/
Author: Таптун А.С.
Tags: оружие обработка металлов военная техника учебное пособие артиллерия артиллерийские установки
Year: 1960
Text
А. С. Таптун
ПРОИЗВОДСТВО
АРТИЛЛЕРИЙСКИХ
СИСТЕМ
ОБОРОНГИЗ
1960
А. С. ТАПТУН
канд. техн, наук доцент
ПРОИЗВОДСТВО
АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СИСТЕМ
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ОРУДИЙНЫХ
СТВОЛОВ
Допущено
Учебно-методическим управлением
по средним специальным учебным заведениям
Министерства высшего и среднего специального образования СССР
в качестве учебного пособия для техникумов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ОБОРОНГИЗ
Москва 1960
Книга является учебным пособием для техникумов н со-
держит описание технологических процессов механической
обработки и технического контроля орудийных труб. В книге
рассматриваются также общие вопросы проектирования техно-
логического процесса, допуски н возможные точности обра-
ботки.
Приводимые в книге материалы, учитывающие опыт работы
отечественной и зарубежной артиллерийской промышленности,
могут быть полезными также для мастеров артиллерийского
производства.
Рецензент канд. техн, наук доцент И. С. Веремейчук
Редактор инж. С. Д. Красильников
Зав. редакцией инж. А. И. Соколов
ВВЕДЕНИЕ
Производство артиллерийского вооружения развивалось, в ре-
зультате непрерывного изменения и совершенствования этого вида
боевой техники и увеличения масштаба использования ее в войсках.
История развития артиллерийского производства свидетельствует
о том, что наша отечественная промышленность в области артилле-
рийского вооружения всегда занимала одно из первых мест в мире
и обеспечивала армию и флот образцами оружия оригинальной кон-
струкции, которые по своим боевым свойствам не только не усту-
пали иностранным образцам, но часто превосходили их.
Нередко результаты научных работ по созданию артиллерийско-
го вооружения и совершенствованию технологических методов его.
производства в отечественной промышленности и в войсках полу-
чали всеобщее признание и приоритет и использовались в Западной
Европе.
Русская артиллерия — эти слова всегда напоминали врагам на-
шей Родины о могуществе ее вооруженных сил.
На Руси, по свидетельству Голицинской летописи, впервые огне-
стрельные орудия (арматы) применялись в 1389 г., при великом
князе Дмитрии Донском. Артиллерийское производство было зна-
чительно усовершенствовано и расширено в период царствования
Ивана Васильевича Грозного. В это время были уже выдающиеся'
артиллерийские мастера, среди которых особой известностью поль-
зовался Андрей Чохов. Он в числе многих других орудий отлил
в 1586 г. «царь-пушку» калибра 89 см, весом 2400 пудов (около-
40 т). Царь-пушка была самым большим орудием своего времени,
ядро ее весило 800 кг. Эта пушка как символ могущества русской,
артиллерии того времени и памятник старины хранится до настоя-
щего времени в Кремле. В 1577 г. Андрей Чохов изготовил пушку-
пищаль калибра 216 мм со стволом длиной 5330 мм, имевшую вес
7436 кг. Псковский пушечный мастер Семен Дубинин в 1590 г изго-
товил, пушку калибра 180 мм со стволом длиной 5940 мм, весившую
4750 кг. Эти пушки участвовали в боях, отдельные образцы их в на-
стоящее время хранятся в Ленинградском артиллерийском музее.
Промышленное производство артиллерийских орудий, боеприпа-
сов и ручного оружия в России началось при Петре I в 1700—1721 гг.
В это время были построены Сестрорецкий и Тульский оружейнйе
3
заводД, Петербургский арсенал, Сестрорецкий и Охтенский порохо-
вые заводы и ряд заводов на Урале.
В 1743 г. на Тульском заводе впервые были изготовлены 42-дш
и 48-дм/ легкие полевые пушки со стальными стволами, имевшими
по восьми винтовых нарезов в канале. Подобных исторических спра-
вок можно привести много и все они свидетельствуют о . том, что
в указанный период уровень развития артиллерийской техники
в России был высоким.
До середины XIX в. артиллерия и ручное огнестрельное оружие
были гладкоствольными и заряжались с дульной части, в периол
же Крымской войны (1854—1855 гг. ) впервые были применены об-
разцы орудий с нарезными каналами и заряжанием с казны, а так-
же ручное нарезное огнестрельное оружие. На опыте войны были
подтверждены преимущества нарезного оружия перед гладкостволь-
ным.
Производство первых нарезных орудий в России следует отнести
к 1855 году. В 1862 г. в войсках уже были отдельные батареи с на-
резными орудиями. Необходимо заметить, что в России нарезные
орудия с клиновыми затворами были разработаны значительно
раньше, чем в Западной Европе, что подтверждается документами
и образцами таких орудий, хранящимися в артиллерийском музее
Ленинграда. С развитием в России промышленности (1860 г.), осо-
бенно металлургии и машиностроения, началось серийное изготов-
ление стальных орудий с клиновыми затворами и нарезными кана-
лами. Первые отдельные образцы стальных орудий были изготов-
лены на уральских заводах еще в начале XIX века. В -период
1820—1850 гг. в Златоусте Павел Петрович Аносов впервые научно
обосновал возможность производства высококачественных сталей,
в частности булатной стали, и получил эти стали в производстве,
он же впервые применил микроскоп для исследования структуры
стали, опередив в этом отношении Западную Европу на
много лет.
