Лекции УД 09 Технология машиностроения PDF

ВВЕДЕНИЕ. Курс «Основы технологии машиностроения» как учебная дисциплина изучает основные закономерности протекающие при выполнении различных технологических процессов изготовления машин, а так же элементы теории базирования, статистического и размерного анализа. Технология машиностроен...

ВВЕДЕНИЕ. Курс «Основы технологии машиностроения» как учебная дисциплина изучает основные закономерности протекающие при выполнении различных технологических процессов изготовления машин, а так же элементы теории базирования, статистического и размерного анализа. Технология машиностроения – это наука об изготовлении и сборке машин требуемого количества, заданного качества в установленные сроки при наименьших затратах живого и общественного труда, т.е. при наименьшей себестоимости. Основные задачи изучения дисциплины. 1.Выявление и анализ закономерностей, протекающих при изготовлении различных деталей; овладение методикой расчета первичных погрешностей. 2.Установление взаимосвязей между факторами, которые влияют на точность, шероховатость и свойства поверхностей обрабатываемых деталей. 3.Изучение методологии проектирования технологических процессов и операций и выбор рациональных схем их построения. 4.Повышение технического уровня действующего производства технологическими методами. По И.М.Колесову любое изделие или машину следует рассматривать как систему пяти различных связей: свойств материалов, размерных свойств, информационных, временных и экономических. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной. В ней используются теоретические и практические выводы связанных с ней смежных дисциплин: «Металлорежущие станки», «Режущий инструмент», «Резание металлов», «Метрология, стандартизация и сертификация» и др. рассмотрение технологических вопросов без использования этих наук вообще невозможно. Технология машиностроения как одна из самых молодых наук быстро развивается вместе с возникновением новой техники и совершенствованием промышленного производства. В настоящее время спад производства по машиностроению составляет более 50%. Ряд подотраслей остановлены из-за изменения форм собственности. В то же время известно, что благосостояние и жизненный уровень любого государства определяет именно развитие машиностроения. Раздел 1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАЩИНОСТРОЕНИЯ. Тема 1.1. Производственный и технологический процессы машиностроительного завода. 1. Содержание производственного процесса. 2. Структура технологического процесса обработки деталей. 1. Содержание производственного процесса. Производственный процесс – это совокупность всех действий людей и орудий производства, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, узлы и готовые изделия на данном предприятии.  Производственный процесс завода включает в себя все действия по изготовлению и сборке продукции, контролю ее качества, хранению и перемещению на всех стадиях изготовления, организации снабжения и обслуживания рабочих мест и участков, управления всеми звеньями производства, а также все работы по технической подготовке производства. Производственный цикл – это отрезок времени с момента начала производства изделия до сдачи его заказчику. Технологический процесс- это часть производственного процесса, заключающийся в последовательном изменении форм, размеров, внешнего вида и внутренних свойств предмета производства, а так же контроль. Частями технологического процесса по методу его выполнения являются обработка резанием, сборка (сварка, пайка, клепка ит.д.) Средствами ТП являются технологическое оборудование, технологическая оснастка, наладка и подналадка. Любой технологический процесс механической обработки заготовки представляет собой совокупность элементарных операций по изготовлению отдельных поверхностей, образующих контур обрабатываемой детали. Изделие – это предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на данном предприятии. В зависимости от назначения их делят на изделия основного и вспомогательного производства. Изделия основного производства, предназначены для поставки (реализации) потребителям. Изделия вспомогательного производства используются только для собственных нужд данного предприятия. Изделием может быть: машина, узел или деталь. Деталь- это изделие или его часть, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, валик из одного куска металла, литой корпус и т. п.). Сборочная единица (узел)- это часть изделия, которая собирается отдельно и в дальнейшем участвует в процессе сборки как одно целое. Объектами производства машиностроительных предприятий могут быть также комплексы и комплекты изделий, кроме отдельных машин и их частей. Комплекс – это два и более специфицированных (состоящих из двух и более составных частей) изделия, не соединенных на предприятии- изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций; например: автоматическая линия, цех-автомат, станок с ЧПУ с управляющими панелями Комплект – это два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера; например: комплекты запасных частей, инструмента и принадлежностей, измерительной аппаратуры, упаковочной тары. Комплектующее изделие – это изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятием-изготовителем. Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы. Для построения эффективного технологического процесса сборки необходимо расчленить изделие на ряд сборочных единиц и деталей. Такое расчленение производится на стадиях конструкторской подготовки производства при разработке конструкции изделия. Различают конструктивные сборочные единицы и технологические сборочные единицы или узлы. Конструктивная сборочная единица — это узел, спроектированный лишь по функциональному принципу без учета условий независимой и самостоятельной сборки.  