2.3. Обработка основных отверстий в корпусных деталях, инструмент, оборудование.

Обработку основных отверстий выполняют на горизонтально-расточных, координатно-расточных, сверлильных, агрегатных и многоцелевых станках. При обработке используют различный режущий инструмент: сверла, зенкера, резцы, расточные головки, расточные пластины, развертки.

Сверла применяют для получения отверстий в сплошном материале. Отверстия диаметром более 25 мм после сверления рассверливанием. Сверлением и рассверливанием отверстий обеспечивается точность диаметра по 11, 12 квалитету. Шероховатость поверхности составляет 12-40 мкм.

Цельные и насадные зенкеры (рис. 2.15,а ;б) применяют для растачивания - зенкерования отверстий, полученных сверлением, а также в литых заготовках диаметром до 170 мм. Зенкерованием исправляют погрешности формы и расположения отверстий, полученных сверлением. Зенкерованием обеспечивается точность диаметра по 10 квалитету. Шероховатость поверхности составляет 2,5 - 5 мкм.

Расточные резцы с твердосплавными пластинами применяют для черновой и чистовой обработки. Достоинством резцов является их простота и универсальность. За счет регулировки вылета резца на оправке — борштанге можно получать отверстия разного диаметра, что важно в условиях мелкосерийного производства, когда не всегда имеется мерный инструмент. Для получения точных отверстий используют регулировку вылета резца с помощью микрометрических винтов. Растачивание резцами лучше, чем любой другой метод обеспечивает прямолинейность оси и соосность отверстий. Чистовым растачиванием обеспечивается точность диаметра по 9 квалитету. Шероховатость поверхности составляет 2,5...5 мкм. Растачивание можно выполнять двумя резцами одновременно. При этом уменьшается изгиб борштанги, т.к. радиальные силы резания направлены навстречу друг другу. Для черновой обработки отверстий в литых заготовках диаметром более 100 мм применяют многорезцовые расточные головки с твердосплавными пластинами. Перестановкой пластин можно изменять диаметр отверстия на 10 - 20 мм. Головки могут быть цельными или разъемными. Последние можно перемещать вдоль борштанги и закреплять в любом месте.

Развертывание отверстий является основным методом чистовой обработки, которым обеспечивается 6-9 квалитет. Шероховатость поверхности составляет 0,63 - 1,25 мкм. Развертывание применяют после сверления, зенкерования или растачивания. Развертки могут быть цельными или насадными с пластинами из быстрорежущей стали или твердого сплава. Развертка является калибрующим инструментом. Ее применение обеспечивает высокую точность только при совмещении осей развертки и отверстия. Для этого ис­пользуют плавающие патроны и оправки (рис. 2.16, а). Для отверстий диаметром более 25 мм применяются самоцентрирующиеся развертки с плавающими пластинами (рис. 2.16, б).

Рис. 2.16 Средства совмещения осей развертки и отверстия а – плавающая оправка; б – самоцентрирующаяся развертка

Для чистовой обработки отверстий применяют расточные блоки с плавающими пластинами из быстрорежущей стали или с напайками из твердого сплава. Блок свободно устанавливается в паз оправки с возможностью перемеще­ния в радиальном направлении и самоценрируется по отверстию аналогично пластинам развертки на рис. 2.16, б.

В серийном производстве широко применяют комбинированный инструмент (рис. 2.17).

Рис. 2.17 Комбинированный инструмент для обработки отверстий а – сверло-развертка; б – сверло-зенкер-развертка

При этом осуществляются различные виды черновой и чистовой обработки одной или нескольких поверхностей: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, подрезка торцев. Это повышает производительность, точность обработки и сокращает номенклатуру режущего инструмента.

Горизонтально-расточные станки являются основным оборудованием для получения отверстий. Компоновка этого станка представлена на рис. 2.18.