Из Златоуста же вышел известный русский металлург Павел
Матвеевич Обухов, сыгравший видную роль в развитии русской
артиллерийской промышленности. Ствол пушки из стали Обухова,
отлитый в 1860 г. на Князе-Михайловской фабрике, выдержал около
4000 выстрелов. Эта пушка получила высшую награду на Всемир-
ной выставке в Лондоне в 1862 г. С переездом в Петербург
П. М. Обухов построил сталепушечныи Обуховский завод. Однако
первые стальные стволы орудий нередко при стрельбе разрывались,
так как процессы приготовления высокопрочных и вязких сталей
еще не были достаточно изучены.
В 1866 г. Обухов пригласил на завод для постоянной работы
Дмитрия Константиновича Чернова, который к этому времени окон-
чив технологический институт около пяти лет уже занимался пре-
подавательской деятельностью. Д. К. Чернов, работая на Обухов-
ском заводе и занимаясь исследованием металлов, впервые обнару-
жил, что металл разорвавшихся при стрельбе орудий имел крупно-
зернистую структуру, в то время как в стволах, выдержавших боль-
4
шое число выстрелов, он был мелкозернистой структуры. Опытная
проверка этого наблюдения позволила сделать весьма важный для
практики вывод о том, что качество стали зависит не только от ре*
цепта.ее изготовления, т. е. марки стали, но и от последующей ее
термической обработки (отжига, закалки и отпуска). На опытах и
в своих теоретических исследованиях Чернов впервые также
показал, что сталь при нагреве до определенных температур
претерпевает особые превращения, при которых изменяется струк-
тура и механические свойства. Позднее в курсах металлографии
эти температурные точки превращения стали были названы крити-
ческими точками Чернова. Д. К. Чернов создал научную основу
производства и термической обработки сталей и оказал этим боль-
шую помощь металлургическим заводам России и Европы. Ряд его
трудов, как-то: «Материалы для изучения стали и стальных ору-
дий» 1868 г., «Исследование литых стальных болванок» 1878 г.,
«О приготовлении стальных бронепробивающих снарядов» 1885 г.,
«О выгорании каналов стальных орудий» 1912 г. сохранили свою
актуальность до нашего времени.
Труды русского ученого Д. К. Чернова еще при его жизни полу-
чили широкое признание как в России, так и в Западной Европе
и были отмечены в 1900 г. на Всемирной промышленной выставке
в Париже. С 1889 г., работая на заводе, Д. К. Чернов одновременно
был профессором Артиллерийской Академии. Д. К. Чернов умер
2 января 1921 г. в Ялте, он до конца своей жизни оставался боль-
шим патриотом своей страны.
. В период 1860—1890 гг. профессор Артиллерийской Академии
А. В. Гадолин разработал основы теории проектирования артилле--
5
рийских орудий: «Сопротивление стен орудий давлению пороховых
газов», «Теория скрепленных орудий» и ряд других работ по теории
упругости. Большой научный вклад в области внешней и внутрен-
ней баллистики был сделан профессором Артиллерийской Академии
Н. В. Маевским (1850—1892 rft) и его учеником Н. А. Забудским
(1880—1917 гг.). Эти работы широко были известны в России
и в Европе и во .многом способствовали развитию и производству
артиллерийской техники..
Успехи и достижения в развитии артиллерийской науки и произ-
водства артиллерийского вооружения позволили во второй полови-
не XIX в. создать ряд весьма 'современных для хсвоего времени
артиллерийских систем, например 107- и 152,4-лм/ легкие и тяжелые
пушки обр. 1877 г.
В конце XIX в. было освоено производство бездымного пирокси-
линового пороха. В это же время артиллерийские снаряды начали
снаряжать бризантным взрывчатым веществом: сперва пироксили-
ном, позже мелинитом и наконец тротилом. С 1884 по 1887 г.
в европейских странах и в России успешно проходит испытание пер-
вого пулемета Максима. Однако производство пулеметов в России
еще долго задерживалось бюрократическим аппаратом царского
правительства и только к 1900 г. началось производство первых
партий этого вооружения.
В 1891 г. была принята на вооружение и началось серийное про-
изводство на Тульском оружейном заводе 7,62-лш (трехлинейной)
пятизарядной винтовки конструкции С. И. Мосина с патроном, сна-
ряженным бездымным порохом. Эта винтовка не утратила своих
боевых свойств и до настоящего времени.
Выдающимся русским артиллеристом В. С. Барановским, рабо-
тавшим на Обуховском заводе, в 1872 г. был предложен проект по-
левой скорострельной пушки на упругом лафете с откатом ствола
при выстреле. Преждевременная смерть Барановского при испыта-
нии боевых зарядов отдалила реализацию этого проекта и произ-
водство пушек на упругих лафетах. Только в начале XX в. были на-
конец созданы и началось серийное производство скорострельных
пушек на упругом лафете. К пушкам такого типа относились
75-лш пушка обр. 1897 г. во Франции, 76,2-жл/ пушка обр. 1902 г.