Технологическая сборочная единица— это узел, который может собираться отдельно от других составных частей изделия и выполнять определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями. Конструктивно-технологическая сборочная единица – наилучший вариант конструкции, отвечает условию функционального назначения в изделии и условию самостоятельной независимой сборки. Принцип конструирования изделий из таких единиц называется агрегатным или блочным. Из конструктивно-технологических сборочных единиц формируются агрегаты. Агрегат – это сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других составных частей изделия (или изделия в целом) и способностью выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно. Сборка изделия или его составной части из агрегатов называется агрегатной или модульной. Изделие, спроектированное по этому принципу имеет лучшие технико- экономические показатели. Каждая сборочная единица включает определенные виды соединений деталей. По возможности относительного перемещения составных частей соединения подразделяются на подвижные и неподвижные По сохранению целостности при сборке соединения подразделяются на разъемные и неразъемные. При этом соединения могут быть: неподвижными разъемными (резьбовые, плоскостные, конические), неподвижными неразъемными (соединения запрессовкой, развальцовкой, клепкой), подвижными разъемными (подшипники скольжения, плунжеры- втулки, зубья зубчатых колес, каретки-станины); подвижными неразъемными (подшипники качения). Количество разъемных соединений в современных машинах и механизмах составляет 65—85 % от всех соединений. По форме сопрягаемых поверхностей соединения подразделяются на: цилиндрические (до 35—40 % всех соединений), плоские (15—20 %), резьбовые (15—25 %), конические (6—7 %), сферические (2—3 %), и профильные (менее 1%). 2. Структура технологического процесса обработки деталей. Весь процесс механической обработки включает в себя отдельные составные части: операции, переходы, установы, приемы. Операцией называется законченная часть технологического процесса изготовления детали, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими, одной или несколькими единицами автоматизированного или автоматического оборудования. Операция характеризуется двумя признаками: 1) постоянства рабочего места; 2) непрерывность во времени. Операция является основным расчетным элементом в производстве. По ней определяют номенклатуру и количество потребляемого оборудования, режущего и вспомогательного инструмента, вспомогательных материалов. Операция является важной частью технологического процесса, так как планирование производства и оплата труда рабочих- сдельщиков происходит по операциям. Технологическая норма устанавливается также по операциям. Рабочее место – часть объема производственного помещения, в котором размещены исполнители работы, технологическое, вспомогательное оборудование, оснастка и (на ограниченное время) предметы производства. Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.  Изменение только одного из перечисленных элементов определяет новый переход. Рабочий ход — это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. Понятие рабочего хода соответствует применявшемуся ранее в технологической практике понятию перехода. Вспомогательный ход — это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, качества поверхности или свойств заготовки, но необходимого для подготовки рабочего хода. Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. Наиболее емким элементом технологического процесса является переход. Переход - законченная часть операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей. Переход неделим как технологическое подразделение. Позиция – каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении. Например, при обработке на многошпиндельном многорезцовом станке заготовка при одном ее закреплении занимает различные положения относительно станка путем вращения стола, последовательно подводящего заготовку к различным инструментам. Схема обработки детали на многошпиндельном многорезцовом станке. 1) закрепление заготовки 2) сверление отверстий 3) обработка торцов 4) растачивание отверстий 5) обработка обода и ступицы. Прием — это законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Технологический цикл – это отрезок времени, включающий в себя полную обработку заготовки детали, время между операциями и время на контроль детали до подачи ее на склад. Тема1.2 Типы машиностроительных производств  В зависимости от производственной программы, характера продукции технических и экономических условий различают: единичное, серийное и массовое производство. На одном предприятии бывают разные типы производства. Единичное производство - когда изделие изготавливают единичными экземплярами, разнообразными по конструкции, конфигурации, размерам; повторяемость может отсутствовать. Для единичного производства оборудование универсальное, т.е. должно удовлетворять условиям гибкости. Инструмент режущий и мерительный тоже универсальный, приспособление тоже переналаживаемое, квалификация рабочих высокая. Виды заготовок для обработки – преобладают не точные заготовки. Годовая программа выпуска для средних деталей- 10 шт. Серийное производство - когда изделия (детали) изготавливаются партиями: различают: среднесерийное, крупносерийное и мелкосерийное производство. В современном машиностроении 75-80% деталей изготавливают в условиях серийного производства. Массовое производство – когда изделие изготавливают в больших количествах, обработка деталей ведется на одних и тех же рабочих местах, для деталей средних размеров годовая программа свыше 5000. Ориентировочная (годовая) программа выпуска деталей (шт.) при различных типах производства Таблица Макс. масса Среднемесячный выпуск изделий, шт. обраб. детали Единичн. Мелкосер. Среднесер. Крупносер. Массовый Кг До 200 До 1000 1000-5000 5000-10000 10000-100000 Св.100000 До 2000 До 20 20-500 500-1000 1000-5000 Св.5000 До 3000 До 5 5-100 100-300 300-1000 Св.1000 Св.3000 До 3 3-10 10-50 - - В серийном и массовом производстве возможно дополнительно установить такт или ритм R выпуска продукции. Такт выпуска - интервал времени, через который периодически производится выпуск деталей (изделий) определенного наименования, типоразмера