- •Раздел 1. Основы взаимозаменяемости в машиностроении
- •1. Взаимозаменяемость в машиностроении
- •1.1. Понятие о взаимозаменяемости и ее виды
- •2.1. Понятия о размерах, отклонениях, допусках и посадках
- •2.2. Обозначение посадок и предельных отклонений
- •3. Единая система допусков и посадок
- •3.1. Принципы построения Единой Системы Допусков
- •3.2. Система допусков и посадок гладких цилиндрических сопряжений
- •4. Система нормирования и обозначения шероховатости поверхности
- •4.1. Параметры шероховатости
- •4.2. Обозначение шероховатости поверхности на чертежах
- •4.3. Контроль гладких цилиндрических деталей калибрами
- •4.3.1. Назначение и классификация калибров
- •4.3.2. Допуски калибров
- •4.3.3. Расчет исполнительных размеров калибров
- •4.3.4. Маркировка калибров
- •5. Допуски и посадки типовых сопряжений
- •5.1 Система допусков и посадок подшипников
- •5.1.1. Назначение и классы точности подшипников качения
- •5.1.2. Допуски и посадки подшипников качения
- •5.1.3. Выбор посадок подшипников качения
- •5.2 Взаимозаменяемость, методы и средства
- •5.2.1. Назначение и виды резьб
- •5.2.2. Основные параметры крепежных, цилиндрических резьб
- •5.2.3. Взаимозаменяемость цилиндрических резьб
- •5.2.4. Приведенный средний диаметр резьбы
- •5.2.5. Система допусков и посадок метрических резьб
- •5.2.5.1. Посадки с зазором
- •5.2.6. Степени точности резьбы
- •5.2.7. Длина свинчивания
- •5.2.8. Классы точности резьбы
- •5.2.9. Обозначение точности и посадок метрической резьбы
- •5.3. Взаимозаменяемость, методы и средства контроля шпоночных и
- •5.3.1. Допуски, посадки и контроль шпоночных соединений
- •5.3.2. Классификация шлицевых соединений
- •5.3.3. Допуски и посадки шлицевых соединений
- •5.3.4. Обозначение шлицевых соединений
- •5.3.5. Контроль точности деталей шлицевых соединений
- •Раздел II. Теоретические основы технологии
- •6. Понятия и определения в машиностроении
- •6. 1. Основные определения в машиностроении
- •6.2. Характеристика типов производств
- •7. Базирование в машиностроении
- •7.1 Основные понятия и определения
- •7.2 Классификация баз в машиностроении
- •7.3. Выбор баз и принципы базирования
- •7.4 Погрешность базирования
- •7.5. Перерасчет размеров и допусков при смене баз
- •8. Точность в машиностроении
- •8.1. Понятие точности в машиностроении
- •8.2 Погрешность от упругих деформаций технологической
- •8.2.1 Методы определения жесткости
- •8.3. Погрешность установки заготовки в приспособление
- •8.4. Погрешность настройки технологической системы
- •8.4.3. Автоматическое получение размеров на настроенных станках
- •8.5. Погрешности, возникающие от размерного износа
- •8.6 Погрешности от температурных деформаций
- •8.6.1 Тепловые деформации станка
- •8.6.2. Тепловые деформации обрабатываемых заготовок
- •8.6.3 Температурные деформации режущего инструмента
- •10. Статистические методы исследования
- •10.1 Виды погрешностей и их характеристика
- •10.2 Законы распределения погрешностей
- •10.3 Оценка точности обработки методом
- •11. Формирование качества деталей машин
- •11.1 Показатели качества поверхностей деталей машин
- •11.2 Влияние способов и условий обработки
- •11.3 Влияние шероховатости и состояния поверхности
- •11.3.1 Влияние шероховатости поверхности на
- •11.3.2 Влияние деформационного упрочнения на износостойкость
- •11.4. Технологическая наследственность
- •11.5 Технологические методы повышения качества
- •11.5.1 Дробеструйная обработка
- •11.5.2 Наклепывание бойками
- •11.5.3 Обкатывание поверхности детали шариками или роликами
- •11.5.4 Раскатывание отверстий
- •11.5.5 Обработка стальными щетками
- •11.5.6 Наклепывание поверхности ударами шариков
- •11.5.7 Алмазное выглаживание
- •Раздел III. Проектирование технологических
- •12. Классификация технологических процессов
- •12.1 Классификация технологических процессов
- •12.2 Технологическая документация
- •12.3 Концентрация и дифференциация операций
- •12.4 Структура технологических операций
- •12.5 Исходные данные для проектирования технологического
- •13.1 Технологичность конструкции детали и проработка
- •13.3. Установление маршрута механической обработки
- •13.4 Разделение технологического процесса на этапы
- •13.5 Формирование плана операций
- •13.6 Выбор технологических баз
- •13.7 Выбор оборудования, режущего и мерительного
