Обработка отверстий

В деталях машин отверстия бывают цилиндрические, ступенчатые, конические, фасонные. Отверстия могут быть открытыми с двух сторон или с одной стороны (глухие). Их обрабатывают лезвийными и абразивными инструментами и физико-химическими методами. Лезвийным инструментом отверстия можно сверлить, зенкеровать, развертывать, растачивать, протягивать. Абразивным инструментом – шлифовать, хонинговать, полировать, притирать.

В процессе обработки отверстий в труднообрабатываемых материалах (твердые сплавы, стекло, керамика и др.), а также при получении отверстий малых диаметров применяют следующие физико-химические методы обработки: ультразвуковой, светолучевой, электронно-лучевой, электроэрозионный, электрохимический.

Обработка отверстий без снятия стружки выполняется путем поверхностно-пластического деформирования с применением операций: алмазное выглаживание, раскатка шариками или роликами, прошивка дорном или калиброванными шариками. Отверстия в деталях из листового материала чаще всего пробивают в вырубных штампах.

Обработка отверстий лезвийным инструментом. Сверление − распространенный способ обработки глухих и сквозных отверстий в сплошном материале с точностью до 12 −13-го квалитета и шероховатость = 10 − 30 мкм.

Отверстия диаметром больше 30 мм сверлят за два перехода, сначала сверлом меньшего размера, затем – требуемого диаметра.

Различают два метода сверления: с вращающимся сверлом (по этому принципу работают сверлильные и расточные станки) и с вращением детали (токарно-револьверные станки). Для уменьшения увода сверла производят предварительное засверливание (центрирование) коротким жестким сверлом.

Зенкерование применяют для обработки предварительно полученного отверстия литьем, прошивкой или сверлением.

Для обработки фасок в отверстиях цилиндрических и торцевых поверхностей под головки заклепок, винтов, болтов и гаек применяют зенкеры. Зенкеры, в зависимости от их назначения, делятся на спиральные, цилиндрические, конические.

Для обеспечения заданной точности и устранения увода оси инструмента применяют кондукторы.

Припуск для зенкерования примерно равен 0,1 от диаметра отверстия. Грубое зенкерование отверстий после литья обеспечивает 13-й квалитет точности, а после сверления или чернового растачивания − 11 −12-й квалитет точности, шероховатость поверхности = 10 − 25 мкм.

Развертывание − основной способ обработки отверстий в материале твердостью HRC £ 40, 6 – 5-й квалитета точности, с шероховатостью = 2,5 − 0,15 мкм.

Инструмент-развертка отличается от зенкера большим числом зубьев и меньшими углами в плане. Отверстие 7-го квалитета обрабатывается одной разверткой, а 5-го квалитета точности – двумя развертками.

Растачивание – производится на токарных, расточных, агрегатных и специальных станках.

Растачивание производится при вращении детали (токарные станки) или вращении расточной борштанги (горизонтальные, вертикальные, координатные, агрегатные и многошпиндельные станки).

В серийном производстве отверстия растачивают пластинчатыми резцами, расточными блоками и головками. Расточный блок состоит из корпуса и вставных резцов, установленных на требуемый размер. Блок крепится в расточной борштанге, имеющей переднее направление.

Расточка отверстий в корпусных деталях выполняется на координатно-расточных станках с программным управлением 262ПР, оснащенных оптическими системами отсчета по шкалам с точностью 0,002 мм.

Тонкое растачивание осуществляется на прецизионных расточных одно- или многошпиндельных вертикальных и горизонтальных станках 2А710, 2705, 2706, 2714, 2722, 2А715, 278Л и др. Станки имеют повышенную жесткость и виброустойчивость. На этих станках можно сверлить, растачивать, зенковать, развертывать цилиндрические и конические отверстия, подрезать торцы, нарезать резьбы, протачивать канавки и т. д.

Тонкое растачивание обеспечивает точность отверстий 5 − 6-го квалитетов и шероховатость поверхности = 0,25 − 0,18 мкм. Погрешность формы (овальность, конусность) составляет 0,003 – 0,004 мм.

Протягивание – это процесс обработки цилиндрических, шлицевых и квадратных отверстий диаметром от 10 до 300 мм с точностью 5 − 6-го квалитета и шероховатостью = 0,15 − 0,08 мкм.

Длина протягивания отверстия обычно не превышает трехкратной величины его диаметра. Перед протягиванием отверстие обрабатывается сверлением, зенкерованием или растачиванием.

Различают профильное, генераторное и прогрессивное протягивание.

Для профильной схемы резания форма режущих кромок протяжки соответствует профилю обрабатываемой поверхности. При генераторной схеме резания форма резальных зубьев протяжки не соответствует профилю обрабатываемого отверстия детали.

Обработка отверстий абразивными инструментами.

Шлифование отверстий. Внутреннее шлифование цилиндрических, конических, сквозных и глухих отверстий в деталях, изготовленных из сталей, чугунов, жаропрочных сплавов, обеспечивает точность 5 − 6-го квалитета и шероховатость поверхности = 1,25 − 0,15 мкм.

На шлифовальных станках обработку производят:

при вращающейся детали, закрепленной в патрон;

при неподвижной детали на станках с планетарным движением шпинделя;

при вращающейся незакрепленной детали на бесцентрово-шлифовальных станках.

Наиболее распространен первый способ обработки с продольной или поперечной подачей.

Хонингование применяется для обработки предварительно развернутых, расточенных или шлифованных сквозных и глухих цилиндрических отверстий.