и исполнения. , мин/шт. где, - действительный (годовой) фонд работы оборудования с учетом простоев (при односменной работе ), – годовая программа выпуска, шт. Ритм выпуска - количество деталей (изделий) определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени. шт./мин В общем случае, при проектировании ТП желательно добиваться такого построения операций, чтобы их продолжительность была равна или кратна такту выпуска, так как в этом случае возможна поточная форма организации работ. Оборудование специализированное, режущий, мерительный инструмент тоже специальные. Квалификация рабочих допускается не очень высокая. Заготовки – в основном точные. Критерием установления типа производства является коэффициент закрепления операций. В соответствии с ГОСТ 14.004-83 тип производства определяется исходя из программного задания, сроков его выполнения и средней трудоемкости основных технологических операций. Тип производства необходимо определять по коэффициенту закрепления операций, который показывает отношение всех различных операций, выполняемых подразделением в течение месяца на данном оборудовании к числу рабочих мест. Коэффициент закрепления операций – отношение числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест. По - суммарное число различных операций; Ря - явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операции. Если Кз.о. 4d) припуск увеличивается на 25...50%. Такие же припуски принимают при протягивании шлицевых отверстий, если впадины обрабатывают одновременно с отверстием комбинированной протяжкой. Достигаемая шероховатость поверхности Ra = 0,8...0,4 мкм.  На рис.5 показан общий вид наиболее распространенного горизонтально-протяжного станка. На станине 3 установлены основные сборочные единицы станка, в полой ее части размещен со всеми агрегатами и приводом от электродвигателя 1 гидропривод, который приводит в движение шток 2. Наружный конец штока покоится на дополнительной опоре, перемещающейся вместе с ползуном 4. Конец штока снабжен зажимным приспособлением 5 для крепления протяжки 7, другой конец которой поддерживается подвижным люнетом 8. Обрабатываемая заготовка 6 при протягивании упирается в торец станины. Для перемещения штока с различными скоростями и установки протяжек различной длины в гидроприводе предусмотрено устройство для изменения хода и скорости движения ползуна 4. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими и уплотняющими. В первом случае зубья имеют острые режущие кромки, а во втором — округленные, работающие на уплотнение обрабатываемой поверхности. По профилю протяжки подразделяются на плоские, круглые и фасонные. Различают также сборные протяжки со вставными зубьями и наборные, оснащенные пластинками твердого сплава. Разность высоты двух смежных зубьев определяет толщину слоя металла, срезаемого каждым зубом протяжки, или размер подъема на зуб, который зависит от свойств обрабатываемого материала, материала протяжки, жесткости заготовки, формы протяги- ваемой поверхности и т. д. Для разделения широкой стружки на поверхности лезвий прорезаны стружкоразделительные канавки (от 6 до 12). Число калибрующих зубьев составляет 3...8. Чем выше требования к точности обработки, тем больше калибрующих зубьев должна иметь протяжка. У калибрующих зубьев подъема на зуб нет. Наиболее распространенными являются круглые протяжки с прямыми зубьями (рис.6, а). Иногда их выполняют сборными в целях экономии быстрорежущей Рис 6. стали. Для протягивания глубоких отверстий применяют протяжки с винтовыми зубьями (рис. 6, б), работающие с поступательным движением вдоль оси. Уплотняющая протяжка с округленными зубьями показана на рис.6, в. Шлицевые про- тяжки выполняют так же, как и круглые, в зависимости от формы шлица зубья изготовляют с прямым (рис. 6, г), угловым (рис. 6, д) или елочным (рис. 6, е) профилем. Для протягивания многогранных отверстий применяют квадратные, шестигранные, прямоугольные и другого профиля протяжки. Особенностью их конструкций является наличие нескольких ступеней по длине с различными подъемами на зуб. Для одновременной обработки различных поверхностей шлицевого отверстия применяют комбинированные протяжки, которые предварительно протягивают гладкое отверстие, а затем шлицы. Такие протяжки имеют вначале зубья круглой формы, за которыми расположены зубья, соответствующие форме шлица. Шпоночные протяжки предназначены для протягивания в отверстиях шпоночных канавок. Тема 3.4. Обработка плоских поверхностей и пазов Обработка плоскостей С точки зрения геометрии плоскостью можно назвать поверхность, обладающую следующим свойством: если любые две точки поверхности соединить прямой, то все точки этой прямой будут находиться на этой поверхности. Отсюда вытекает простейший способ контроля плоских поверхностей деталей. Если к плоскости* детали приложить ребро лекальной линейки, то величина образовавшегося между ними зазора будет характеризовать качество ее изготовления. Чем точнее изготовлена плоскость, тем меньше зазор/Качество обработки плоскостей характеризуется следующими показателями: 1. Точность размеров, т. е. должно быть соответствие фактических размеров детали размерам, указанным на чертеже. 2. Допустимые отклонения от правильной геометрической формы полученной поверхности не должны выходить за пределы допуска на неточность изготовления (допуск прямолинейности, допуск плоскостности). 3. Отклонения расположения отдельных граней детали относительно других поверхностей должны быть в заданных пределах (отклонение от параллельности, перпендикулярности, наклона, симметричности и др.). Выбор метода обработки плоских поверхностей Плоские поверхности обрабатывают строганием, долблением, фрезерованием, шлифованием и протягиванием. Строгание и долбление наиболее применимы в серийном, особенно в мелкосерийном и единичном производствах, так как для работы на строгальных и долбежных станках не требуется сложных приспособлений и инструментов. Однако эти виды обработки малопро- изводительны, Низкая производительность объясняется тем, что обработку ведут одним или небольшим числом резцов с потерями времени на обратные холостые ходы. Скорости резания при этих видах обработки небольшие, так как возвратно- поступательное движение с большими скоростями вызывает большие силы инерции при движении узлов станка. Так, например, при строгании заготовок из чугуна для черновой обработки рекомендуется скорость резания 15...20 м/мин, для чистовой — 4... 