Обработка отверстий

Материалы и способы получения заготовок деталей зубчатых и червячных передач

В зависимости от служебного назначения цилиндрические зубчатые колеса изго­тавливают из углеродистых и легированных сталей, чугуна и пластмасс.

В качестве заготовок зубчатых колес служат: прокат, поковки, отливки.

Конические зубчатые колеса изготавливают из углеродистых сталей (40, 45, 15, 20), легированных (40Х, 20Х) и хромоникелевых сталей.

В качестве заготовок, в зависимости от программы выпуска, применяют поковку или круглый прокат. В массовом и крупносерийном производстве поковки выполняют с зубьями методом штамповки. Применяют также заготовки с горячей накаткой зубьев,

Для неответственных передач и при v < 2 м/с используют чугун СЧ21 и СЧ15.

В качестве заготовок червячных колес используют отливки и прокат. В крупносе­рийном и массовом производствах применяют литье под давлением, литье в кокиль, оболочковые формы. Для составных колес небольшого размера применяют биметалли­ческие заготовки (отливки). Сущность процесса получения таких заготовок заключается в том, что предварительно отлитую ступицу устанавливают в форму и на нее центро­бежным способом заливают венец. При изготовлении особо крупных колес заготовки отливают с предварительно формованными зубьями.

Червяки изготавливают из углеродистых сталей 40, 45 и легированных сталей 40Х, 40ХН, 15Х, 15ХА, 20Х, 20ХНВА, 20ХВ,

Глобоидные червяки изготавливают из сталей марок 35ХМА, ЗЗХГН.

В качестве заготовок для червяков в крупносерийном и массовом производстве ис­пользуют поковку, а в мелкосерийном и единичном - прокат.

Так как основными рабочими поверхностями зубчатых колес являются их отвер­стия и зубья, то ниже рассмотрены методы их обработки.

Обрабатывать отверстия можно: сверлением, зенкерованнем, развертыванием, рас­тачиванием, протягиванием, шлифованием, хонингованием, суперфинишированием, притиркой, калиброванием и раскатыванием.

Сверление используется для образования отверстий в сплошном металле. Отвер­стия диаметром больше 30 мм в сплошном материале сверлят двумя сверлами, т.е. про­изводят сверление и рассверливание.

Для сверления глубоких отверстий применяют пушечные сверла. Для больших диаметров целесообразно использовать кольцевые.

Сверление и рассверливание позволяет получить 11-12 квалитет и Rz = 30…80 мкм.

При изготовлении отверстий по 8 - 10 квалитету точности и Ra- 1,2... 3,0 мкм по­сле сверления применяют зенкерование.

Отлитые или отштампованные отверстия обычно обрабатываются сразу черновым зенкером, который позволяет получить 9-11 квалитет и Rz = 15... 40 мкм.

При одновременной обработке нескольких отверстий d > 30 мм, находящихся на одной оси в серийном и крупносерийном производствах, применяют оправки с насад­ными зенкерами.

В крупносерийном и массовом производстве широко применяются комбинирован­ные зенкеры, обрабатывающие одновременно отверстие, торец и фаску, а также комби­нированные инструменты: сверло - зенкер.

При необходимости получения точности отверстий до 4 - 5 квалитета и шеро­ховатости Ra = 0,3 мкм применяют развертывание, причем черновое развертывание позволяет получить; 8-9 квалитеты точности и Ra = 1,2... 2,0, чистовое разверты­вание: 6-7 квалитеты точности и Ra = 0,6... 1,2 и тонкое развертывание 4-5 ква­литет Ra = 0,3... 0,6 мкм.

В крупносерийном и массовом производстве часто применяют комбинированные инструменты: сверло - развертка или сверло - зенкер - развертка. Сверление, зенкеро- вание и развертывание отверстий обычно производится на токарных, сверлильных или токарно-револьверных станках.

В единичном, мелкосерийном и серийном производстве используют вертикально­сверлильные или радиально-сверлильные станки. Причем для быстрой смены режущих инструментов на этих станках применяют быстросменные патроны. В мелкосерийном и серийном - станки с ЧПУ. В крупносерийном - агрегатные, в массовом - автоматы и полуавтоматы.

