8 Обработка заготовок деталей типа станин

Станины, колонны, стойки, столы, поперечины и другие детали, предназначенные для соединения и координации взаимного положения основных узлов машины, называют базовыми. Для этих деталей характерно наличие одной или нескольких поверхностей, служащих для установки этой детали и прикрепления связанных с ней узлов.

Точность станины зависит от точности направляющих, так как они определяют траекторию движения режущей кромки инструмента. Техническими условиями предусматриваются следующие требования: 1) непрямолинейность направляющих не более 0,01— 0,05 мм на длине 1000 мм в зависимости от назначения станины; 2) непараллельность направляющих не более 0,01—0,05 мм на длине 1000 мм; 3) неперпендикулярность поверхностей 0,02— 0,1 мм на длине 1000 мм; 4) шероховатость поверхностей направляющих должна быть Ra = 0,4-0,8 мкм. Направляющие базовых деталей высокопрецизионных станков изготовляют по более жестким допускам: непрямолинейность не должна превышать 0,002 мм на длине 1000 мм, а шероховатость их поверхностей должна быть Ra =- 0,025 мкм. Заготовками для станин большей частью служат отливки из чугуна СЧ 15-32 и СЧ 21-40. Реже применяют отливки из легированного чугуна, в частности из магниевого чугуна ВЧ 40-10 и др. Иногда используют станины сварных конструкций, а также станины с привернутыми направляющими. Станины тяжелых станков часто изготовляют составными.

Технологическая последовательность обработки станин для всех видов производства принципиально одинакова и заключается в следующем: черновая и чистовая обработка поверхностей, обработка отверстий под крепежные детали, отделочная обработка направляющих.

Наклонные поверхности относительно небольшой ширины после прорезания канавки целесообразно строгать фасонными резцами; наклонные поверхности больших размеров обрабатывают обычными резцами. При черновом строгании применяют многорезцовые блоки и несколько суппортов.

Черновое фрезерование станин в 2—3 раза производительнее строгания. В крупносерийном производстве широко используют специальные многошпиндельные продольно-фрезерные станки для одновременной (параллельной) обработки многих поверхностей с использованием наборов фрез, оснащенных пластинками из твердых сплавов. Такая концентрация операций позволяет обработать все плоские поверхности станины на двух-трех специальных станках.

Старение (естественное или искусственное) станин повышенной точности используют после их черновой обработки для снятия остаточных напряжений, возникающих при литье и черновой обработке резанием, и стабилизации геометрической формы и размеров. Искусственное старение станин (нагрев до 460—600° С и выдерживание в течение 4—12 ч) требует специальных термических установок; поэтому широко применяется естественное старение. Эффективность естественного старения отливок, не подвергнутых обработке резанием, невысока. За год старения отливки остаточные напряжения снимаются примерно на 15—25%. После чернового фрезерования деформирование станины токарного станка в основном прекращается при ее остывании до температуры окружающей среды. Продолжительность остывания станины составляет 5—6 ч.

Чистовую обработку направляющих станин производят темп же методами (строганием или фрезерованием), что и черновую, но при других режимах резания. Чистовое строгание по трудоемкости более чем в 1,5 раза превышает черновое. Чистовое строгание выполняют за два и более ходов при одном установе заготовки на станке. Чистовую обработку поверхностей станин в крупносерийном производстве выполняют на многошпиндельных продольно-фрезерных станках. Отдельные поверхности станины, недоступные для обработки фрезерованием, подвергают строганию

Отделочная обработка направляющих станин осуществляется тонким строганием, тонким фрезерованием, протягиванием, шлифованием торцом или периферией круга и шабрением. Выбор способа отделки направляющих зависит от размеров деталей и технических условий, а также от масштаба производства. Тонкое строгание без охлаждения и с охлаждением керосином производят на выверенных продольно-строгальных станках, обладающих достаточной жесткостью. Эти станки периодически проверяют: непрямолинейность направляющих станка должна быть примерно в 2 раза меньше, чем неирямолинейность заготовки. При таком строгании режущая кромка широкого резца, оснащенного пластинкой из твердого сплава В Кб или ВК8, должна быть установлена параллельно поверхности заготовки. Тонкое строгание осуществляют за два хода. При предварительном ходе устраняют погрешности предшествующей обработки, и потому большую часть припуска срезают при этом ходе. Для окончательного хода не следует оставлять очень тонкую стружку, так как при строгании на глубину менее 0,03 мм I могут возникнуть вибрации.

Тонкое фрезерование инструментом, оснащенным пластинкой из твердого сплава, эффективно используют для отделочной обработки прямолинейных направляющих простого профиля. Этот процесс особенно эффективен при одновременном фрезеровании нескольких поверхностей четырьмя фрезерными головками на продольно-фрезерных станках повышенной жесткости.

Наружное протягивание, применяемое при обработке плоских поверхностей, может найти применение при отделке станин.

Шабрение длительное время было единственным методом отделочной обработки направляющих и установочных поверхностей. Шабрением можно получить высокую точность (непрямолинейность и неплоскосткость 0,002 мм на длине 1000 мм при 30 пятнах на площади 25 х 25 мм). Шабрение используют для отделочной обработки: направляющих особо точных станков, направляющих крупных станин, которые нельзя обработать на отделочных станках, поверхностей, конструктивные особенности которых не позволяют производить отделочную обработку.

Шлифование является наиболее производительным методом отделки направляющих станин, обеспечивающим получение высокой точности и малой шероховатости поверхности. Этот метод отделочной обработки имеет наибольшее распространение. Трудоемкость обработки направляющих станин шлифованием в 4—5 раз меньше, чем шабрением.

Для получения необходимой выпуклости направляющих (0,02 мм на 1000 мм после остывания обработанной станины) шлифование направляющих торцом круга осуществляют на продольно-шлифовальном станке, применяя искусственную деформацию обрабатываемой станины аналогично тому, как было описано для операции чистового фрезерования. Универсальные станки для торцового шлифования направляющих имеют две шлифовальные головки, что позволяет шлифовать одновременно несколько поверхностей направляющих.

Упрочнение направляющих применяют для повышения их износостойкости; оно осуществляется пластическим деформированием и поверхностной закалкой.

Чистовую отделку направляющих станков осуществляют прикатыванием предварительно простроганной или шлифованной поверхности. Прикатывание с охлаждением керосином производя за две операции: сначала широким накатником по всему профилю направляющих с целью уменьшения волнистости, затем направляющие подвергают обкатке роликом. В резцедержателе продольно-строгального станка вместо резца устанавливают ролик, изготовленный из стали и закаленный до твердости HRC 62—64; скорость прикатывания 40—50 м/мин; подача 1,5—2 мм/дв. ход

Контроль направляющих станин станков средних размеров общего назначения можно производить по уровню или контрольной линейке. Направляющие станин контролируют накладыванием [линейки, покрытой краской, контрольной линейкой и щупом.