Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Формообразование заданных поверхностей деталей известными инструментами

В современной технике все большую нишу занимают детали машин, ограниченные сложными фасонными поверхностями. Это лопатки турбин и реактивных двигателей, плоские и пространственные кулачки, изделия типа лопастей гребных винтов, пропеллеров и т. п.

Обработка таких поверхностей довольно часто производится выбранным инструментом относительно примитивной формы, который получает сложное принудительное движение, подпадающие под определенные законы. В этом случае следует определить движение инструмента по отношению к заготовке, которое формирует четкую заданную поверхность детали.

Что касательно режущего инструмента, то при изготовлении сложных фасонных поверхностей используются резцы, концевые фрезы, торцовые фрезы, шлифовальные круги.

Формирование поверхности детали резцами обычно производится его вершиной, которую условно можно считать точкой. В действительности небольшой участок вершинной режущей кромки резца принимает участие в формировании поверхности детали в соответствии с последовательной системой резания.

Обработка фрезерованием и шлифованием дисковыми или цилиндрическими фрезами и шлифовальными кругами зачастую сводится к формированию плоских сечений обработанной поверхности Д с помощью окружности. В случае применения фрез со сферической режущей частью поверхность детали Д формируется с помощью сферической поверхности, которая создается в зоне обработки в результате вращения режущих кромок вокруг оси инструмента.

Наряду с рассмотренными, на практике при обработке поверхностей с образующими переменного вида находят применение и более сложные фасонные инструменты. Их применение зачастую приводит к увеличению активной длины режущей кромки, формирующей поверхность детали, и соответствующему повышению производительности труда.

Так, открытые линейчатые поверхности с процентной разбивкой могут обрабатываться строганием или фрезерованием. Особенностью этих поверхностей является то, что их граничные торцовые сечения имеют разные размеры, что исключает возможность обработки за один проход. Фрезерование таких поверхностей можно вести концевой фрезой со сферической режущей частью. Этот способ обработки является наиболее универсальным, но наименее производительным, так как поверхность детали формируется относительно небольшим участком сферы и поэтому требуется большое число проходов.

Обработать рассматриваемую поверхность можно также плоским торцом фрезы. В этом случае возрастает зона формирования поверхности детали, увеличивается шаг периодической подачи и соответственно повышается производительность труда. Обработка плоским торцом фрезы особенно эффективна для крупногабаритных изделий с большими значениями радиусов кривизны обработанной поверхности. Однако более высокую производительность можно получить, применяя фасонные фрезы, профиль которых соответствует максимальному по размерам поперечному сечению детали. В этом случае резко сокращается число проходов, необходимых для создания заданной поверхности детали, так как увеличивается шаг периодической подачи и площадь обработанной за один проход поверхности.

Возможные движения режущего инструмента и заготовки при обработке определяются из условия соприкосновения профилирующих зон режущих кромок инструмента или соответствующих инструментальных поверхностей с обработанной поверхностью детали Д. Это условие неоднозначно определяет схему формообразования. Можно заставить формирующие элементы режущего инструмента самым различным образом перемещаться по поверхности детали и производить ее обработку.

Однако для того чтобы схемы механизмов были сравнительно простыми, движения инструмента сравнительно заготовки складываются из ряда прямолинейно-поступательных и вращательных. Они могут быть непрерывными и периодическими, равномерными и неравномерными. Требуемый закон движения инструмента и заготовки на станке осуществляется с помощью механизмов-построителей, копиров, систем

Применение построителей основывается на синтезе механизмов, обеспечивающих требуемый характер движения заготовки и инструмента. Они рассчитываются как на точное, так и на приближенное воспроизведение заданной поверхности в пределах допустимых отклонений.

Механизмы-построители могут быть положены в основу проектирования специальных станков либо приспособлений к станкам общего назначения. Так, например, на рис. 1, а изображена схема приспособления при производстве на токарном станке сферической поверхности. Заготовку 1 устанавливают в патроне токарного станка, и она вращается вокруг своей оси. Резцу 2 сообщают сложное движение, состоящее из двух прямолинейно-поступательных движений. Продольный суппорт 3 движется прямолинейно-поступательно вдоль оси заготовки, а сидящий на нем поперечный суппорт 5 — в перпендикулярном направлении. Поперечный суппорт 5 стержнем 6 соединен с шатуном 7 на оси 8, закрепленной на станине.

Схема обработки фасонной поверхности с помощью механизма-построителя и копированием

Если от винта 4 перемещать поперечный суппорт 5 перпендикулярно оси заготовки, то продольный суппорт 3 будет двигаться вдоль оси заготовки. В результате вершина резца 2, закрепленного в резцедержателе, будет перемещаться по радиусу, равному расстоянию от оси 8 до оси стержня 6, и обрабатывать вогнутую сферическую поверхность детали.

К недостаткам механизмов-построителей следует отнести их неуниверсальность и ограниченное число обрабатываемых профилей.

При копирном методе обработки сложных поверхностей необходимое сравнительное движение инструмента и заготовки воспроизводится с помощью копировальных приспособлений. В зависимости от принятой схемы, может использоваться один или несколько плоских или объемных копиров.

Так, на рис. 1, б показана схема фрезерования кулачка плоским копиром. На вращающейся планшайбе 2 установлен копир, а на второй, синхронно вращающейся с ней планшайбе 1 закреплена заготовка. Шпиндельная бабка 6 с фрезой 7 и копировальным прибором 3 перемещается вместе с поперечиной 5 вертикально по стойке 4 так, что все время обеспечивается соприкосновение пальца 3 с копиром. В результате фреза, копируя движения пальца 3, обрабатывает деталь, форма которой является копией копира.

Замыкание между пальцем и копиром в копировальных станках создается с помощью груза, давления пружины и т. п. С целью уменьшения усилий, возникающих в результате взаимодействия пальца и копира, применяют копирование с помощью следящего привода. Следящее, или копировально-измерительное, устройство представляет собой точный измерительный прибор, палец которого при небольшом усилии ощупывает поверхность копира. Перемещения пальца в виде соответствующих команд подаются в специальные коммутирующие устройства, которые инициируют движение исполнительных органов и перемещают инструмент и заготовку. В качестве усилителей используется различная электромеханическая и гидравлическая аппаратура.

К недостаткам обработки сложных поверхностей по копиру относится большая трудоемкость изготовления весьма точных копиров, относительно низкая точность обработки, вызываемая погрешностями инструмента, копира и цепи, передающей движение от пальца к инструменту, а также ошибками ощупывания, которые возникают из-за значительных усилий, необходимых для замыкания цепи, а при наличии следящей системы с усилением — вследствие ее рассогласования.

Перспективным при обработке непростых поверхностей является применение станков с программным управлением.

Программное управление подобно копировальному управлению, в котором вместо копира, геометрически подобного искомой обрабатываемой поверхности, используются записывающие носители. В них информация о форме изделия хранится в шифрованном виде, представляя собой программу обработки.

В программу прописывают не только информации о движениях инструмента и заготовки в процессе резания, но и обо всех других вспомогательных движениях и движениях управления, что позволяет полностью автоматизировать процесс обработки.

Особенностью станков с программным управлением является возможность их быстрой переналадки путем замены программы.

Подготовка программ обработки сложных поверхностей включает как один из важнейших этапов определение перемещений, которые должны совершать инструмент и заготовка в процессе обработки на станке.