x-=400 мм, глубина резания - от 11 до 3,5 мм .При обработке по второй схеме L_p = 550 мм и L_x= 550 мм ; по третьей схеме - L_р = 650 мм и L_x = 700 мм; по четвертой схеме - L_р = 800 мм и L_x= 800 мм .

Наименьшая длина как рабочего хода, так и холостых перемещений резца получается при обработке по первой схеме. Следовательно, эта схема обеспечивает наибольшую производительность. Однако при недоста­точной мощности станка работа с большой глубиной ре­зания (t = 3,5-11мм) может оказаться невыгодной. В этом случае наибольшая производительность будет иметь место при работе по четвертой схеме (см. рис. 1.22, д).

На рациональный выбор той или иной схемы обра­ботки ступенчатых деталей оказывает влияние и жест-. кость технологической системы.

Получение ступенчатых поверхностей во многих слу­чаях связано с подрезанием уступов после продольного точения. В этих случаях чистовая обработка уступов чаще всего осуществляется после обработки всех цилин­дрических участков ступенчатой детали (рис. 1.23, а).

Комбинированными резцами, пригодными как для об­работки цилиндрических поверхностей, так и для под­резания уступов и прорезания канавок, чистовую обра­ботку ступенчатых деталей наиболее целесообразно про­изводить по схеме, приведенной на рис. 1.23, б.

Получение требуемых диамет­ров ступенчатых поверхностей и точного расположения уступов по длине связано со значитель­ной затратой вспомогательного времени.

Для автоматизации обработ­ки ступенчатых деталей токари-новаторы В.Н. Трутнев, В.К.Семинский и другие создали различ­ные конструкции механических копировальных устройств. Наибо­лее удачным является устройство В.К. Семинского для обтачивания ступенчатых деталей на токарном станке    (рис. 1.24).

Копировальное приспособление устанавливают на ме­сто резцедержателя. В корпусе 2 по скользящей посадке 2-го класса точности расположена пиноль 3 с закреп­ленным на ней сухарем 4. Пружина 6, упирающаяся од­ним концом в дно стакана 7, а другим в шайбу 8, со­здает постоянный контакт между сухарем 4 и копиром 5. При включении механической подачи суппорт станка вместе с копирным приспособлением перемещается по направлению к передней бабке. Резец 1 обрабатывает первую ступень детали, а сухарь 4 скользит по непо­движному копиру, связанному шарнирной парой 11 с кронштейном 10 на станине станка. Встречая на своем пути ступеньку, образованную на копире 5, сухарь 4 схо­дит с первой ступеньки на вторую, а резец вместе с пинолью под действием пружины 6 отходит назад и начи­нает обрабатывать вторую ступень большого диаметра.

Для образования прямого угла между ступенями вала применяется резец с углом в плане 90°. Пиноль 3 в корпусе 2 устанавливается под углом 15°, а переходные уступы на копире имеют наклон к оси 75°. Поэтому резец отходит от детали в направлении, перпендикуляр­ном ее оси.

После окончания обработки детали поперечный суп­порт отводят от нее на 20—30 мм и с помощью эксцент­рика 9 подают вперед пиноль, чтобы при возвращении суппорта в первоначальное положение сухарь 4 не ка­сался копира. Затем эксцентрик 9 поворачивают в об­ратную сторону, и сухарь 4 снова приходит в контакт с копиром.

Приспособление настраивают на получение заданной длины только первой ступени первой детали партии.  Настройку на заданный диаметр производят по лимбу поперечного суппорта.

Рассмотренное приспособление применяют для обра­ботки ступенчатых деталей с перепадом диаметров меж­ду уступами до 5 мм и разницей между наибольшим и наименьшим диаметрами их до 30 мм .

Точность обработки по диаметру ±0,05 мм , а по дли­не ±0,2 мм .

На токарных станках различных типов ступенчатые детали можно обрабатывать с помощью копировальных устройств — гидравлических, электрических и механиче­ских. Использование таких устройств автоматизирует процесс обработки, что приводит к значительному повы­шению производительности труда.

Гидрокопировальные устройства позволяют обраба­тывать методом автоматического копирования по эталон­ной детали или плоскому копиру различные заготовки с цилиндрическими, коническими и фасонными поверх­ностями и подрезать торцы, расположенные под уг­лом 90° к оси.

В промышленности нашел широкое применение гид­рокопировальный суппорт КСТ-1, который состоит из копировального устройства с гидравлическим цилиндром дифференциального типа и гидравлическим щупом.