в России, 18-фунтовая (84-лм/) пушка обр. 1905 г. в Англии и 77-лаг
пушка обр. 1896 г. в Германии. В 1909—1911 гг. были уже созданы
и началось серийное производство 107-лог, 122-мм и 152,4-лиг
пушек и гаубиц на упругих лафетах е откатом ствола при вы-
стреле.
О масштабах артиллерийского производства в промышленности
старой России можно судить по следующим данным. В начале
первой мировой войны на вооружении русской армии находилось
до 6500 легких и тяжелых артиллерийских орудий десяти различных
образцов, а к концу войны имелось уже до 21 000 орудий всех об-
разцов. При этом за весь период войны промышленность с большим
напряжением изготовила до 13 500 полевых орудий и освоила в про-
изводстве только одну новую 76,2-мм зенитную пушку обр, 1915 г.
6
После установления в России Советской власти было обращено
серьезное внимание на развитие металлургической, машинострои-
тельной и оборонной промышленности. Советское Правительство и
Коммунистическая партия по указаниям В. И. Ленина много сде-
лали для воспитания научных и инженерно-технических кадров
промышленности. Развитие старых, создание новых артиллерийских
заводбв и подготовка для них кадров проходили с учетом опыта
первой мировой войны и развития науки и техники в послевоенные
годы.
В это же время (1925—1940 гг.) в СССР были выполнены важ-
ные для развития артиллерии научные работы и созданы различ-
ные образцы артиллерийского вооружения. В числе этих работ
всеобщее признание заслужили научные труды профессора Артил-
лерийской Академии Н. Ф. Дроздова, героя социалистического тру-
да профессора И. И. Иванова и др. Успешная творческая работа
молодых советских специалистов позволила создать и освоить
в производстве новые более совершенные образцы полевой, зенит-
ной, танковой и реактивной артиллерии.
В период Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. наша
отечественная артиллерийская техника по боевым свойствам была
выше артиллерийской техники Германии, Англии и США.
После перестройки заводов и фабрик на военное производ-
ство и перебазирования их в 1941 г. на Восток отечественная про-
мышленность, несмотря на сокращение ее мощностей, смогла уже
со второй, половины 1942 г. полностью удовлетворять потребности
армии в артиллерийском вооружении. С этого периода наша про-
мышленность выпускала ежегодно до 120 тыс. различных артилле-
рийских орудий, 30 тыс. танков, 100 тыс. минометов, до 450 тыс.
ручных и станковых пулеметов и много других образцов боевой тех-
ники. Тактико-технические данные некоторых полевых, танковых
и самоходных пушек периода Великой Отечественной войны приве-
дены в табл. 1.
Вместе с тем следует отметить, что в период второй мировой
войны необходимо было почти все имевшиеся на вооружении образ-
цы артиллерийской техники модернизировать и создавать новые
более мощные. Всю эту технику нужно было быстро освоить в про-
изводстве и бесперебойно поставлять ее в армию. Наша отечествен-
ная промышленность успешно справилась и с этой трудной
задачей.
Во второй мировой войне особенно большое развитие получили
танки и самоходные артиллерийские установки. Тактико-техниче-
ские данные некоторых из танков этого времени приведены
в табл. 2.
Производство различных образцов артиллерийской техники
представляет собой сложные'и трудоемкие технологические процес-
сы, успешное выполнение которых возможно только при мощном
развитии различных отраслей машиностроения, а также при доста-
точном количестве научных и инженерно-технических кадров.
7
Таблица 1
Тактико-технические данные полевых, танковых и самоходных орудий, применявшихся во второй мировой войне
(1941—1945 гг.)1
№ по пор. Наименование орудий Вес сна- ряда q кг Вес заряда со кг Объем каморы IF дм3 Началь- ная ско- рость снаряда ^0 м]сек Наиболь- шее дав- ление по- роховых газов Ртах KZjCM2 Дульная энергия снаряда ^0 ТМ Толщина проби- ваемой брони при угле встречи 90° в мм Длина трубы ствола в мм
иа ди- станции 100 м на ди- станции 1000 м
1 45-лглс противотанковая пуш- ка обр. 1942 г. (СССР) 1,43 0,85 0,390 0,365 0,52 873 1070 2500 2730 55,5 49,6 72 90 52 2994
2 5О-л<лс противотанковая пуш- ка обр. 1941 г. (Германия) 2,1 0,91 1,21 860 2350 77,6 82 52 3325
3 Ы-мм противотанковая пуш- ка обр. 1943 г. (СССР) 3,14 1,76 1,5 1,7 1,96 990 1270 3100 156,8 144,5 115 175 96 95 3944
4 75-лгж танковая и противотан- ковая пушки обр. 1941 г. (Германия) 6,8 4,1 2,75 2,67 3,17 740 990 2850 206 100 149 80 3375
1
5 75-лмс танковая пушка обр. 1942 г. (Германия) 6,5 4,5 4,0 5,1 930 1050 2850 306 248 160 180 120 5043
6 76-Жи танковая (обр. 1940 г.) и полевая пушки (обр. 1942 г.) СССР 6,5 3,0 1,08 1,3 1,65 680 950 2320 2400 135 139 75 130 60 2985
7 85-мм самоходная и танковая пушки обр. 1943 г. (СССР) 9,2 5,0 2,48 2,8 3,8 792 1030 2550 298 265 120 175 103 4146
8 88-амг танковая и самоходная пушки обр. 1943 г. (Герма- ния) 10,2 7,3 6,9 6,7 9,0 1000 изо 3000 518 475 186 230 140 6030
9 122-мм танковая пушка обр. 1943 г. (СССР) 25. 6,85 9,89 783 2750 773 160 130 5240
Примечание. Верхние строки данных относятся к снарядам нормального веса, нижние — к по^калиберным
снарядам.