Рис 2.18 Компоновка горизонтально-расточного станка 1 – шпиндельная бабка; 2 – поворотный стол; 3 - стойка

Движение подачи по координате Z осуществляется шпиндельной бабкой 1, которая имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении вдоль стойки 3 по координате Y. Поворотный стол 2 имеет перемещение в поперечном направлении по координате X. Движение резания осуществляется вращением. На этих станках можно выполнять различные виды обработки, в том числе фрезерование, (рис. 2.19).

Точность расположения основных отверстий относительно технологических баз и точность межосевых расстояний при растачивании основных отверстий на горизонтально-расточных станках достигается одним из следующих способов: по разметке, методом пробных ходов, координатным методом и с помощью кондукторов.

При обработке по разметке кернением намечают центр отверстия и циркулем проводят окружность. Затем совмещают ось шпинделя с центром будущего-отверстия, которое затем обрабатывается различньм инструментом. Указанным методом обеспечивается точность в пределах 0,05 мм.

При обработке методом пробных ходов отверстия размечают и предварительно обрабатывают по 7 квалитету с некоторым припуском по диаметру. В отверстия вставляют оправки-калибры и измеряют положение отверстий относительно баз, а также межосевые расстояния. Затем отверстия растачивают снова, учитывая результаты замеров в виде поправок в положение шпинделя. Повторное растачивание производится в размер или с припуском для следующей корректировки положения отверстий с помощью оправок-калибров. Точность положения отверстий достигает 0,02 мм.

Рис. 2.19 Схемы обработки различных поверхностей на горизонтально-расточном станке - сверление, развертывание, нарезание резьбы метчиком, зенкерование (схемы а, I. II, III, IV соответственно): - фрезерование (схема б-I) цилиндрической, торцовой (схема б-II), концевой (схема б-III), угловой (схема б-IV) фрезами; - растачивание: сквозных отверстий (схема в-I), с подрезкой торца (схема в-II), подрезка торца (схема в-III), получение конической поверхности (схема в-IV);

- обработка различных поверхностей с использованием дополнительных приспособлений:

горизонтальных плоскостей с помощью угловой фрезерной головки (схема г-I); взаимно перпендикулярных плоскостей с помощью поворотной (на 90°) фрезерной головки (схема г-II); наружной поверхности, торца и кольцевой канавки с помощью планшайбы с радиально перемещаемой ползушкой (схема г-III)

При координатном методе обработки отверстий выбирают систему координат, которая совпадает с технологическими базами. При настройке станка ось шпинделя совмещают с началом системы координат. Затем последовательно при растачивании отверстий шпиндель устанавливают в требуемое положение перемещением стола станка по координате X, а шпиндельной бабки по координате Y с помощью лимбов станка. Точность установки по лимбам составляет 0,08-0,2 мм.

Для повышения точности обработки установку стола и шпиндельной бабки производят по индикатору с использованием концевых мер. В данном случае стол и бабку в необходимое положение предварительно устанавливают по лимбу. Затем на специальную опору кладут концевую меру и по индикатору выводят стол и бабку на более точную позицию (рис. 2.20). Это позволяет повысить точность позиционирования шпинделя до 0,04 - 0,06 мм. Вышеуказанные методы достаточно трудоемки и применяются в мелкосерийном производстве. Современные горизонтально-расточные станки оснащены оптическими системами отсчета перемещений с ценой деления 0,01 мм, что позволяет быстро устанавливать шпиндель станка в требуемое положение. В последние десятилетия в мелкосерийном производстве широко используются станки с числовым программным управлением (ЧПУ), в которых установка шпинделя и стола осуществляется за счет управления электроприводом по программе, записанной на бумажном или магнитном носителе. Точность установки составляет ± 0,02 мм. Большое распространение получили станки с автоматической сменой инструмента (рис. 2.22).

Магазины этих станков содержат большой набор разнообразных инструментов (до 100 штук). Такие станки работают в автоматическом режиме. Извлечение необходимого инструмента из магазина, снятие и закрепление его в шпинделе, а также перемещение стола и бабки в рабочую позицию на этих станках осуществляется без участия обслуживающего персонала.

