Технология обработки гильз

На рис. 12.11 представлен эскиз типичного представителя гильз — деталь «поршень». Деталь имеет сквозное отверстие диаметром 152 мм с цилиндрической расточкой слева диаметром 170Н7 на длине 170 мм и конической расточкой справа 1: 22,5 на длине 90. Цилиндрические поверхности диаметрами 215Н7, 248 и 200Н7 мм должны быть концентричны относительно общей оси с допуском 0,02 мм, таким же допуском ограничено биение торцов. Шероховатость точных поверхностей должна находиться в пределах Ra 1,25, наружной поверхности диаметром 245 мм — Ra 2,5.

Стандартной трубы, которая удовлетворит по своим размерам, нет, выбор — заготовка с уменьшенными припусками. Возможен заказ трубы с увеличенной толщиной стенки по специальному заказу, но такое решение оправдает себя при крупносерийном производстве. Можно будет оформить на металлургическом предприятии заказ на поставку большой партии труб по сниженной цене.

В данном случае производство мелкосерийное, поэтому в качестве заготовки выбран пруток металлический 0260^ класса точности В1, длиной после отрезки 1255 мм, массой 523 кг.

Рассмотрим последовательность обработки заготовки.

В исходном состоянии в заготовительном производстве от прутка длиной 6 м на ленточно-пильном станке отрезают штучную заготовку длиной 1255 мм и передают в механообрабатывающий цех.

Первая операция механической обработки 05 — подготовка баз. Выполнить эту работу можно на различных станках: крупном фрезерно-центровальном, токарном и горизонтально-расточном. Базы будут использованы для установки заготовки на станке глубокого сверления.

Выберем вариант подготовки баз на горизонтально-расточном станке мод. 2А622ФЗ (рис. 12.12). Размеры поворотного стола 1120×1250 мм.

Сталь 40Х Твердость НВ250 Масса 233,1 кг Рис. 12.11. Эскиз гильзы.

Рис. 12.12. Схема наладки подготовки баз в заготовке гильзы.

Заготовка 5 установлена на две призматические подставки б, у которых должен быть одинаковым размер, определяющий параллельность заготовки зеркалу стола 7 станка. Вторую грань можно выверить параллельно направлению перемещения стола, но можно обойтись даже без этого. В этом отношении такие призмы имеют неоспоримое преимущество перед традиционными V-образными, у которых одновысотность граней определяется двумя размерами. Привязать заготовку к координатной системе станка можно путем обмера ее положения датчиком 4 по касанию в трех точках а, б и в (см. рис. 12.12).

На заготовке с обеих сторон необходимо торцовой фрезой 3 обработать торцы, просверлить сверлом 2 центровые отверстия и обточить «летучкой» 1 на некоторой длине концы заготовки «как чисто» (такой термин означает, что должен быть снят минимальный припуск, при котором вся поверхность становится полностью обработанной). Стол станка может повернуться на любой угол с ценой отсчета 0,00 Г, в данном случае необходим поворот на 180°.

Следующая операция 10 — сквозное сверление отверстия диаметром 152 мм. Она выполняется на станке для глубокого сверления мод. РТ2830. На рис. 12.13 показана подача СОЖ через борштангу с возвратом вместе со стружкой через просверленное отверстие в бак, в котором магнитный сепаратор отделяет металл от жидкости.

Рис. 12.13. Подача СОЖ при сверлении сквозного отверстия.

Обработанные на предыдущей операции 05 торцы и проточки по концам заготовки позволяют установить заготовку на станке с уплотнением от излишних утечек охлаждающей жидкости. В момент окончания сверления и выхода сверла из заготовки СОЖ также возвращается в бак, но второму каналу стока.

Для увеличения твердости до НВ 250 и улучшения обрабатываемости выполняют термическую операцию 15 — улучшение. Одновременно будут уменьшены внутренние напряжения проката заготовки.

Следующей операцией (20) явится токарная обработка, которую осуществим в два установа.

В первой позиции первого установа (рис. 12.14, а) закрепим левый конец заготовки кулачками зажимного патрона на разжим за отверстие, правый подожмем грибковым центром задней бабки. Такое базирование за отверстие позволит обеспечить концентричность наружных поверхностей относительно внутренних.

Проточить наружные поверхности с припуском 1 мм.

Во второй позиции первого установа произведем зажим правого конца заготовки кулачками самоцентрирующего люнета, как показано на рис. 12.14, б. Заднюю бабку отведем вправо на расстояние, достаточное для входа в отверстие расточного инструмента.

Проточить задний горец. Расточить конус 1: 22,5 на длине 90,2 мм.