о Таблица 2 Тактико-технические данные танк >в, применявшихся во второй мировой войне (1941—1945 гг.)
№ по пор. Наименование танка и год его выпуска Боевой вес т Мощность двигателя л. с. Длина кор- пуса м Ширина корпуса , м L. Высота корпуса м Лобовая броня мм Бортовая броня мм Калибр орудия мм Вес снаря- да в кг Начальная скорость MjceK Боекомп- лект на пушку шт.
1 Легкий Т-26 обр. 4934 г. (СССР) 10,5 90 4,7 2,5 2,3 16 16 45 1,43 760 165
2 Средний Т-34 обр. 1940 г. (СССР) 30,5 500 6,1 3,0 2,4 45 45 j 76 6,5 680 100
3 Средний Т-34 обр. 1943 г, (СССР) 32 500 6,1 3,0 2,7 90 45 85 9,2 792 56
4 Тяжелый ИС-2 обр. 1943 г. (СССР) 45,5 520 6,85 3,1 2,7 100 90 122 25 | 783 28
5 Средний T-IV обр. 1942 г. (Германия) 24 320 5,8 2,9 2,6 50 30 75 6,8 740 * 80
6 Средний T-V обр. 1943 г. (Германия) 45 600 6,9 3,4 2,9 1 70 40 75 6,5 930 75
7 Тяжелый T-IVобр. 1943г, (Германия) 56 | 650 6,25 3,6 2,9 ' 100 60 88 10,2 юоо 86
8 Тяжелый „Черчиль* обр. 1944 г. (Англия) 40 350 7,4 ' 3,2 | 2,5 | 80 50 57 2,9 820 80
9 Тяжелый . иЦентурионw обр. 1950 г. (Англия) 48 640 7,5 3,4 3,0 150 76 83,8 9,0 1020 65
10 Средний М4-А2 обр. 1942 г. (США) 31,5 375 5,9 2,7 I 2,9 60 37 75 6,5 630 95
11 Средний М-48 обр. 1951 г. (США) | 44 810 | 6,4 3,5 12’7i | 102 76 90 10,8 1 | 940 | 70
Глава I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ И ОСНОВНЫХ
ТЕХНИЧЕСКИХ характеристиках артиллерийских
СИСТЕМ
Артиллерийские системы по своему назначению делятся на по-
левые пушки и гаубицы, пушки танковые, самоходные, противотан-
ковые, зенитные и др.
Разнообразие в назначении артиллерийских систем обусловли-
вает различие их и по конструкции.
Несмотря на конструктивные различия пушек большая часть их
механизмов и узлов имеют подобные конструктивные формы и об-
щие технологические признаки. Это облегчает и ускоряет разработ-
ку технологических процессов производства различных артиллерий-
ских систем.
Для лучшего понимания в дальнейшем технологических особен-
ностей артиллерийского производства ознакомимся вкратце с устрой-
ством и основными техническими характеристиками артиллерийских
систем.
На фиг. 1 показана 76,2-мм полевая пушка обр. 1942 г., кон-
струкция которой состоит из следующих основных частей: ствола 1,
дульного тормоза 2, затвора 3, люльки 4, тормоза отката 5, накат-
ника 6, прицела 7, верхнего станка 8, механизмов наведения 9, ниж-
него станка 10 (станин), сошника станин И, колесного хода 12
и щитового прикрытия.
Другие типы артиллерийских систем: самоходная и танковая
пушки приведены на фиг. 2 и 3.
Самоходная артиллерийская установка имеет следующие основ-
ные части: ствол 1, переднюю подвижную бронировку 2, подвижную
броневую башню 3, неподвижную броневую башню 4, баки для го-
рючего 5 и 6, ведущее колесо 7, опорные катки 3, гусеничную лен-
ту Я ленивец 10 и броневой корпус 11 (см. фиг. 2).
Кроме орудийного ствола и затвора, самоходные и танковые,
пушки имеют много общих с полевой пушкой конструктивных эле-
ментов, а именно: тормоз отката, накатник, люлька, механизмы на-
ведения и др.