При обработке отверстий в серийном и массовом производстве широко применяются кондукторы. Простейшим кондуктором является листовой шаблон толщиной 10-12 мм, который накладывают на корпусную деталь или устанавливают перед ней на столе станка. При обработке ось шпинделя станка совмещают с осями отверстий в шаблоне. Точность линейных размеров при этом методе достигает 0,08...0,2мм. В крупносерийном производстве используют более сложные кондукторы в виде специальных приспособлений. Эти кондукторы имеют точно расположенные отверстия в виде кондукторных втулок, установленных на опорах. Кондуктор закрепляется на столе станка. Кондукторные втулки могут устанавливаться до отверстия, за ним, до и после отверстия или создавать двойное переднее направление борштанги.

Рис. 2.21 Способы установки борштанги в кондукторных втулках при растачивании отверстий а – с передним направлением; б – с задним направлением; в – с передним и задним направлениями; г – с двойным передним направлением

1 – заготовка; 2 – элементы приспособления

В двух первых случаях (рис.2.21,а;б) необходимо обеспечить соосность шпинделя и втулки, а борштанга должна быть жестко соединена со шпинделем. В третьем и четвертом варианте (рис.2.21,в;г) допускается несовпадение осей борштанги и втулки в пределах 1 - 2 мм. При этом борштанга шарнирно соединяется со шпинделем. При таком соединении точность расположения отверстий не зависит от точности станка, а определяется точностью приспособления. Точность линейных размеров при обработке по кондукторам достигает 0,08 - 0,2 мм.

Координатно-расточные станки используются для получения отверстий, к точности расположения которых предъявляются повышенные требования. Отечественная промышленность выпускает координатно-расточные станки с вертикальной осью шпинделя. На этих станках можно выполнять те же опера­ции, как и на горизонтально-расточных. Станки можно использовать в качест­ве измерительных машин для контроля линейных и угловых размеров, а также производить разметку, поверхностей. Станки оснащены оптическими системами отсчета перемещений с точностью позиционирования в пределах 1 мкм.

Агрегатно-расточные станки применяются в крупносерийном и массовом производстве для одновременной обработки нескольких отверстий в корпусных деталях. Эти станки создаются из унифицированных узлов: силовых головок, столов, стоек и пр. Станки могут иметь различные компоновки с горизонтальным, наклонным или вертикальным расположением шпинделей.

Столы станков могут быть неподвижными, барабанными или поворотными. На агрегатных станках выполняются практически те же операции, что и на горизонтально-расточных, при одновременной обработке нескольких отверстий. Агрегатные станки являются специальными и создаются для обработки определенного вида заготовок, производимых в большом количестве. Поэтому применение этих станков требует экономического обоснования.

Многоцелевые станки (МЦС) предназначены для выполнения большого количества операций без переустановки обрабатываемых деталей и широко применяются в мелкосерийном производстве. Эти станки оснащены системами с ЧПУ и устройствами для автоматической смены инструмента - магазинами. На МЦС выполняют те же операции, что и на расточных станках. Однако применение ЧПУ дает возможность вести обработку не только цилиндрических отверстий, но и отверстий с более сложной конфигурацией. Использование МЦС обеспечивает точность обработки линейных размеров по 6-7 квалитету. МЦС выпускаются с горизонтальным и вертикальным шпинделем.

Станок имеет горизонтальный выдвижной шпиндель 1. Шпиндельная бабка 2 перемещается по вертикальным направляющим стойки 3. Продольный стол 4 перемещается в горизонтальном направлении перпендикулярно оси шпинделя. На этом столе имеется круглый поворотный стол 5. В устройство для автоматической смены инструмента входит магазин 6 и автооператор 7. Поворотная платформа 8 служит для установки в приспособлении-спутнике очередной заготовки.