Размещается он на суппорте станка, для чего на на­правляющих поперечных салазок каретки 1 суппорта (рис. 1.25) устанавливается специальная плита 2, на ко­торой располагается гидроцилиндр 3. Последний, изго­товленный за одно целое с копировальным суппортом, снабжен резцедержателем 4. Гидроцилиндр может пе­ремещаться по направляющим плиты под углом 45° к оси обрабатываемой детали. Шток 5 поршня цилиндра скреплен с плитой и находится в неподвижном положе­нии.

Процесс копирования осуществляется следующим об­разом. Из гидробака при помощи насоса 6 производи­тельностью 5 л/мин масло, проходя через фильтр, посту­пает через отверстие штока 5 в правую полость 7 гидро­цилиндра 3, в котором находится поршень 14. Площадь левой полости 8 цилиндра в 2 раза больше площади пра­вой полости 7. Обе полости сообщаются между собой че­рез имеющееся в поршне 14 отверстие малого' диаметра. Через это отверстие масло попадает в левую полость 8, которая через кольцевое отверстие 9 золотника соединена со сливом.

Плунжер 10 золотника под воздействием пружины 11 прижимает к шаблону 12 рычажный щуп 13. Если под действием шаблона рычажный щуп переместит вверх плунжер 10, то проходное кольцевое сечение 9 будет от­крыто и масло из полости 8 будет свободно проходить в гидробак, при этом благодаря сопротивлению протека­нию масла из полости 7 в полость 8 усилие, действующее на дно цилиндра в полости 7, будет значительно больше,, чем в полости 8. Равнодействующая этих уси­лий, оказывая давление на дно гидроцилиндра 3 в поло­сти 7, будет отодвигать цилиндр, а следовательно, и суппорт с резцом от обрабатываемой детали.

Если плунжер 10 опустится вниз, то проходное коль­цевое сечение 9 перекроется буртиком плунжера, выход масла из полости 8 гидроцилиндра в гидробак прекра­тится, и давление в полостях 7 и 8 установится одинако­вым. Вследствие разницы полезных площадей поршня 14 в полостях 7 и 8 равнодействующее усилие на гидроцилиндр вызовет перемещение суппорта с резцом по на­правлению к обрабатываемой детали.

Обработка осуществляется при постоянной по вели­чине и направлению продольной подаче. Рычажный щуп скользит по неподвижному шаблону и, перемещая плун­жер, заставляет копировальный суппорт передвигаться вперед или назад. В результате резец воспроизводит движение щупа, которое складывается из продольного перемещения каретки суппорта и движения гидросуп­порта. Если рычажный щуп скользит по горизонтальной поверхности шаблона, то в полостях 7 и 8 создается та­кое давление, при кото­ром копировальный суп­порт остается неподвиж­ным. В этом случае про­исходит обработка ци­линдрической поверх­ности за счет продольной подачи суппорта.

Подрезание уступов и торцовых поверхностей (а также и обтачивание фа­сонных и конических по­верхностей) осуществ­ляется благодаря сложе­нию двух движений - продольного перемещения суппорта станка с подачей s₁ и перемещения копировального гидравлического суппор­та со скоростью s₂. В результате сложения этих движе­ний резец перемещается перпендикулярно оси детали со скоростью s.

Схема для определения результирующей скорости перемещения резца s при подрезании уступа приведена на рис. 1.26.

Так как направляющие гидрокопировального суп­порта расположены под углом 45°, то, как это видно из треугольника, при подрезании торцов и уступов мы имеем s = s₁.

Скорость движения гидрокопировального суппорта будет равна:

s₂ = = 1,4s₁

С помощью гидрокопировального устройства рассмот­ренной конструкции можно обтачивать только такие тор­цовые поверхности, которые обращены в сторону задней бабки, поэтому большинство ступенчатых деталей обра­батывается за две установки. Достижимая точность об­работки - в пределах 3-го класса, а шероховатость по­верхности – 6-7-го классов.

В серийном и крупносерийном, производстве широко используются многорезцовые и токарно-копировальные станки, полуавтоматы и автоматы.

У многорезцовых станков, как правило, два суппор­та - передний и задний. Передний суппорт имеет про­дольное и поперечное перемещения, а задний — только поперечное. Предназначен он для подрезки торцов, про­резки канавок и снятия фасок. Многорезцовые станки с большим расстоянием между центрами имеют два пе­редних и два задних суппорта. Движение суппорта авто­матизировано. Останавливается станок также автомати­чески.

При обработке ступенчатых деталей на многорезцо­вых станках возможны различные варианты снятия при­пуска отдельными резцами при их одновременной ра­боте. У ступенчатых деталей из прутковых заготовок этот процесс осуществляется по трем основным схемам (рис. 1.27):

1) обтачивание с продольной подачей (рис. 1.27, а). При обработке по этой схеме каждый резец устанавли­вают на определенный диаметр и располагают их таким образом, чтобы они вступали в работу последовательно друг за другом. В этом случае нагрузка на станок возра­стает по мере того, как вступает в действие каждый сле­дующий резец. Максимального значения она достигает при одновременной работе всех резцов.

