Обработка внутренней канавки

Содержание
Введение……………………………………………………………………….…3
1. Резцы и их классификация…………………………………………………....4
2. Полировка изделий и методы полировок………………………………….....8
3. Внутренние канавки…………………………………………………………..10
3.1 Обработка внутренних канавок ………………………………………….....10
Инструменты для обработки внутренних канавок………………………....11
Трудности при обработке внутренней канавки………………………….....12
4. Внешние канавки……………………………………………………………...14
4.1 Обработка внешних канавок………………………………………………...14
4.2 Контроль наружных уступов, торцов и канавок……………………………16
Заключение…………………………………………………………………….....17
Список использованной литературы…………………………………………...18

ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена теме по обработке внутренних канавок, что является одной из тем отрасли токарного дела. Внутренние и внешние канавки являются элементов различных цилиндрических приспособлений. Их назначение, как правило, обеспечивает эффективную работу всего механизма, и правильная и точная обработка канавок, является чрезвычайно ответственным делом в токарном производстве. Современные сверхточные технологии и новейшее оборудование позволяют выполнять эту задачу весьма эффективно и быстро, учитывая необходимые размеры.
В этой работе будут рассмотрены современные методы полировки и обработки канавок, в том числе внутренних и внешних, с учетом современных технологий. Будут рассмотрены трудности и проблемы решения этой проблемы, и приведены их решения. В качестве источника информации будут использованы тематические интернет-ресурсы, а также технические пособия компании “SANDVIK”.
Резцы и их классификация
Первым, и самым важным инструментом для обработки канавок, являются резцы. Резцы – это острые режущие инструменты, предназначенные для обработки изделий путем срезания тонких слоев металла. Острая часть инструмента врезается в кромку, отсекая слой металла, и превращая его в стружку. Резцы, как правило, состоят из рабочей части (или головки) и стержня, с помощью которого резец крепится на станке (рис.1). Рабочая часть, в свою очередь, образуется из передней поверхности и главной поверхности. В работе резцов немаловажное значение играет угол среза, который образуется при соотношении резца к обрабатываемой поверхности. Однако при работе резца в отношении к оси детали, плоскость резания меняет свое положение, из-за чего величина угла изменяется.
Рисунок 1 — Схема резца
Резцы также играют немаловажную роль при растачивании глухих отверстий, о чем будет сказано ниже. При продольном методе работы резца в результате движения самой детали и поступательного движения резца, стружка будет срезаться по винтовой траектории. Сама же плоскость резания при этом отклонится от своего положения в статике на угол μ. Отклонение будет увеличиваться в соответствии с увеличением величины подачи.
Существует множество видов резцов, основные из которых классифицируются следующим образом:
— по направлению
правые – это резцы, у которых при наложении на них ладони правой руки с пальцами, направленными к вершине резца, его режущая кромка окажется под большим пальцем.
левые – резцы, у которых при наложении аналогично левой руки, режущая часть окажется под большим пальцем.
— по конструкции
прямые – у них головка резца будет продолжать ось державки или будет параллельная ей
отогнутые – у таких ось головки отклонена вправо или влево от оси державки
изогнутые – ось державки у таких резцов при виде сбоку изогнута
оттянутые – у них рабочая часть резца будет уже, чем у державки
специальные – с особенностями для конкретного вида обработки
— по сечению стержня
прямоугольные
квадратные
круглые
— по способу изготовления
цельные – у них рабочая часть и державка сделаны из одного и того же материала
составные – у таких режущая часть сделана как пластина, крепящаяся к самой державке из стали
— по типу материала
инструментальная сталь
углеродистая (применяется при невысоких скоростях)
легированная (для средних скоростей, так как их теплостойкость выше в полтора раза чем у углеродистых)
высоколегированная (или быстрорежущая, для высоких скоростей)
твердые сплавы (для еще более высоких скоростей, чем у высоколегированных. Среди них металлокерамика, вольфрам, титановольфрам, титанотанталовольфрам, минералокерамика и кермет. Как видно из названия, это сплавы твердых металлов, придающие повышенную прочность резцам).
эльборовые (материалы, по своей структуре и свойствам близкие к алмазам)
алмазные (как известно, очень прочные)
— по типу установки по отношению к детали
радиальные - установленные перпендикулярно к оси детали. Наиболее распространенные в промышленном производстве
тангенциальные – в них усилие идет вдоль резца, что предовтращает возможность изгиба тела резца. Часто используется на токарных автоматах.
— по типу обработки изделия
обдирочные (или черновые)
чистовые (имеют больший радиус закругления вершины, что уменьшает шероховатость изделия)
для тонкого точения
— по типу обработки
токарные
строгальные (при горизонтальной работе резки)
долбежные (при вертикальной работе резки)
— токарные резцы делятся на
Проходные – работают, оттачивая деталь по оси вращения
Подрезные – режут углы под углом 90о к основному направлению
Отрезные - подрезают изделия под углом 90о к оси вращения или для прорезки узких канавок
Расточные – для расточки отверстий
Фасочные – снимают фаски с изделия
Фасонные – для обработки сложных деталей, требующие высокой точности
Прорезные или канавочные – для создания канавок на внутренних и наружных поверхностях
Для нарезания резьбы
— Строгальные и долбежные
Проходные – для оттачивания верхней части изделия
Боковые – для оттачивания боков изделия
Долбяки – для выдалбливания внутренних пазов внутри изделий.