12 м/мин с глубиной резания соответственно 0,5...0,8 и 0,08 мм. Шероховатость поверхности при тонком строгании Ra=0,8 мкм. При строгании и долблении резцы устанавливают на размер обычно по разметке или по шаблонам и реже с помощью «пробных строжек». Обрабатываемые заготовки устанавливают непосредственно на столе станка, выверяют с помощью клиньев и подкладок и закрепляют прихватами и другими нормализованными зажимами. Вспомогательное время при работе на строгальных и долбежных станках относительно велико, что еще больше снижает производительность. В некоторых случаях при одновременной обработке нескольких заготовок применяют простейшие установочно- зажимные приспособления. Наиболее выгодно на продольно-строгальных станках обрабатывать длинные и узкие плоскости, например кромки стальных.листов и плит, направляющие станин металлообрабатывающих.станков и т, п. Повысить производительность строгальных станков можно применив одновременно несколько резцов на одной державке. Это сократит число рабочих ходов и позволит снять значительно больший припуск за один рабочий ход; экономически выгодно также применение широких резцов и больших подач при чистовом строгании, специальных установочно- зажимных приспособлений и шаблонов для установки резцов при профильном строгании, например при строгании V-образных направляющих станин станков и т. п. Производительность можно повысить также последовательной или параллельно- последовательной обработкой одновременно одного или нескольких рядов обрабатываемых заготовок. Однако последний способ повышает производительность только в том случае, если установка и совместная выверка ряда заготовок на одном станке не требуют значительных затрат вспомогательного времени. При установке и зажатии обрабатываемой заготовки на строгальном станке необходимо следить за тем, чтобы заготовка не была деформирована силами, развиваемыми зажимами, что особенно важно при чистовом строгании заготовок крупных размеров. Поэтому после чернового строгания таких заготовок рекомендуется отпустить все зажимы и вновь зажать заготовку так, чтобы она не имела деформаций.  Точность работы на продольно-строгальных станках обусловливается главным образом квалификацией и опытом рабочего, а также качеством и состоянием станка. На ряде станкостроительных заводов при чистовом строгании станин станков достигнута такая точность, что отпадает необходимость в шабрении, так как отклонения от прямолинейности не превышают 0,02 мм на 1 м длины и 0,05 мм на всю длину станины. В обычных условиях погрешность обработки на строгальных станках не выходит за пределы 0,1...0,2 мм на 1 м длины. При чистовой обработке вследствие тихоходности строгальных станков следует применять широкие резцы с шириной режущей кромки 15...40 мм и большие подачи (10...25 мм/дв. ход) в зависимости от требуемых точности и шероховатости обрабатываемой поверхности. Долблением обрабатывают поверхности внутренних контуров, когда невозможно или затруднительно выполнять эту операцию на другом станке. Процессы строгания и долбления аналогичны, однако в первом случае (при работе на продольно-строгальных станках) движение резания придается заготовке, а движение подачи — резцу; во втором — движение резания придается резцу, а движение подачи — заготовке, причем движение подачи осуществляется в плоскости, перпендикулярной направлению движения резца. В массовом производстве фрезерование совершенно вытеснило применявшееся ранее строгание и частично долбление. При обработке фрезерованием можно обеспечить значительно большую производительность — благодаря применению многолезвийного инструмента можно обрабатывать в единицу времени значительно большую поверхность. Производительность фрезерования выше еще и потому, что можно одновременно обрабатывать несколько заготовок несколькими одновременно работающими инструментами. Кроме того, сокращается продолжительность рабочих и холостых ходов заготовки и инструмента. Основными способами фрезерования, обеспечивающими повышение производительности обработки, являются: - параллельное, т. е. одновременное, фрезерование нескольких заготовок или нескольких поверхностей одной заготовки. Для этого на одной оправке устанавливают несколько цилиндрических, дисковых и фасонных фрез или несколько торцевых фрез на различных шпинделях. Обработку проводят также с помощью одной торцевой фрезы большего диаметра или одной цилиндрической фрезы достаточной длины. При таком фрезеровании резко сокращается трудоемкость обработки вследствие совмещения машинного времени отдельных переходов и уменьшения вспомогательного времени; -последовательное фрезерование нескольких заготовок, установленных в ряд на столе станка (или нескольких поверхностей одной заготовки), по мере их подвода к фрезе в процессе рабочего движения стола станка. В этом случае резко сокращается вспомогательное время, так как оно перекрывается машинным временем; -параллельно-последовательное фрезерование, при котором одновременную обработку нескольких заготовок (или нескольких поверхностей одной заготовки), установленных в один или несколько рядов на столе станка, комбинируют с последовательной обработкой. Примене- ние этого способа наряду со снижением трудоемкости благодаря сокращению вспомогательного времени позволяет резко снизить машинное время; фрезерование на поворотных столах и приспособлениях. В этом случае трудоемкость обработки уменьшается вследствие совмещения большой части вспомогательного времени с машинным, так как снимают обработанную заготовку и устанавливают новую во время фрезе- рования детали на другой позиции стола или в приспособлении; фрезерование с подачей в обе стороны (маятниковая