- •14.1 Выбор метода изготовления заготовки
- •Расчет себестоимости изготовления детали по вариантам
- •14.2 Расчет припусков на механическую обработку
- •14.2.1. Методы определения припусков
- •14.2.2 Расчет максимального припуска
- •14.3 Расчет межоперационных размеров
- •15.1 Расчет режимов резания при обработке детали
- •15.2 Нормирование технологического процесса
- •15.2.1 Задачи и методы нормирования
- •15.2.2 Классификация затрат рабочего времени
- •15.2.3 Структура нормы времени
- •15.2.4 Особенности нормирования многоинструментальной
- •16 Документирование технологических
- •16.1. Общие указания по разработке технологических процессов
- •Виды и комплектность технологических документов при разработке техпроцесса сборки (гост 3. 111983 и гост 3. 112184)
- •Виды и комплектность технологических документов при разработке техпроцесса изготовления детали (гост 3. 111983 и гост3. 112184)
- •Содержание граф основной надписи карт технологического процесса
- •16.2. Оформление технологических карт
- •16.2.1. Оформление маршрутной карты
- •16.2.2. Оформление операционной карты
- •16.2.3. Оформление карты эскизов
- •16.2.4. Оформление карты технического контроля
- •16.2.5. Оформление технологического процесса
- •16.3. Унификация технологических процессов
- •16.4. Типизация технологических процессов
- •16.5 Проектирование групповых технологических процессов
- •16.5.1. Последовательность проектирования группового технологического процесса
- •16.6 Стандартизация технологических процессов
- •Раздел IV. Методы обработки типовых
- •Обработка цилиндрических поверхностей
- •17.1 Обработка наружных цилиндрических поверхностей
- •17.2 Обработка внутренних поверхностей
- •18 Обработка плоских поверхностей
- •18.1 Фрезерование плоских поверхностей
- •18.2 Фрезерование пазов, канавок и уступов
- •18.2.1 Обработка шпоночных канавок
- •18.2.2 Обработка шлицевых поверхностей
- •19.1 Обработка фасонных поверхностей
- •19.1.1 Обработка фасонных поверхностей точением, растачиванием
- •19.1.2 Растачивание и сверление фасонных поверхностей
- •19.1.3 Обработка фасонных поверхностей фрезерованием
- •19.1.4 Обработка фасонных поверхностей шлифованием
- •Отделочная обработка
- •Шлифование поверхностей
- •20.1.1. Шлифование деталей типа тел вращения
- •20.1.2 Шлифование плоских поверхностей
- •20.2 Хонингование отверстий
- •20.3 Притирка и суперфиниширование
- •20.4 Электроэрозионная обработка
- •20.5. Ультразвуковая обработка деталей
- •Раздел V. Технология производства типовых
- •21. Технология производства валов
- •21.1 Конструктивные разновидности валов
- •21.2 Технические требования и заготовки для валов
- •21.3 Технология обработки валов
- •21.2. Технология производства втулок и дисков
- •21.2.1 Конструктивные разновидности втулок и дисков
- •21.2.2 Технические условия и заготовки для втулок и дисков
- •21.2.3 Технология обработки втулок и дисков
- •22. Технология производства деталей
- •22.1 Конструктивные разновидности деталей
- •22.1.2 Технические условия и заготовки для изготовления
- •22.1.3 Технология обработки рычагов
- •22.2 Технология производства зубчатых колес
- •22.2.1 Конструктивные разновидности зубчатых колес
- •22.2.2 Требования к зубчатым колесам, материалы
- •22.2..3 Основные этапы обработки зубчатых колес
- •22.2.4 Методы нарезания зубьев
- •22.2.5 Отделка зубчатых колес
- •23. Технология производства корпусных
- •23.1 Виды корпусов и материалы для их изготовления
- •23.1.2 Технические требования и заготовки для
- •23.1.3 Технология обработки корпусных деталей
- •23.1.3.1 Базирование корпусных деталей
- •23.1.3.2 Технология обработки корпусных деталей
- •24. Технология обработки заготовок
- •24.1 Основные сведения о станках с программным
- •24.2 Классификация станков с программным управлением
- •24.3 Классификация и виды промышленных роботов
- •24.4 Технологические возможности станков с чпу
- •24.5 Особенности достижения точности и выбор баз
- •24.6 Выбор режущего, вспомогательного инструментов
- •Раздел VI. Технологические процессы
- •25. Структурные компоненты сборки машин
- •25.1. Классификация сборочных работ
- •25 .2. Организационные формы сборки
- •25.3 Расчеты сборочных размерных цепей
- •25.3.1 Метод групповой взаимозаменяемости
- •Где ∆max и ∆min — наибольший и наименьший зазоры соединения.