Полировка изделий и методы полировок
В настоящее время существует несколько способ полировки внутренних поверхностей изделий, позволяющих обрабатывать изделия с высокой точностью. Среди них – гидроабразивное (гидравлическое) и струйное.
— Гидроабразивное (или гидравлическое) – метод полировки с помощью жидкости (рис.2). Жидкость тонкой струей под давлением переходит в более маленькое сечение, и пограничные слои жидкость меняют направление, вызывая сжатие струи. В это время взвешенные абразивные частицы с изделия по инерции движутся в том же направлении, сталкиваясь со стенкой изделия, и откалывая от него другие металлические частицы. Наибольшему воздействию при таком методе подвергаются выступающие участки, с которыми соприкасается наибольшее число частиц. Давление достигает 50 атмосфер, минимальное должно быть не ниже 30 кГс/см2. Абразивом обычно служит оксид алюминия, карбид кремния, карбид бора и т.п., смешанные с загустителями и смазочными маслами, образующими в общей сложности раствор с определенной вязкостью и свойствами. Важным является степень воздействия раствора на поверхность канала, а также размеры и тип абразивных частиц. Для маленьких отверстий и точного шлифования подходят частицы окиси алюминия размер 0,002 – 0,004 мм. Давление раствора обычно достигает 14-125 атмосфер, длительность всего процесса составляет в среднем 30 секунд. Далее каналы обрабатываются сжатым воздухом и обрабатываются растворителем, для удаления оставшихся абразивных частиц.
— Струйное – похожий на предыдущий метод, при котором струя жидкости с абразивными частицами под давлением воздуха проходит через отверстие (рис.2,б). Давление составляет здесь от двух до четырех атмосфер, вырабатываемое центробежным насосом. Недостаток метода – быстрый выход насосов из строя.
Рисунок 2 – Полировка каналов: а, д – изделия, б – схема струйной полировки; в – схема доводочного станка; г - притир
Внутренние канавки
3.1 Обработка внутренних канавок
Перед обработкой внутренних канавок сначала подбирают подходящий резец, специально предназначенный для работы над глухими отверстиями. Обычно они очень похожи на резцы для наружных канавок, в которых вылет головки резцы из державки должен быть на 2 — 3 мм больше глубины канавки. Также используются в процессе линейка, штангенциркуль, измерительные шаблоны. Самое главное, прорезные канавочные резцы должны соответствовать профилю, подходящему для канавки. На рисунке 3 показан способ проточки канавок в отверстиях.
Рисунок 3 – Проточка канавок в отверстиях
Собственно, сам процесс вытачивания начинается после предварительной обработки самого отверстия. Врезание резца обеспечивается его поперечной подачей, при котором у резца диаметр головки должен быть больше глубины канавки на 2 – 3 мм. Все движения прослеживаются по лимбам, контролирующими поперечные и продольные подачи. Также применяются специальные упоры для жесткой фиксации координат для перемещения резца. В случае, когда ширины выточки гораздо больше кромки резца, осуществляется врезание до некоторого значения, а затем происходит продольная подача на заданное расстояние. Ширина канавки отслеживается штангенциркулем и специальным шаблоном (рис.4).
Предназначением самих канавок является предоставление возможности разделения поверхностей с различными методами обработки. При таком же методе использование канавок обеспечивается технологический выход при создании изделия. Они же легко распределят смазку по поверхности изделия равномерно и фиксируют ее на месте. Часто применяется кольцевая или спиралевидная траектория (для масла). Канавка также носит название «проточка». Для монтажа стопорных колец, установки подшипников также используются канавки.
Рисунок 4 — Обработка внутренних канавок; a) несколько врезаний
с чистовой обработкой; б) плунжирное точение
Инструменты для обработки внутренних канавок
Для обработки внутренних канавок, к примеру, в стопорных кольцах, могут использоваться пластины CoroCut со специальной геометрией GF, GM, TF, TM. Для маленьких отверстий, диаметром до 12 мм применяются пластины Q-Cut 151.3 с геометрией 4G. CoroCut MB может применяться на стальных оправках или на твердосплавных. Иногда применяются высокоточные пластины для обработки канавок шириной 0,7—3мм.
Для отверстий еще меньшего диаметра, до 4,2 мм, используется инструмент CoroTurn XS, имеющий пластины шириной 0,78—2мм.
Для подбора инструмента, позволяющего эффективно удалять стружку, применяется инструмент с вылетом не более 3хD (для стальных оправок) и 5хD (для твердосплавных оправок). Специальные антивибрационные расточные оправки дает возможность работать с вылетом до 5хD, а специальные усиленные до 7хD (рис.5).