подача). Этот способ обработки является разновидностью предыдущего. Его применяют для небольших поверхностей длинных заготовок, для которых применение поворотных устройств затруднено;  непрерывное фрезерование заключается в том, что обрабатываемые заготовки устанавливают на круглом непрерывно вращающемся столе или в барабанном устройстве и фрезеруют торцевыми фрезами, установленными на шпинделях станка. При таком фрезеровании штучное время может быть очень близким или равным машинному времени. Обработка плоскостей торцевыми фрезами в серийном и массовом производстве все больше вытесняет фрезерование цилиндрическими фрезами, так как этот способ более производителен, а также позволяет осуществлять обработку заготовок значительной ширины при жестком креплении инструмента. Кроме того, шероховатость поверхности также понижается до #а=0,8...0,4 мкм. Точность фрезерования зависит от типа станка, режущего инструмента, режима резания и других факторов. В обычных условиях точность обработки при фрезеровании достигает 11...8-го квалитета, а при скоростном и тонком фрезеровании — 7-го квалитета. Плоское шлифование применяют в качестве чистовой операции после строгания или фрезерования плоскостей для достижения высокой точности и малой шероховатости обрабатываемой поверхности, а также для окончательной обработки плоскостей заготовок из закаленной стали. В ряде случаев плоское шлифование может быть более рациональным, чем фрезерование, особенно при обработке твердых материалов, наличии твердой корки или небольших припусков на обработку. Протягивание наружных контуров является более производительным методом, чем строгание и фрезерование при одновременном обеспечении высокой точности и малой шероховатости обрабатываемой поверхности. Высокие показатели точности и шероховатости поверхности при протягивании обусловливаются в основном весьма малым влиянием упругих деформаций на процесс резания, малой толщиной стружки и низкими скоростями резания. Однако следует учитывать, что себестоимость протяжных работ в значительной степени зависит от затрат на изготовление и заточку протяжек, а также на приобретение протяжного оборудования. Для отделочных операций применяют обработку с использованием абразивов — притирку и полирование. Кроме того, для окончательной отделки поверхностей применяют шабрение. Обработка плоских поверхностей с применением абразивов производится аналогично отделке наружных поверхностей вращения. Притирка требует очень точной предварительной обработки поверхности, так как большой припуск на притирку приводит к увеличению времени обработки и быстрому изнашиванию притира. Припуск для притирки плоских поверхностей назначают в пределах 8... 18 мкм. Шабрение можно выполнять с помощью шабера вручную или механическим способом. Первый способ требует большой затраты времени : высокой квалификации исполнителя, но обеспечивает высокую точность. Второй способ осуществляется с помощью специальных станков, на которых шабер получает возвратно-поступательное движение. При этом способе требуется меньше времени, однако его нельзя применить для отделки сложных поверхностей. Обработка на строгальных и долбежных станках Обработку строганием производят резцами, сходными по форме с токарными, на строгальном станке. Однако в отличие от токарной обработки строгание выполняют прерывисто со снятием стружки при поступательно-прямолинейном движении заготовки или резца. Универсальные строгальные станки подразделяют на продольно- и поперечно- строгальные. Продольно-строгальные станки подразделяют на одностоечные, двухстоечные и портальные. Имеются специализированные строгальные станки — кромкострогальные, копировально-строгальные и др. Длина столов продольно-строгальных станков зависит от их назначения и достигает 12...15 м. Стол может двигаться с помощью реечных передач или гидравлических устройств. В последнем случае можно достигнуть более высокой скорости хода стола и более плавного реверсирования.  У поперечно- и продольно-строгальных станков резцедержатель вместе с резцом может поворачиваться в вертикальной плоскости при обратном ходе. Для установки резца по высоте суппорт с резцедержателем можно перемещать в вертикальном направлении. Для обработки наклонных поверхностей суппорт может быть повернут на требуемый угол. На строгальных станках чаще всего обрабатывают плоскости, На крупных продольно- строгальных станках, снабженных несколькими суппортами, можно одновременно строгать несколько плоскостей на разных сторонах заготовки. На долбежных станках резец при долблении совершает только возвратно- поступательное движение в вертикальном направлении, а движение подачи осуществляется заготовкой. Долбежные станки чаще всего применяют для долбления шпоночных пазов, канавок, профильных отверстий. Наиболее характерные виды работы, выполняемые на строгальных и долбежных станках, показаны на рис. 174: а — строгание плоскости; б — строгание паза; в — строгание Т-образного паза; г — долбление углового профиля; д — долбление прямоугольного отверстия (v — главное движение резания; s — движение подачи). Обработка на фрезерных станках. В промышленности широко применяются одношпиндельные фрезерные станки — горизонтальные, вертикальные и универсально-фрезерные горизонтальные. Имеются, кроме того, специализированные и специальные фрезерные станки. К специализированным фрезер- ным станкам относятся многошпиндельные продольно-фрезерные с расположением шпинделей в различных плоскостях; торцово-фрезерные для обработки плоскостей, карусельно-фрезерные с вращающимися столами; барабанно-фрезерные с вращающимся барабаном и копировально-фрезерные для обработки фасонных поверхностей. К специальным станкам относятся резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, агрегатно-фрезерные и реечные. В одношпиндельном горизонтально-фрезерном станке шпиндель расположен горизонтально; в вертикально-фрезерном станке — вертикально; в остальном устройство станка принципиально не отличается от горизонтально-фрезерного. Вертикально-фрезерные станки снабжают как прямоугольными, так и круглыми столами. Универсально-фрезерные станки отличаются от описанных тем, что они имеют поворотный стол, который позволяет выполнять операции по фрезерованию винтовых канавок (например, у спиральных сверл) и зубчатых колес с винтовыми зубьями. Продольно-фрезерный станок является характерным для группы специализированных фрезерных станков. Такие станки изготовляют с одним или несколькими вертикальными и горизонтальными шпинделями; в последнем случае заготовку можно обрабатывать одновременно с нескольких сторон. Барабанно-фрезерные станки относятся к группе непрерывно действующих станков. Они имеют преимущественное распространение в крупносерийном и массовом производстве. На таких станках может производиться одновременная обработка двух плоскостей заготовок.  