- •25.3.2 Методы пригонки и регулирования
- •26. Проектирование технологических
- •26.1. Структура и содержание технологического процесса
- •26.2. Установление последовательности сборочных
- •26.3. Сборочные работы в крупном машиностроении
- •26.4. Нормирование сборочных работ
- •26.4.1 Основные показатели процесса сборки изделий
- •26.4.2 Испытания машин
18 Обработка плоских поверхностей
18.1 Фрезерование плоских поверхностей
Процесс фрезерования основан на сочетании главного движения – вращения фрезы и поступательного движения — перемещения заготовки. При фрезеровании используют специальное оборудование и технологическую оснастку.
По классификации металлорежущего оборудования фрезерные станки относятся к шестой группе, которая разделяется на десять типов. Нулевой тип – резервный, к первому относят вертикально-фрезерные консольные станки, ко второму типу – копировальные и гравировальные, к пятому — вертикально-фрезерные бесконсольные, к шестому – продольные, к седьмому – консольные широкоуниверсальные, к восьмому – горизонтально-фрезерные консольные, к девятому – разные.
Обычно фрезерование предполагает относительно большие силы резания, резко изменяющиеся по величине, поэтому к жесткости оборудования предъявляют повышенные требования.
На фрезерных станках можно обрабатывать плоскости и тела вращения, резьбы, фасонные криволинейные, винтовые поверхности, прорезать, отрезать заготовки, подрезать торцы, и выполнять различные другие операции различной сложности.
Существуют понятия разрезание, отрезание, прорезание и подрезание заготовок. Разрезают обычно прокат, (абразивными кругами, ножовками) на фрезерно-отрезных станках, разрезку проводят дисковыми пилами, оснащенными твердосплавными пластинами.
Затем от частей, разрезанного проката на универсально-фрезерных станках, отрезают заготовки нужного размера для конкретных деталей. В этих заготовках прорезают канавки, пазы и др.
Для этих операций при фрезеровании используют прорезные и отрезные фрезы. Уступы, пазы и проушины обрабатывают дисковыми или кольцевыми фрезами.
Подрезание торцов заготовок (валов) обычно сопровождается их зацентровкой на фрезерно-центровальных станках, позволяющих при одном ус- танове произвести обработку торцов и зацентровку.
Продольные фрезерно-расточные станки предназначены для фрезерования, расточки, сверления, резьбо-нарезания и других работ. Фрезерные станки позволяют, в частности, проводить последовательную обработку отверстий, резьбового профиля, торцевых поверхностей и канавок.
Различают консольные и бесконсольные станки.
У консольных станков стол расположен на подъемном кронштейне (консоли), а у бесконсольных, стол перемещается на неподвижной станине.
К оборудованию непрерывного действия относятся карусельные и барабанные станки.
а б
в
Вертикально-фрезерные, горизонтально-фрезерные и продольно-фрезерные станки можно отнести к универсальному оборудованию; шлице-фре- зерные, карусельно-фрезерные, копировально-фрезерные – к специализированному оборудованию.
Фрезерные станки с ЧПУ обычно оснащены дискретной системой, которая задает размеры по координатам в пределах 0,01 мм и инструментальным магазином с 6-24 инструментами.
Станки с ЧПУ изготавливают с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя, консольные и бесконсольные – с одновременным уп-равлением по трем координатам.
На фрезерных станках с ЧПУ обработку можно вести как при попутной, так и при встречной подаче. Автоматическая смена инструмента и изменение скорости вращения шпинделя, наличие возможностей наряду с фрезерованием проводить сверление, зенкерование, развертывание и растачивание значительно расширяют технологические возможности таких станков.
Основой технологической оснасткой является инструмент.
Фреза – лезвийный инструмент с вращательным главным движением резания без изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого совпадает с осью вращения.