Обработка осуществляется хоном − инструментом, имеющим абразивные или алмазные бруски. Головка (хон) совершает одновременно вращательное ( = 30 − 60 м/мин) и возвратно-поступательное ( = 10 − 15 м/мин) движения. Бруски в процессе обработки раздвигаются (радиальная подача).

Хонингование устраняет овальность, конусность, бочкообразность и другие погрешности формы, обеспечивая точность 5 − 6-го квалитета и шероховатость поверхности = 0,32 − 0,04 мкм.

Притирка - отделочная абразивная обработка, обеспечивающая шероховатость поверхности = 0,16 − 0,01 мкм и точность размеров 5-го квалитета. Инструментом служит притир, представляющий собой разрезную втулку, на наружной поверхности которой наносятся перекрещивающиеся пазы, а внутренняя поверхность имеет конус. Притиры изготовляются из чугуна, стали, латуни, меди и других материалов, но более мягких, чем материал обрабатываемой детали.

На поверхность притира наносится паста или суспензия на основе электрокорунда, карбида кремния, карбида бора (зернистостью М20 – М3); алмаза (зернистостью 100 – 1 мкм и мельче). В качестве связывающих материалов в пастах применяют стеарин, парафин, вазелин и олеиновую кислоту.

Обработка резьбовых поверхностей.

На машиностроительных заводах применяется много методов обработки резьб. В зависимости от размеров, классам точности и объема производства нарезание резьб производится на токарных, токарно-револьверных, сверлильных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных и резьбонакатных станках. Наружные резьбы нарезают резьбонарезными резцами, гребенками, плашками, фрезами, резьбовыми головками, профилированными шлифовальными кругами, резьбонакатными роликами и плашками. Внутренние резьбы нарезают метчиками, резцами, фрезами.

Метчиками, плашками и нарезными головками нарезаются резьбы небольшого диаметра. В зависимости от способа нарезания метчики разделяются на машинные, применяемые для нарезания резьбы на станках, и слесарные, применяемые при ручном нарезании резьб.

Для фрезерования резьб применяют дисковые и гребенчатые фрезы. Дисковые фрезы используют при нарезании длинных резьб с крупным шагом. Профиль дисковой фрезы отвечает профилю нарезаемой резьбы. При этом вращение фрезы является рабочим движением резания, а вращение детали - движением круговой подачи.

Шлифование резьбы применяется при изготовлении закаленных изделий с точной резьбой. Шлифование резьбы осуществляется однониточным или многониточным абразивными кругами. При многониточном врезном шлифовании длина шлифуемой резьбы на детали должна быть меньшей на 3 – 4 шага ширины круга. Шлифование производится методом врезания на полную глубину профиля при наличии медленного вращения заготовки.

Обработка зубьев зубчатых колес. В зависимости от условий эксплуатации зубчатых колес назначается определенная степень точности их изготовления. Например, зубчатые колеса, предназначенные для передачи с особо строгой согласованностью движений или работающих при окружных скоростях 100 – 150 м/с, должны изготавливаться по 3-й и 4-й степени точности по СТ СЭВ641-77.

Нарезание зубьев. Зубья колес можно нарезать методом копирования и методом обкатки.

В первом случае применяют инструмент – пальцевые или дисковые фрезы с зубьями, имеющими форму профиля впадины колеса. Нарезание производят на фрезерных станках с использованием делительных устройств (головок).

Чистовая обработка зубчатых колес. С увеличением быстроходности машин возникла настоятельная необходимость бесшумно работающих зубчатых колесах. Шум, вызываемый зубчатыми колесами, связан, в основном, с точностью изготовления элементов зубчатых колес. Повышение точности зубчатых колес, способствующее улучшению динамических характеристик зацепления и уменьшению шума, достигается: применением рациональных способов окончательной чистовой обработки зубьев и применением специальных высокопрочных сталей и неметаллических материалов (пластмасс, текстолита и др.).

Обкаткой называют процесс получения гладкой поверхности зубьев незакаленного зубчатого колеса путем обкатывания его между тремя вращающимися закаленными зубчатыми колесами (эталонами), точность которых находится в пределах мкм.

Шевингованием (бреющим резанием) называется процесс чистовой обработки зубьев незакаленного зубчатого колеса (твердостью до HRC < 40), заключающийся в удалении очень тонких стружек специальным инструментом − шевером.

Шевер представляет собой зубчатое колесо или рейку с прорезанными на боковых сторонах каждого зуба поперечными канавками глубиной 0,8 мм. Эти канавки образуют режущие кромки, которые соскабливают волосообразные стружки.

Шлифование зубьев. Шлифование наружных и внутренних зубчатых венцов с прямыми и спиральными зубьями осуществляют методами копирования и обкатки. В основном шлифуют зубчатые колеса, подвергнутые закалке, цементации и закалу и азотированию.

Зубохонингование. Процесс зубохонингования осуществляется на станках без жидкой кинематической связи и заключается в совместной обкатке обрабатываемого зубчатого колеса и инструмента.

Инструмент - хон, имеющий вид зубчатого колеса, изготовленного из пластической массы, в составе которой содержится абразивный порошок. Обкатка сопровождается относительным проскальзыванием при наличии радиального давления.

Притирка зубьев зубчатых колес. Притирка применяется для окончательной обработки закаленных зубчатых колес. Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вводится в зацепление с чугунной шестерней – притиром, смазанным пастой, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Зубчатое колесо, помимо вращательного движения, имеет возвратно-поступательное перемещение вдоль зуба.