Рисунок 5 — Вариации режимов работы сверхточных инструментов
3.3 Трудности при обработке внутренней канавки
Из-за своего расположения, главной проблемой при обработки внутренней канавки становится невозможность оператора станка видеть сам процесс работы и трудность в контроле процесса. В процессе резки неизбежно появляется стружка, а в случае с внутренней канавкой возникает еще и проблема ее эвакуации из отверстия, особенно в изделиях сложной формы. Также возникает опасность для здоровья при удалении стружки из отверстия на высокой скорости, характерная для цилиндрических изделий. Эта же проблема, плюс вибрации, создают новую – механические повреждения внутренней поверхности самой стружкой. Для решения этих задач часто применяют два метода – радиальное однократное врезание, многократное врезание и плунжерное точение. Также рекомендуется следовать следующим рекомендациям:
использовать высокоточною подачу СОЖ большой интенсивности
применять оправки небольшого размера
тщательно крепить инструмент для уменьшения вибрации
применять очень острые пластины или несколько узких
использовать твердосплавные антивибрационные оправки
Внешние канавки
4.1 Обработка внешних канавок
Обработка внешних канавок занимает меньше по времени, чем внутренних, и на порядок легче. Также к ним предъявляются менее высокие требования, чем к отрезке. Самый эффективный способ их обработки – это обработка за один проход. Для широких канавок можно применять способ многократного врезания, оттачивание вразгонку, профильное оттачивание или плунжерное оттачивание. Самым важным моментом в обработке наружных канавок является инструмент с высокоточной подачей СОЖ.
Способы обработки внешних канавок:
За один проход
Это самый выгодный и эффективный способ их обработки. Здесь необходимо принимать во внимание качеству пластин и их остроте, использовать преимущественно пластины с жесткими размерными допусками подходящим радиусом при вершинах и необходимой шириной, отдавать предпочтение шлифовальным пластинами. Для большого количества изделий следует применять пластину с подходящим профилем и фаской (рис.6).
— Черновая обработка
Применяется для широких канавок или для точения уступов. Использует методы обработки канавок множественным врезанием, плунжирное оттачивание и обработку с врезанием под углом (вразгонку). Эти методы также требуют последующей чистовой обработки. Обычно, если ширина канавки меньше ее глубины, то применяется метод многократного врезания, а если больше, то метод плунжирного оттачивания. Для тонких и нежестких изделий применяется метод врезания под углом (рис. 7,8,9).
Рисунок 6 — Обработка канавок за один проход
Рисунок 7 — Обработка широких канавок
Рисунок 8 — Обработка канавок многократным врезанием
Рисунок 9 — Плунжирное точение
4.2 Контроль наружных уступов, торцов и канавок
Глубину канавок на наружной поверхности детали измеряют линейкой, (рис. 10, а), штангенциркулем, (рис. 10, б), тангенглубиномером, (рис. 10, в) и уступомером, (рис. 10, г). Ширину обработанного участка до уступа нужно измерять линейкой тогда, когда не требуется большой точности измерения. Если есть высокие требования к точности измерения, тогда стоит воспользоваться штангенциркулем, а при серийном производстве деталей - шаблоном-уступомёром. Проходная сторона шаблона (ПР) - при измерении должна упираться в обработанную цилиндрическую поверхность детали, а непроходная сторона (НЕ) - в наружную цилиндрическую поверхность изделия.
Рисунок 10 — Измерение глубины канавок
Заключение
Оттачивание канавок – это всегда ответственный и трудоемкий процесс, особенно, это касается оттачивания внутренних канавок, когда ход работы затрудняется различными факторами. Тем не менее, в ходе работы были найдены эффективные способы и методы их оттачивания, значительно снижающие риск повреждения изделия и травм оператора станка. В работе были описаны методы, придуманные за многие годы работы и приобретенные практическим опытом многих передовых компаний, в том числе компанией “SANDVIK”, занимающимися разработками токарного оборудования и сверхточных современных инструментов. Эти методы позволяют реализовывать на производстве инженерные идеи, которые раньше считались очень трудоемкими и даже невозможными. Однако соблюдение строгих правил обработки изделий и тщательная подготовительная аналитическая работа по исследованию поставленной задачи позволяет добиться высоких результатов. Эти результаты наиболее востребованы в самолетной и авиакосмической отрасли, где требуются мелкие детали сложной формы, требующие сверхточный и гладкой обработки.
В работе тщательно рассмотрен процесс подбора резцов, их параметров, а также подготовки, создания, полировки и обработки внутренних и внешних канавок, описаны возникающие в ходе работы проблемы и способы их решения, приведены методы, используемые на практике во многих производствах.
Список использованной литературы
Интернет ресурс компании “SANDVIK” – www.sandvik.coromant.comКожевников Д.В., Кирсанов С.В. Резание материалов. Учебник (гриф УМО). М.:Машиностроение. 2007. 304 с
Кожевников Д.В., Кирсанов С.В. Металлорежущие инструменты. Учебник (гриф УМО). Томск: Изд-во Томского ун-та. 2003. 392 с. (250 экз.)
А. М. Дальский и др. Технология конструкционных материалов. — М.: Машиностроение, 1977. — 664 с.
Г. Д. Бэргард. Станки по металлу и работа на них. Книга, Л.-М., 1930. С. 141.
Е.М. Муравьев. Слесарное дело.