По технологическому признаку фрезы разделяют для обработки плоскостей, шлицев, шпонок, зубчатых, резьбовых, фасонных поверхностей, тел вращения и др.
По конструктивным признакам фрезы отличаются расположением зубьев (торцевые, дисковые, угловые и др.), т. е. режущие зубья могут быть расположены на цилиндрической или торцевой поверхности фрезы; направлением зубьев (прямые, наклонные, винтовые и др.); конструкцией зубьев (острозаточенные, затылованные); конструкцией корпуса (цельные, сборные и др.); способом крепления (насадные, концевые и др.) и материалом режущей части фрезы.
Большое распространение получили концевые фрезы, обладающие широкими технологическими возможностями. Они могут иметь сложную форму рабочего профиля, что позволяет обрабатывать ими различные поверх-
ности (рис. 18.2). Форма рабочей поверхности концевых борфрез бывает цилиндрической (рис. 18.2, а, б, в), цилиндрической закругленной (рис. 18.2, г), шаровой (рис. 18.2, д), конической (рис. 18.2, е, ж, з), факелообразной закругленной (рис. 18.2, и), факелообразной острой (рис. 18.2, к) и овальной (рис. 18.2, л, м).
Названные фрезы выполняют как со стружколомами, так и без них. Угол заострения конических фрез в большинстве случаев составляет 14°, 25°, 30°, 45°, 60° или 90°.
Концевые борфрезы обычно применяют при обработке плоских поверхностей, галтелей, непрямолинейных сварных швов, фасок, сложных профилей и криволинейных профилей в сложнодоступных местах.
д е ж з
и
к л м
Рис. 18.2. Формы рабочего профиля концевых фрез
При снятии больших припусков, а, следовательно, повышении нагрузок на инструмент применение борфрез нецелесообразно, в этом случае исполь-
зуют цельные или сборные концевые фрезы. Концевые фрезы можно изготавливать целиком из быстрорежущей стали или из твердого сплава, с напайными винтовыми или закругленными пластинами. Такие фрезы могут работать с подачей в радиальном или осевом и радиальном направлениях. Широкое применение приобретают концевые фрезы с механическим креплением неперетачиваемых пластин, например, для снятия фасок. Твердо-
сплавные неперетачиваемые пластины на концевых фрезах могут иметь различную форму, например круглую или закругленную, такие фрезы целесообразно использовать для работы по копиру.
Режущие элементы дисковых фрез расположены на внешней цилиндрической поверхности или торцевых поверхностях. Они предназначены для обработки канавок, пазов и других углублений (рис. 18.3).
Рис. 18.3. Схемы дисковых трехсторонних фрез:
а – прямозубая фреза; б— фреза с разнонаправленными зубьями;
в — обработка паза фрезой с разнонаправленными зубьями
Выпускают односторонние, двусторонние и трехсторонние дисковые фрезы, т. е. режущие кромки на них располагаются соответственно только на цилиндрической (односторонние), на цилиндрической части и на, одном из торцов (двусторонние), на цилиндрической части и обоих торцах (трехсторонние). Твердосплавные режущие элементы закрепляются в корпусе фрезы механическим способом.
Обработку поверхностей фрезерованием проводят не только на специальных фрезерных станках, но и на других видах оборудования.
Торцевое фрезерование в основном обеспечивает многостороннюю обработку плоскостей корпусных заготовок. В торцевых фрезах соотношение рабочего диаметра к его длине равно 4:6. Стандартные фрезы имеют диаметр от 60 до 600 мм, что позволяет проводить обработку значительных по ширине плоскостей заготовок за одни проход.
Торцевые фрезерные головки изготавливают со смежными режущими элементами из быстрорежущей стали, твердого сплава или минералокерамики. Крепление режущих элементов осуществляется различными способами. Наиболее простое и надежное крепление обеспечивается при установке неперетачиваемых пластин. Принципиальным отличием способов крепления можно считать наличие или отсутствие системы регулирования положения режущих элементов на корпусе инструмента (рис. 18.4, а). Нерегулируемые системы режущих элементов выполняют по модульному принципу (рис. 18.4, б).
Современное машиностроительное производство требует высокой производительности и хорошего качества обработки при снижении количества операций. Это можно достигнуть применением комбинированного инструмента (например, фреза – зенкер).
В то же время необходимо уменьшать время на наладку инструмента, что достигается путем обработки заготовок набором фрез, и позволяет обеспечить допуск на заданную ширину обработки в пределах ±0,025 мм.