11
Ствол любой пушки, являясь главной частью артиллерийской
системы, предназначен для бросания снаряда в заданном направ-
Фнг. 1. 76,2-льи пушка обр. 1942 г.
/—ствол, 2—дульный тормоз, 5—затвор, люлька, 5—тормоз отката, накат-
ник, /--прицел, 5—верхний станок, 9—механизмы наведения (подъемный и по-
воротный), 10—станины нижнего станка, //—сошник станины, /2—колесный ход.
лении с определенной начальной
бой стальную трубу, собранную
скоростью. Он представляет со-
из нескольких деталей. Канал
Фиг. 2. Самоходная артиллерийская установка.
/—ствол, 2—передняя подвижная бронировка, <?—броневая командирская башня, 4— не-
подвижная броневая башня, 5 и б—баки для горючего, 7—ведущее колесо, 8—опорные
катки, Р—гусеница, 10—ленивец, //—броневой корпус.
этой трубы имеет нарезную цилиндрическую часть и за-
рядную камору, в которой при выстреле происходит сгорание поро-
12
хового заряда. С казенной части канал ствола закрывается затво-
ром.
В начальный момент выстрела давление пороховых газов в ка-
нале ствола достигает 3000—3500 кг/см2 и затем к моменту вылета
из него снаряда понижается до 1000—1500 кг/см2.
Давление пороховых газов, действующее на стенки ствола, за-
твор (дно канала) и дно снаряда, движет снаряд по каналу. Весь
процесс выстрела, заканчивающийся вылетом снаряда из канала,
протекает в течение очень короткого времени от 0,005 до 0,02 сек.
Фиг. 3. Общий вид среднего танка.
Основной технической характеристикой орудия является дуль-
ная энергия снаряда, численное значение которой равно живой силе
поступательного движения снаряда в момент вылета его из канала
и определяется по формуле
где Ео — дульная энергия снаряда в кгм\
q — вес снаряда в кг;
v — начальная скорость снаряда в м/сек\
g — ускорение силы тяжести (^=9,81 м/сек2).
Во второй мировой войне (1939—1945 гг.) улучшение боевых
свойств артиллерийских орудий происходило, главным образом, за
счет увеличения начальной скорости снаряда, скорострельности
и меткости стрельбы. При этом увеличение начальной скорости сна-
ряда (до 900—1100 м/сек для снарядов нормального веса и 1100—
1300 м/сек для подкалиберных снарядов) достигалось в результате
повышения давления пороховых газов и увеличения длины орудий-
13
ных стволов, как это видно из данных табл. 1. Однако для повыше-
ния давления пороховых газов необходимо увеличивать вес поро-
хового заряда и, следовательно, увеличивать его относительный
вес, который определяется из следующего соотношения:
(2>
Q
где £*<»— относительный вес порохового заряда;
со — вес порохового заряда в кг;
q — вес снаряда в кг.
Относительный вес порохового заряда орудий во второй мировой
войне увеличился с 0,2—0,35 до 0,4—0,65 для снарядов нормаль-
ного веса и для подкалиберных до 0,95, что видно из данных (?
и со) табл. 1.
При выстреле под давлением пороховых газов снаряд движется
вперед по каналу ствола, а ствол в противоположную сторону (от-
кат орудия).
Сила давления пороховых газов РсН, действующая на дно снаря-
да и сообщающая ему начальную скорость в момент вылета из ка-
нала, определяется по формуле
Лн=^. (3>
где р — давление пороховых газов в канале ствола, которое берется
по кривой давлений, в кг/сл/2,
F — площадь сечения канала ствола с учетом нарезов в см2
(обычно F — 0,82^2; здесь d—диаметр канала ствола в см).
Сила РсН, действующая на дно (затвор) канала ствола при вы-
стреле и направленная в сторону, противоположную движению сна-
ряда (см. фиг. 2), представляет собой равнодействующую сил дав-
ления пороховых газов и реакции пояска снаряда. Она может быть
определена из выражения
Ркн=рГ-П. (4>
Здесь П — сила реакции ведущего пояска снаряда, действующая
на ствол при движении снаряда в его канале (обычно
n~0,02pF).
Под действием силы Ркв ствол орудия при выстреле откаты-
вается назад, причем все откатные части орудия приобретают кине-
тическую энергию отката, которая определяется по формуле
(5)
где Qo — вес откатных частей орудия (см. фиг. 2) в кг;
vT — скорость заторможенного отката в м/сек\
g — ускорение силы тяжести.
14
Кинетическая энергия, приобретаемая откатными частями ору-,
дия в процессе отката, поглощается работой сил сопротивления, со-=
здаваемых противооткатным устройством, на всем пути движения
ствола, поэтому можно записать, что
(6)
2^
где 7? — равнодействующая сил сопротивления откату (см. фиг. 2)
в кг\
А— длина пути отката в м\
k — коэффициент, учитывающий особенности конструкции про-
тивооткатных устройств и условия процесса отката, он по>
величине меньше единицы (обычно £^0,85—0,9).