Машинное время определяется здесь длиной рабо­чего хода суппорта, равной суммарной длине всех обра­батываемых ступеней:

L_пр= l₁+ l₂+ l₃

По первой схеме можно обрабатывать только те де­тали, у которых диаметры ступеней увеличиваются в на­правлении движения суппорта;

2) обтачивание с врезанием и последующей продоль­ной подачей (рис. 1.27, б). При обработке по этой схеме резцы 1 и 2 вступают в работу одновременно в различ­ных точках. Врезание резцов на заданную глубину про­изводится под углом по отношению к оси станка. На­правление подачи s_вр должно быть таким, чтобы угол Θ, определяющий направление врезания, был меньше вспомогательного угла в плане φ₁. После врезания резцов суппорт движется в продольном направлении. Каждая ступень детали обрабатывается одним резцом, вследствие чего суппорт передвигается на длину наиболее длинной ступени l₁.

Машинное время обработки по второй схеме определяется наибольшей длиной ступени l₁:

L_пр = l₁.

Когда на детали имеется ступень, длина которой зна­чительно больше длины других ступеней, целесообразно обтачивать ее двумя и более резцами, при этом значи­тельно уменьшается длина рабочего хода суппорта - каждый резец совершает путь, равный длине ступени l₃:

l₃  =  l₂  =

3) обтачивание с поперечной подачей (рис. 1.27, в). Эта схема обработки характеризуется тем, что каждый резец обтачивает данную ступень с поперечной подачей s_поп, причем ширина каждого резца равна ширине обрабатываемой ступени. Эта схема может быть использована при обработке коротких цилиндрических, конических и фасонных участков детали.

На точность обработки на многорезцовых станках оказывают влияние погрешность взаимного расположе­ния резцов в наладке, неравномерный износ их и неоди­наковое отжатие элементов технологической системы вследствие разновременного вступления резцов в работу.

На многорезцовых станках при предварительной об­работке достигают 4-5-го классов точности, а при чи­стовой - 4-го класса. Точность размеров по длине вы­держивается - по 4-5-му классам.

Схема обработки ступенчатого вала на многорезцо­вом полуавтомате приведена на рис. 1.28. Вначале осуще­ствляют черновую обработку одного конца вала (рис. 1.28, а), а затем другого (рис. 1.28, б). Чистовую об­работку производят в той же последовательности. Как видно из схемы, длина участков, на которых работают проходные резцы, одинаковы.

По производительности многорезцовая обработка не всегда имеет преимущество перед обработкой на гидро­копировальных полуавтоматах. Это объясняется боль­шими затратами подготовительно-заключительного вре­мени и времени на техническое обслуживание многорезцовых станков, а также тем, что режимы резания на гид­рокопировальных станках выше, чем на многорезцовых. В промышленности находят применение гидрокопиро­вальные токарные полуавтоматы моделей 1712, 1722, 1732, 1732А и 1732Б. Они предназначены для обработки в центрах сложных фасонных, конусных и ступенчатых деталей методом копирования. Копировальный суппорт снабжен гидравлическим следящим устройством, позво­ляющим воспроизводить форму детали по эталону или шаблону. Два подрезных суппорта служат для прорезания канавок, отрезания прибыли и подрезания торцов. Рабочая подача суппортов, ускоренный подвод и отвод их, а также перемещение и закрепление пиноли задней бабки осуществляются с помощью гидросистемы.

Небольшое количество резцов и простота установки копира дают возможность в 2-3 раза сократить время наладки и подналадки полуавтоматов по сравнению с наладкой многорезцовых станков.

На выпускаемых моделях гидрокопировальных полу­автоматов обрабатывают детали диаметром до 320 мм и длиной до 1250 и до 1600 мм .

На гидрокопировальных станках новейших моделей черновую обработку можно осуществлять с помощью многорезцового суппорта, а чистовую – однорезцового копировального суппорта, причем при закреплении де­тали торцовым поводком обработку можно вести с одной установки. Некоторые модели имеют несколько (до пяти) независимо перемещающихся копировальных суп­портов, что значительно повышает производительность станка.

При установке на токарно-копировальных полуавто­матах специальных копирных барабанов можно произ­водить многопроходную обработку.

На токарно-копировальных полуавтоматах дости­гаются более высокие классы точности обработки (0,05— 0,06 мм ) и чистоты, чем на многорезцовых станках,

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 463; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!