На фрезерных станках плоские поверхности можно обрабатывать цилиндрическими фрезами при движении стола станка с закрепленной заготовкой навстречу направлению движения зубьев, т. е. методом встречного фрезерования (рис. 176, а) или в том же направлении методом попутного фрезерования (рис. 176, б). В обоих случаях стружка, снимаемая каждым зубом фрезы, имеет форму запятой, но в первом случае толщина стружки постепенно увеличивается в процессе резания, а во втором уменьшается. Преимущество встречного фрезерования заключается в плавном увеличении нагрузки на зуб и во врезании зубьев в металл под коркой. Недостатком этого метода является стремление фрезы оторвать заготовку от поверхности стола. Точность фрезерования зависит от типа станка, инструмента, режимов резания и других факторов. При фрезеровании может быть достигнута точность по 8... 11-му квалитетам, а при скоростном и тонком фрезеровании — до 7-го квалитета. Шероховатость поверхности при чистовом фрезеровании Ra=6,3...1,6 мкм. На рис. 177 приведены различные виды обработки на фрезерных станках: а — обработка плоскости цилиндрической фрезой; б— обработка плоскости торцевой фрезой; в, г — обработка вертикальной плоскости и паза дисковой трехсторонней фрезой; д — обработка паза концевой фрезой; е — обработка боковых плоскостей двумя торцевыми фрезами; ж — обработка сложного профиля набором фрез. Фрезерование набором фрез. Набором фрез называют группу фрез, установленных и закрепленных на одной общей оправке для одновременной обработки нескольких поверх- ностей. Применение наборов фрез распространено в крупносерийном и массовом производ- стве при обработке деталей, требующих большого объема фрезерной обработки. Фрезерование уступов и пазов Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плос- костями (рис. а). Выступ — выступающая часть поверхности, также ограниченная двумя взаимно пер- пендикулярными плоскостями (рис. б). Деталь может содержать уступы и выступы. Паз — выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные (рис. а, б, в, г, д, е).  Пазы любого профиля могут быть сквозными (рис. а), открытыми или с выходом (рис. 6) и закрытыми (рис. в). Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках. К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования определяют метод обработки. Фрезерование уступов и пазов осуществляется дисковыми и концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступ можно фрезеровать торцовыми фрезами. Фрезерование уступов и пазов дисковым фрезами. Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов пазов. Различают: -дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (СТ СЭВ 573—77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543— 71), трех сторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755—:78 трехсторонние с разнонаправленными мелки ми и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонним (ГОСТ 1669—78). Дисковые пазовые фрез; имеют зубья только на цилиндрической части их применяют для фрезерования неглубоки пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокие параметры шероховатости боковых стенок пазов или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлениями канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, — левое. Поэтому такие фрезы называют разнонаправленными. Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые состав- ляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имен зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой переточки. Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами. Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Концевые фрезы (ГОСТ 17026—71) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке, фрезы с крупными зубьями – при черновой обработке. Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким является дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе.  Получить точный размер паза по ширине можно его обработкой за два перехода: черновой и чистовой. При втором переходе фреза будет лишь калибровать паз по ширине. При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении (рис. правое- правое, левое-левое). Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз, выталкивая фрезу из гнезда шпинделя. Рис,- Направление Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится винтовой канавки фрезы и выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой направления вращения открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремится затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя Фрезерование шпоночных пазов на валах Шпоночные соединения весьма распространены в машиностроении. Они могут быть с призматическими, сегментными, клиновыми и другими сечениями шпонок. Размеры, допуски и посадки большинства типов шпонок и пазов для них унифицированы для всех стран СЭВ. Так, для призматических шпонок и пазов к ним (рис. 64) допуски и посадки регламентируются СТ СЭВ 57—73. Стандартом нормированы отклонения глубины паза на валу tl к паза во втулке f2 или отклонения размеров d-t, и d+t2, а также отклонения высоты шпонки по h11 и длина пазов на валу по Н15. Рис.. Вал с пазом для шпонки Рис,.