Заменив в уравнении (6) скорость отката ут соответствующим
ей выражением, известным во внутренней баллистике из решения
задачи о свободном откате, и решив его относительно силы /?, по-
лучим выражение следующего вида:
(ч + М2
2gQ^k °’ ' 7
здесь Р — коэффициент, учитывающий последействие пороховых
. газов (в расчетах принимают обычно 1,57);
со — вес порохового заряда в кг;
q — вес снаряда в кг;
Уо — начальная скорость снаряда в м!сек.
Путь отката К для многих полевых орудий не превышает 800—
1100 мм, а для танковых и зенитных орудий 350—500 мм. Для боль-
шинства орудий наибольшая скорость отката ут= 10—12 mJ сек, а вре-
мя протекания процесса отката примерно в 8—10 раз больше времени
движения снаряда в канале ствола при выстреле. Учитывая дан-
ные о времени процесса отката и условие равенства при выстреле
импульсов сил Ркн и R, получим, что величина равнодействующей
сил сопротивления откату будет составлять Vs—V12 часть силы
Ркн, т. е. /?~0,1Ркн.
Если ствол орудия жестко закрепить на лафете или в башне
танка, то сила РкН действовала бы непосредственно на лафет пушки
(или корпус танка) и орудие (танк) не имело бы достаточной устой-
чивости при выстреле.
Устойчивость орудия при выстреле обеспечивается тем, что
орудийный ствол, установленный в люльке, соединяется с ней с по-
мощью упругой связи — противооткатных устройств, которые позво-
ляют стволу при выстреле откатываться назад на длину отката.
Благодаря такому устройству, при выстреле на лафет пушки или на
корпус танка действует сила /?л&ф (см. фиг. 2), равная по величине
силе сопротивления откату R, но обратная ей по направлению дей-
ствия, эта сила будучи приложена к центру тяжести откатных ча-
стей, непосредственно передается на цапфы люльки и на подъемный
механизм пушки.
15
Таким образом, при упругой связи ствола с люлькой на лафет
орудия '(или корпус танка) при выстреле действует сила /?ЛаФ, по
величине значительно меньшая, че^ сила Ркн(/?лаф“Я~0,1РКн),
поэтому такое орудие обладает достаточной устойчивостью.
Современные мощные орудия для повышения устойчивости при
выстреле, кроме противооткатных устройств, имеют дульные тормо-
зы, которые уменьшают кинетическую энергий) откатных частей
орудия на 20—50%, а следовательно, соответственно уменьшают
и силу сопротивления откату 7?.
Применение дульных тормозов позволяет уменьшать габариты
противооткатных устройств, в частности, длину отката X, что видно
из формулы (6).
Глава 11
ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
§ I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Технология производства машин и любых других изделий, осу-
ществляемая в условиях конкретного завода, зависит от типа обору-
дования и технического уровня развития завода-исполнителя, кон-
струкции выпускаемого изделия и масштаба его производства.
В производстве одновременно могут находиться одна или несколько
различных по сложности конструкции машин. Простые детали ма-
шин могут изготавливаться в одном из цехов завода, а более слож-
ные— проходят обработку в нескольких цехах. Отдельные заготов-
ки, узлы или части объекта производства иногда изготавливаются
на специализированных, заводах по принципу кооперации и посту-
пают на основной завод по установленному плану.
Увязка различных производственных процессов между цехами
завода, внешняя связь основного завода с кооперированными заво-
дами, планирование производства и составляют задачу организации
производства.
Всякую машину или объект производства, имеющие самостоя-
тельное применение, принято называть изделием. Конструктивно
изделие может быть сложным (трактор, артиллерийская система
и др.) или простым. Степень сложности изделия определяется коли-
чеством входящих в него деталей и отдельных механизмов, физиче-
скими свойствами применяющихся материалов, геометрической фор-
мой изделия и требованиями к точности обработки его деталей.
Сложность конструкции изделия, его вес и габариты оказывают
существенное влияние на организацию производства и технологиче-
ские процессы его изготовления.
Артиллерийские системы представляют собой сложные изделия,
состоящие из многих механизмов и большого количества деталей,
различных по размерам, геометрической форме и механическим
свойствам материалов, из которых они изготовляются.
Полевые артиллерийские системы имеют от 750 до 3500 различ-
ных деталей и от 8 до 15 различных узлов или самостоятельных
17
сборок, представляющих собой различные механизмы. При этом
более половины всех деталей артиллерийской системы являются
специфическими, т. е. деталями, относящимися только к данной
(одной или двум) конкретной системе. Стандартные (общего ма-
шиностроения) и нормализованные детали, т. е. детали, применяю-
щиеся во многих артиллерийских системах (болты, гайки, винты,
маховики, манометры, насосы и т. п.), составляют обычно около
30% всех деталей. Эти детали при разработке технологии произ-
водства и оценки себестоимости изделия не играют большой
роли.
Вес и габариты артиллерийской системы, как и количество вхо-
дящих в нее деталей, зависят от назначения и конструкции системы.