Для окончательной обработки отверстий зачастую применяют тонкое или алмазное растачивание, которое проводится на следующих режимах:

скорость резания для чугуна 120... 150 м/мин, для бронзы 300... 400 м/мин, для баббита 400... 1000 м/мин, для алюминиевых сплавов 500... 1500 м/мин.

Достоинствами тонкого растачивания являются:

1. отсутствие шаржирования абразивных зерен;

2. достигается высокая точность: 5-6 квалитет;

3. простота конструкции режущего инструмента.

В последнее время все более широкое применение находит растачивание отверстий широкими резцами, установленными в специальные блоки.

Эти блоки, как правило, делают плавающими.

Растачивание применяют для обработки отверстий d > 80 мм.

Растачивание может быть черновое, чистовое и тонкое (алмазное).

Черновое растачивание позволяет получить 10—12 квалитеты точности и Rz = 20... 80 мкм, чистовое - 8 - 9 квалитеты точности и Ra = 1,2... 5,0 мкм, тонкое - 5 - 7 квали­теты Ra = 0,2... 1,2 мкм.

Растачивание отверстий может проводиться на различных токарных, сверлильных, вертикально- и горизонтально-расточных станках с ЧПУ и агрегатных станках, автома­тах и полуавтоматах.

В массовом, крупносерийном и серийном производстве широко применяется протягивание отверстий цилиндрических, шлицевых и других форм.

Цилиндрические отверстия протягивают после сверления или зенкерования, оно заменяет просверливание отверстий и позволяет получить 5-7 квалитеты точности и Ra = 0,3... 1,5 мкм.

Протягивание производится на горизонтально- и вертикально-протяжных станках.

Шлифование отверстий производят на внутришлифовальных станках. Диаметр шлифовального круга обычно принимают d_кр < 0,8... 0,9£ D_опв, Скорость шлифования - 30 м/с. Однако при шлифовании малых отверстий (d = 15... 20 мм) скорость шлифова­ния может быть 10 м/с, так как многие внутришлифовальные станки не могут обеспе­чить 30 м/с при диаметре шлифовального круга 10... 15 мм.

Поперечная (радиальная) подача - 0,003... 0,15 мм на один двойной ход. Продоль­ная подача: 0,2... 0,35 - при чистовом шлифовании и 0,6... 0,85 при черновом шлифо­вании (5 - ширина шлифовального круга). В крупносерийном и массовом производстве применяются внутришлифовальные станки полуавтоматы.

Кроме обычного шлифования отверстия больших диаметров могут шлифоваться на станках с планетарным движением шпинделя, а также на станках для бесцентрового шли­фования (рис. 7.6). Шлифование позволяет получить 5-8 квалитеты и Ra = 0,2... 2,5.

Хонингование позволяет получить 4-6 квалитеты точности и Ra - 0,04... 0,6 мкм.

Хонингование отверстий производится на хонинговальных станках специальной вращающейся головкой (хоном) с раздвижными абразивными или алмазными брусками, имеющими, кроме того, возвратно-поступательное движение. Перемещение брусков в радиальном направлении осуществляется механическим, гидравлическим или пневмати­ческим устройством.

Рекомендуемые режимы Хонингования: припуск - 0,05... 0,1 мм, скорость враще­ния хонинговальной головки - 60 75 м/мин для стали; скорость воз в рати о-посту на­

тельного движения головки — 12... 15 м/мин.

В настоящее время с успехом используется хонингование алмазными брусками для черновой обработки.

В последнее время для повышения несущей способности поверхности (увеличение /_р) с масляными карманами от предшествующей обработки (рис. 7,7) с успехом применяет­ся плосковершинное хонингование. Оно позволяет получить: /_]О60, Sm = 0,05... 0,5 при Ra= 0,4... 1,0 мкм.

Притирка (доводка) отверстий производится на токарных, сверлильных, внутри­шлифовальных и специальных притирочных станках.

Притирка производится чугунными или медными притирами, прижимаемыми к по­верхности детали пружинами. Притирка позволяет получить 4-5 квалитет точности, Ra = 0,04... 0,2 мкм, t₁₀50, Sm = 0,05... 0,2, погрешность формы не исправляет. В послед­нее время все более широкое применение имеют доводочные бруски из синтетических алмазов.