- Вал со шпоночными пазами Шпоночные пазы делятся на сквозные 2, открытые (с выходом) I и закрытые 3 (рис.). Фрезерование шпоночных пазов является весьма ответственной операцией. От точности шпоночного паза зависит характер посадки на шпонку сопрягаемых с валом деталей. К обработанным фрезерованием шпоночным пазам предъявляются жесткие технические требования. К шпоночному пазу предъявляется также требование в отношении точности его расположения и шероховатости поверхности. Боковые грани шпоночного паза должны быть расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось вала; шероховатость поверхности боковых стенок должна находиться в пределах 5 мкм, а иногда и выше. Практика показывает, что для обработка шпоночного паза иногда приходится тщательно подбирать фрезы и делать пробные рабочие ходы. В серийном и массовом производстве стремятся по возможности шпоночные соединения заменять шлицевыми. Дисковые фрезы пазовые (С1 СЭВ 573—77) предназначаются для фрезеро- вания неглубоких пазов. Они имеют зубья только на цилиндрической части. Пазовые фрезы затылованные по ГОСТ 8543—71 предназначены также для обработки пазов. Их затачивают только по передней поверхности. Достоинством этих фрез является то, что они не теряют размера по ширине после переточек. Их выпускают диаметром от 63 до 100 мм.  Шпоночные фрезы по ГОСТ 9140—I 78 применяются для фрезерования шпоночным пазов и изготовляются с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Шпоночные фрезы имеют два режущих зуба с торцовыми режущими кромками, выполняющими основную paботу резания. Режущие кромки фрезы направлены не наружу, как у сверла, а в тело инструмента. Такие фрезы могут работать с осевой подачей (как сверло) и с продольной подачей! Переточку фрез производят по торцовым зубьям, вследствие чего диаметр фрезы практически остается неизменным. Это очень важно для обработки пазов. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром от 2 до 20 мм, с коническим хвостовиком — от 16 до 40 мм. Фрезы шпоночныкночные, оснащенные твердыми сплавами, диаметром 8—40 мм выпускаются по ГОСТ 6396—78. Инструментальные заводы также выпускают цельные твердосплавные шпоночные фрезы диаметром 3, 4, 6, 8 и 10 мм с углом наклони винтовой канавки 20° из спеченного твердого сплава ВК8. Эти фрезы применяют главным образом при обработке закаленных сталей и в труднообрабатываемых материалов. Применение этих фрез позволяет увеличить производительность труда в 2—3 раза и уменьшить шероховатость обработанной поверхности. Фрезы для пазов под сегментные шпонки, хвостовые (ГОСТ 6648—79). предназначаются для фрезерования всех пазов под сегментные шпонки диаметром 4—5 мм. Фрезы для пазов под сегментные шпонки, насадные (ГОСТ 6648—68) предназначаются для фрезерования ВСЕх пазов Под сегментные шпонки диаметром 55-80 мм. Заготовки валов для фрезерования в них шпоночных пазов и лысок удобно закреплять в призмах. Для коротких заготовок достаточно одной призмы. При большей длине вала заготовку 2 устанавливают на двух призмах 3 (рис.). Правильность расположения призмы на столе станка обеспечивается шипом в основании призмы, входящим в паз стола, как показано на рисунке справа. Валы закрепляются прихватами 1. Во избежание прогиба вала при закреплении необходимо следить, чтобы приихваты Рис.. Закрепление вала на призмах опирались на вал над призмами. Под прихваты следует положить тонкую медную или латунную прокладку, чтобы не повредить окончательно обработанной цилиндрической поверхности вала. Для закрепления вала применяются также специальные самоцент-рирующие тиски. На рис. показана магнитная призма с постоянным магнитом. Корпус призмы состоит из двух частей, между которыми размещен оксидно-бариевый магнит. Для закрепления валика достаточно повернуть рукоятку выключателя на 90°. Сила зажима вполне достаточна для фрезерования на валиках шпоночных пазов, лысок и т. д. Одновременно с закреплением детали призма притягивается к опорной поверхности стола станка. Фрезерование сквозных шпоночных пазов. Шпоночные пазы фрезеруют после окончательной обработки цилиндрической поверхности. Сквозные и открытые пазы с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, обрабатывают дисковыми фрезами. Превышение, размера ширины паза по сравнению с шириной фрезы составляет 0,1 мм и более. После заточки дисковых пазовых фрез ширина фрезы несколько уменьшается, поэтому ис- пользование фрез возможно лишь до определенных пределов, после чего их применяют для других работ, когда не столь важен размер по ширине. На рис. показана установка заготовки и фрезы при фрезеровании сквозного шпоночного паза. При установке фрезы на оправку необходимо добиться чтобы фреза имела минимальное биение по торцу. Заготовку закрепляют в машинных тисках с медными или латунными накладками на губках. При правильно установленных тисках точность установки закрепленного в них вала можно и не проверять. Установить фрезу следует так, чтобы она была расположена симметрично относительно диаметральной плоскости, проходящей через ось вала. Фрезерование закрытых шпоночных пазов. Фрезерование закрытых шпоночных пазов можно производить на горизонтально - и вертикально-фрезерных станках. Для закрепления вала I пользуются специальными самоцентрирующими тисками или призмами (см. рис.). Установив и закрепив вал в тиски и выверив его по разметке рейсмасом, можно приступить к установке фрезы. Установка шпоночной (или концевой) фрезы в диаметральной плоскости вала показана на рис. а. Стол станка пересместить рукояткой вертикальной подачи до соприкосновения с фрезой (показано пунктиром). После этого стол переместить в поперечном направлении до выхода фрезы за пределы вала и поднять на величину H=d/2+ D/2, где Н — величина перемещения стола в вертикальном направлении, мм; d — диаметр вала, мм; D — диаметр фрезы, мм. Установка шпоночной (или концевой) фрезы в диаметральной плоскости вала при обработке в нем шпоночного паза на вертикально-фрезерном станке показана на рис. б. Перемещение стола на величину S отсчитывается нимбу винта поперечной подачи. Другой способ установки («по яблочку») Ниточной или концевой фрезы в диаметральной плоскости фрезы состоит