Например, легкие скорострельные полевые пушки весят от 1000
до 1600 кг и имеют стволы длиной от 3000 до 4000 мм, а тяжелые
полевые пушки и гаубицы в боевом положении от 3000 до
15 000 кг при длине орудийных стволов пушек от 5000 до 8000 мм
и гаубиц от 3500 до 6000 мм. Безоткатные орудия имеют вес не бо-
лее 300—400 кг и сравнительно малое количество деталей.
Наиболее сложными в производстве являются самоходные артил-
лерийские установки, так как они включают в себя орудие и подвиж-
ную платформу (броневой корпус, двигатель, коробку передач, хо-
довую часть ит. д.).
Артиллерийское производство по его организационным формам
и технологическим особенностям, а также по весу, габаритам и ко-
личеству изготовляемых артиллерийских систем можно подразделить
на единичное (индивидуальное), серийное и массовое.
Единичное производство применяется для изготовления в не-
больших количествах не повторяющимися партиями опытных или
принятых на вооружение тяжелых, крупногабаритных артиллерий-
ских систем.
Этот вид производства характеризуется:
преимущественным применением универсального металлорежу-
щего оборудования;
ограниченным использованием специальных приспособлений
и инструмента;
небольшим количеством взаимозаменяемых деталей и широким
применением на сборке различных пригоночных ручных работ;
неполной разработкой технологических процессов. Последние
обычно разрабатываются только на отдельные детали, большая же
часть деталей изготовляется по эскизной упрощенной технической
документации;
высокой квалификацией рабочих;
незначительной механизацией технологических процессов;,
низкой производительностью труда.
Серийное производство применяется для изготовления различных
принятых на вооружение артиллерийских систем и аналогично се*
рийному производству в машиностроении.
Такой вид производства характеризуется следующими особенно-
стями:
18
изготовление артиллерийских систем повторяется партиями в те-
чение длительного времени без существенных конструктивных изме-
нений объекта производства;
изготовляемые детали взаимозаменяемы и только в отдельных
случаях допускаются пригоночные работы на сборке узлов;
технологические процессы в большей части механизированы
и в небольшой — автоматизированы;
большая часть оборудования состоит из универсальных метал-
лорежущих станков, но наряду с этим применяются и специальные
станки;
широко используются универсальные и специальные приспособ-
ления и инструмент;
в производстве применяется предварительная централизованная
настройка оборудования;
технологические процессы разрабатываются на все детали и
включают маршрутную их технологию;
расстановка оборудования в цехах соответствует технологиче-
скому потоку механически обрабатываемых деталей и их сборке;
производительность труда высокая.
В зависимости от величины серии (партии) серийное производ-
ство может быть мелкосерийным или крупносерийным, последнее
по своим признакам приближается к массовому производству.
Массовое производство организуется для изготовления легких
и средних (по габаритам) артиллерийских систем в больших коли-
чествах. Оно ведется в течение продолжительного времени.
При этом виде производства:
конструкция артиллерийской системы не изменяется и обеспечи-
вается полная взаимозаменяемость деталей и узлов, причем только
по отдельным деталям допускается на сборке метод их подбора;
технологические процессы механизированы и автоматизированы.
По некоторым деталям могут быть организованы автоматические
линии;
в производстве широко применяются высокопроизводительные
специализированные и специальные металлорежущие станки, осна-
щенные приспособлениями и многорезцовыми настройками. В боль-
шом количестве используются автоматы и полуавтоматы;
универсальные станки, оснащенные приспособлениями, применя-
ются в меньшем количестве, чем в серийном производстве;
технологические процессы разрабатываются детально и приобре-
тают большую стабильность в части изготовления заготовок, режи-
мов обработки и маршрутов движения деталей;
технический контроль организуется на основе использования ме
ханизированных средств и автоматических приборов;
различные транспортные цеховые операции, связанные с переме-
щением заготовок и деталей, в большей части механизированы;
производительность труда более высокая, чем в серийном произ-
водстве.
©
В крупносерийном или массовом производстве технологические
процессы более совершенны, чем в серийном и мелкосерийном про-
изводствах, а следовательно, и более производительны и экономи-
чески выгодны.
------прямое подчинение
------функциональная, односторонняя связь
qp = ♦ взаимная функциональная связь
Фиг. 4. Схема организации основных цехов и отделов завода.
Некоторые заводы среднего и крупного машиностроения имени
замкнутый цикл производства, при котором все стадии производ-
ства какого-либо изделия, начиная от получения мартеновских слит-
ков и проката, производства заготовок, механической обработки де-
талей и сборки из них машин производятся на одном и том же заво-
де. При такой организации производства основной артиллерийский
завод в меньшей степени зависит от кооперированных с ним заво-
дов, поставляющих стандартные детали и некоторые готовые изде-
лия (колеса, предметы из резины, оптические и электрические при-
боры) .
На фиг. 4 приведена часть принципиальной организационной
схемы завода, относящаяся к производству. По этой схеме:
Директор завода осуществляет руководство производ-
ством через своих заместителей (главного инженера и главного ме-
таллурга) либо непосредственно через отделы управления: произ-
водственно-плановый (ППО), производственно-диспетчерский
(ПДО) и технического контроля (ОТК).