Конструкция механического крепления пластин должна обеспечивать высокую точность и долговечность корпуса, жесткое и беззазорное крепление пластин, создавая условия беспрепятственного схода стружки, легкую и быструю их смену.
а — схема регулируемой конструкции; б — модульной конструкции
При оценке процесса фрезерования требуется учитывать направление вращения фрезы и подачи, распределение усилий резания и режимов обработки. Торцевые фрезы с винтовыми твердосплавными механически жестко закрепленными четырехгранными неперетачиваемыми пластинами обеспечивают фрезерование чугуна со скоростью 1 ...2 м/с и подачей от 1 до 0,6 мм/зуб.
В последнее время все более широкое применение находит процесс вихревого фрезерования валов и резьб. При вихревом фрезеровании инструмент устанавливается в кольцеобразной державке, которая закрепляется в специальном роторном устройстве и совершает вращательное движение. Режущие кромки инструмента направлены внутрь державки. Подача может производиться параллельно оси вращения вихревого контура, в радиальном направлении и по окружности. Обычно подача осуществляется в радиальном направлении.
Применение дисковых фрез, оснащенных твердосплавными пластинами, не имеет принципиальных отличий по конструкции от обычного инструмента (кроме того, что режущие кромки инструмента направлены внутрь). При изготовлении коленчатых валов вместо токарной обработки перед шлифованием возможно применение вихревого фрезерования коренных и шатунных шеек.
При круглом наружном фрезеровании фреза имеет форму диска диаметром 600... 1100 мм, на котором по внешней стороне размещены твердосплавные неперетачиваемые пластины. При обработке шейки коленчатого вала фреза, вращаясь, подается до момента достижения заданного размера, затем начинает вращаться вал, за одни оборот которого происходит фрезерование его шейки (рис. 18.5). Главное движение совершает фреза.
Следует учитывать, что профиль фрезы соответствует негативной форме шейки коленчатого вала, следовательно, этот инструмент может быть использован для конкретного размера вала. При вихревом фрезеровании вал не
Рис. 18.5. Схема наружного фрезерования Рис. 18.6.Схема вихревого фрезерования
вала: 1 — обрабатываемая шейка вала; вала: 1 – фреза; 2 – обрабатываемая шейка
2 — фреза вала
вращается и главное (вращательное) движение выполняет инструмент (рис. 18.6).
Во время обработки фреза эксцентрично вращается, совершая планетарное движение вокруг неподвижной шейки вала. Вихревое фрезерование по
сравнению с наружным имеет большую производительность, обеспечивает плавность работы и стойкость инструмента.
Фрезерование цилиндрическими фрезами можно выполнять в условиях, когда их вращение и направление подачи совпадают (попутное фрезерование). В этом случае толщина срезаемого слоя постепенно уменьшается от hmax до нуля (рис. 18.7, а). Если фреза вращается против направления подачи (встречное фрезерование), то толщина среза увеличивается от нуля до hmax (рис. 18.7, б).
При фрезеровании большое влияние на точность обработки оказывают силы резания. При работе прямозубой цилиндрической фрезой равнодейcт- вующую силу резания R можно разложить на окружную (тангенциальную) Р: и радиальную Ру составляющие. Окружная сила оказывает влияние на эффективную мощность резания. Радиальная составляющая отжимает фрезу от заготовки.
Рис. 18.7. Схемы резания при цилиндрическом фрезеровании:
а — попутное фрезерование; б — встречное фрезерование
Равнодействующую силу R можно разложить также на две взаимно-перпендикулярные составляющие — горизонтальную Ph и вертикальную Рv.
Горизонтальная составляющая сила оказывает влияние на механизм крепления заготовки и подачи стола. При встречном фрезеровании она наоборот стремится отжать (приподнять) заготовку и стол станка (рис. 18.7, б). При попутном фрезеровании вертикальная составляющая сила прижимает заготовку и стол к направляющим станка (рис. 18.7, а).
Одной из особенностей фрезерования является то, что зуб фрезы воспринимает ударную нагрузку, срезает неравномерный слой стружки, находясь в контакте с обрабатываемой заготовкой сотые доли секунды. Необходимо создавать условия резания такими, чтобы в работе находилось одновременно несколько зубьев, тогда вход и выход зубьев не будет сопровождаться значительными колебаниями усилий резания, что позволит повысить качество обработанной поверхности и стойкость инструмента. Винтовое расположение зубьев способствует обеспечению равномерной и более плавной работы фрезы.