в следующем. Вал устанавливают по возможности точно (на глаз) относительно фрезы (рис. в) и вращающуюся фрезу медленно приводят в соприкосновение с обрабатываемым валом до тех пор, на поверхности вала не появится едва заметный след фрезы. Если этот след получается в виде полного круга (рис. г), то это означает, что фреза расположена в диаметральной ПЛОСкости вала. Если след имеет форму неполного круга (рис. д), то необходимо сместить. При установке фрезы на глубину паза обрабатываемый вал, диаметральная плоскость которого совпадает с осью фрезы, подводят до соприкосновения с фрезой. При этом положении стола отмечают показание лимба винта поперечной или вертикальной подачи, затем перемещают или поднимают стол на глубину фре-зерования В. Закрытые шпоночные пазы, допускающие пригонку, фрезеруют врезанием вручную на определенную глубину и продольной механической подачей, затем снова врезанием на ту же глубину и продольной подачей, но в другом направлении или врезанием вручную на полную глубину паза и дальнейшей механической продольной подачей. Последний способ применяют при фрезеровании шпоночными фрезами диаметром свыше 14 мм. Контроль ширины шпоночного паза следует производить калибром согласно допуску, указанному на чертеже.  Фрезерование открытых шпоночных пазов. Открытые шпоночные пазы с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, фрезеруют дисковыми фрезами. Пазы, в которых не допускается выход канавки по радиусу окружности, фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами. Фрезерование пазов сегментных шпонок. Такое фрезерование осуществляют хвостовыми или насадными фрезами под сегментные шпонки, диаметр которых должен быть равен двойному радиусу канавки. Подача производится в вертикальном направлении, перпендикулярном оси вала (рис.). Фрезерование пазов на шпоночно-фрезерных станках. Для получения точных по ширине пазов обработку ведут на специальных шпоноч- но-фрезерных станках с маятниковой подачей, работающих, двухзубыми шпоночными фрезами. При этом способе фреза врезается на 0,2— 0,4 мм и фрезерует паз по всей длине, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении (рис. ). От- сюда и происходит название метода — «маятниковая подача». По окончании фрезерования шпиндель автоматически возвращается в исходное, положение и выключается продольная подача фрезерной бабки. Этот метод является наиболее рациональным при изготовлении шпоночных валов в серийном и массовом производстве, так как дает точный паз, обеспечивающий взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцевыми режущими кромками, она долговечнее. Недостатком является значительно большая затрата времени по сравнению с фрезерованием за один- два прохода (рабочих хода) Контроль размеров пазов и канавок. Контроль можно производить как штриховыми измерительными инструментами (штангенциркуль, штанген-глубиномер), так и калибрами. Измерение и отсчет размеров пазов с помощью универсальных инструментов не отличается от измерений других линейных размеров (длина, ширина, толщина, диаметр). Ширину паза можно контролировать круглыми или листовыми предельными калибрами-пробками. Симметричность расположения шпоночного паза относительно оси вала контролируется специальными шаблонами и приспособлениями. Тема 3.5 Обработка фасонных поверхностей. В конструкциях современных турбин, автомобилей, металлорежущих станков, самолетов применяют детали сложной формы, например лопатки турбин, лопасти гребных винтов, кулачки и т. д. На рис.1 показаны характерные виды деталей со сложными поверхностями: а — гребной винт; б — крыльчатка; в — колесо насоса; г — винт с переменным шагом; д — колесо водяной турбины; е — дисковый кулачок; ж — цилиндрический кулачок; з — блок из кулачков.  В технике наиболее распространенными являются три вида поверхности: 1) поверхности, подчиненные математическим уравнениям, формы и с определенным расположением в пространстве, называемые алгебраическими; 2) поверхности, форма которых определена отдельными точками, а координаты этих точек заданы в виде-чисел, обычно сведенных в таблицу, называемые поверхностями с числовыми отметками; 3) поверхности, форма которых определяется конструктивной необходимостью, называемые конструктивными. Алгебраические поверхности подразделяют на линейчатые, и винтовые. Поверхности с образующей в виде прямой линии называются линейчатыми, В свою очередь линейчатые поверхности подразделяются на два вида: развертываемые и неразвертываемые пов- ти. - К развертываемым относятся цилиндрические и конические поверхности. - К неразвертываемым поверхностям относятся конусоиды, коноиды и различные гиперболоиды и параболоиды. Поверхности с образующей в виде кривой линии называются нелинейчатыми. К ним относятся поверхности второго порядка шаровидные, сфероидальные и т. п.). Поверхности, образованнее сочетанием двух движений образующей, расположенной под некоторым углом к оси (вращением ее вокруг оси с одновременным поступательным перемещением вдоль оси), называют винтовыми. Поверхности с числовыми отметка м и применяют при необходимости задавать форму поверхности, исходя из физических условий ее работы. К ним относятся профили лопаток паровых, газовых, и водяных турбин, гребных винтов и др. Конструктивные поверхности классифицировать невозможно, так как они зависят от конструктивной необходимости. Такие формы иногда встречаются в сочетании с поверхностями алгебраическими или поверхностями с числовыми отметками. Различают также переходные поверхности, к которым относятся, например, поверхности перехода от ступицы к лопасти в гребных винтах, от хвостовой части к рабочей в лопатке турбины л т, п. Методы обработки сложных поверхностей Сложные поверхности можно обрабатывать различными методамb с помощью копиров, с использованием настроенных кинематических цепей, с применением так называемых построителей, а также при сочетании этих методов обработки. Копиры представляют собой основную деталь копировального устройства, очертания которой определяют траекторию движения режущего инструмента и соотв