Для выполнения второго установа операции 20 необходимо перевернуть заготовку на 180° (рис. 12.15). Для этого следует выполнить следующие работы:

• 1) поддержать заготовку с помощью средств подъема, разжать кулачки патрона и отвести вправо заднюю бабку;
• 2) повернуть подвешенную на кране заготовку таким образом, чтобы ее задний конец оказался в стороне зажимного патрона;
• 3) зажать левый конец заготовки за коническую поверхность 1: 22,5 отверстия;
• 4) правый конец поддержать кулачками самоцентрирующего люнета.

Рис. 12.14. Схема обработки гильзы в первом установе операции 20

Рис. 12.15. Схема обработки гильзы во втором установе операции 20.

Зажимным поверхностям кулачков приданы две ступени: цилиндрическая и коническая. В первом установе закрепление заготовки выполнялось за отверстие цилиндрическими поверхностями кулачков. Во втором установе зажим осуществляется за коническую поверхность без опасения, что осевая составляющая сил закрепления вытолкнет заготовку с кулачков.

Действительно, коническая поверхность 1: 22,5 имеет тангенс угла наклона 0,022, следовательно, имеется пятикратный запас до предельного угла самоторможения.

В первой позиции второго установи операции 20 (рис. 12.15, а) выполняются расточка отверстия 017ОН7 на глубину 170 мм, снятие фаски в отверстии на торце, прорезка канавок для выхода резцов и протачивание наружных цилиндрических поверхностей с припуском 0,5 мм на сторону, обработка правого горца и снятие фаски.

Необходимо принять решение о дальнейшей обработке. Можно продолжить токарную обработку и выполнить окончательно обработку наружных цилиндрических поверхностей и торцов в позиции, показанной на рис. 12.15, б.

Возможно принятие решения об окончательной обработке наружных поверхностей шлифованием. Тогда возникнет необходимость в выполнении операции 25.

Если решено достичь требуемой точности и шероховатости точением, то следует учесть состояние станка и выполнить выбор режущих инструментов и режимов обработки. Именно с этой целью финишная обработка вынесена в позицию, показанную на рис. 12.15, б.

Рассмотрим, какие методы использует современное машиностроение для улучшения качества обрабатываемой поверхности в том же технологическом установе, в котором выполнялось точение.

• 1. Использование твердосплавных пластин с зачистной кромкой Wiper. Значения показателей шероховатости Ra и Rz уменьшаются в два раза в сравнении с теми, которые получаются при точении пластинами со стандартной формой режущих граней.
• 2. Алмазное выглаживание (рис. 12.16).

Рис. 12.16. Схема выглаживания и алмазный инструмент

Метод алмазного выглаживания заключается в том, что после обработки резанием микронеровности поверхности выглаживаются прижатым к ней алмазом сферической формы. Достигается шероховатость до Ra 0,1 мкм с одновременным уплотнением поверхностного слоя. Размер при этом изменяется не более чем на высоту исходной микронеровности.

Достоинства алмазного выглаживания проявляются в следующем:

• — улучшение шероховатости;
• — исключение внедрения в поверхность различных частиц, как эго происходит при шлифовании незакаленных материалов;
• — возможность обработки тонкостенных деталей, так как усилие давления алмаза не превышает 150 Н.
• 3. Безабразивиая ультразвуковая финишная обработка (БУФО).

Метод БУФО является полностью отечественной инновационной разработкой. Используется пластическая деформация поверхностного слоя металла под воздействием ультразвуковых ударов.

Можно отметить следующие положительные стороны БУФО:

• 1) шероховатость за один рабочий ход улучшается с Ra 6,3 до 0,1 мкм;
• 2) остаточные напряжения трансформируются в сжимающие;
• 3) увеличивается микротвердость обработанного слоя;
• 4) повышается усталостная прочность;
• 5) увеличивается опорная поверхность;
• 6) отсутствует неблагоприятное абразивное воздействие на обрабатываемую поверхность;
• 7) деталь обрабатывают в один с точением или шлифованием технологический установ.

Некоторые из положительных сторон совпадают с таковым при алмазном выглаживании.

На рис. 12.17, а представлена блок-схема БУФО.

Рис. 12.17. Безабразивиая ультразвуковая финишная обработка:

а — блок-схема БУФО; б, в — инструменты для БУФО Электропитание 1 установки осуществляется от сети 220 В. На рис. 12.17, а: 2 — электрический преобразователь; 3 — генератор ультразвуковых колебаний; 4 — ударный инструмент; 5 — зона пластических деформаций; 6 — заготовка.

На рис. 12.17, б и в представлены различные инструменты, в одном корпусе которых скомпонованы электрический преобразователь, ультразвуковой генератор и ударный наконечник.

Скорость вращения заготовки должна составлять 120—150 м/мин, подача — около 0,1 мм/об.

В табл. 12.2 отражен технологический процесс обработки гильзы.

Технологический процесс обработки гильзы.