Главный инженер завода, являясь первым заместите-
лем директора, организует производство и руководит-производствен-
ными цехами; конструкторским отделом (КО), занимающимся от-
работкой конструкции и рабочих чертежей объекта производства
20
и отделом главного технолога (ОГТ), разрабатывающим техноло-
гические процессы производства,. планирующим оборудование по
цехам и руководящим научно-исследовательской работой инженер-
но-технического состава завода.
Главный металлург завода организует металлурги-
ческие процессы производства и руководит специальными металлур-
гическими цехами. Он непосредственно подчинен директору завода
и в специальных вопросах производства — главному инженеру. На
крупных заводах главному металлургу подчинен ж технологический
отдел металлургического производства (ТОМ), разрабатывающий
технологические процессы этого производства.
Отдел технического контроля (ОТК) осуществляет
технический контроль за качеством изготовляемых заводом изделий
и имеет в каждом цехе группы контрольных мастеров и инженеров.
Опыт некоторых отечественных и иностранных заводов указы-
вает на необходимость сосредоточения технического контроля толь-
ко на основных ведущих операциях технологических процессов, на
некоторых участках сборки деталей и на комплектации изделия.
В этом случае аппарат ОТК может быть значительно сокращен
и вместе с тем будет повышена действенность контроля качества
изготовляемого заводом изделия.
Цехи завода по своему назначению и типу оборудования разде-
ляются на три следующие группы:
1) группу цехов металлургического производства, к которой от-
носятся цехи: мартеновский, листового и сортового проката, сталь-
ного и цветного литья, кузнечно-прессовый, термический, пружин-
ный и лаборатория по испытанию металлов,
2) группу цехов механической обработки и сборки деталей,
3) группу вспомогательных цехов, к которой относятся цехи:
транспортный, главного механика, инструментальный и другие.
В каждом цехе имеется:
техническое бюро, состоящее из группы технологов, осуществля-
ющих руководство существующими технологическими процессами
и внедрением новых процессов. В техническом отношении бюро под-
чинено главному технологу завода;
планово-распределительное бюро, занимающееся планированием
работ цеха, выдачей нарядов на работы отдельным исполнителям
и отчетностью о работе цеха;
производственные мастера;
механик.
Различные цехи по механической обработке и сборке деталей
изделия обычно организуются на основе технологических процессов
обработки и сборки, маршрутов и движения деталей.
В артиллерийском производстве в группе цехов механической
обработки обычно имеются:
1) цех предварительной механической обработки крупных дета-
лей;
2) ствольный цех для обработки труб и сборки из них стволов;
21
3) цех механической обработки люльки и деталей противооткат-
ных устройств;
4) цех производства затворов и типовых деталей подъемного
и поворотного механизмов наведения;
5) цех механической обработки крупных и сложных по форме
деталей, за исключением стволов, например: казенников, муфт,
зубчатых секторов, верхних и нижних станин и т. п.;
6) цех механической обработки нормальных деталей, применя-
емых во многих механизмах;
7) цех штампования и прессования деталей;
8) цехи общей сборки и испытаний.
Механический цех предварительной обработки, производящий
черновую обточку, сверление и расточку труб перед термической их
обработкой, представляет единый комплекс с кузнечно-прессовым
и термическим цехами. Все остальные механические цехи должны
быть расположены с учетом технологических маршрутов движения
потока деталей и сборок в цехи общей сборки.
При рациональном размещении механических цехов меньше за-
трачивается времени на внутрицеховые транспортные перевозки де-
талей. При подборе оборудования механических цехов необходимо
учитывать специализацию данного завода, конструкцию и габариты
изготавливаемого им изделия и организационные формы производ-
ства (серийное или массовое).
На заводах артиллерийского производства оборудование меха-
нических цехов можно, разделить на следующие группы:
1) Универсальные станки общего назначения для вы-
полнения различных операций при изготовлении деталей многих наи-
менований. На этих станках успешно применяются универсальные
и специальные приспособления, что позволяет такие станки эффек-
тивно использовать в мелкосерийном, серийном и крупносерийном
производствах. К универсальным станкам относятся: токарно-винто-
резные, токарно-револьверные, карусельные, токарные полуавтома-
ты и автоматы общего назначения, вертикально-сверлильные, попе-
речно-строгальные, долбежные, универсально-фрезерные, горизон-
тальные и вертикально-фрезерные, кругло-шлифовальные и др.
2) Специализированные станки для обработки де-
талей одного наименования по строго ограниченному количеству
операций. Эти станки снабжаются многорезцовыми настройками,
позволяющими одновременно обрабатывать несколько поверхностей
детали и обеспечивающими высокую производительность труда.
3) Специальные станки общего назначения
для обработки строго определенных деталей. К этим станкам отно-
сятся: затыловочные, отрезные, копировальные, центровочные, резь-
бо-фрезерные, зубоотделочные, специальные полуавтоматы и авто-
маты. В артиллерийском производстве специальные станки общего
назначения используются так же, как и в любом среднем машино-
строении.
4) Специальные станки артиллерийского про-
изводства для выполнения особых операций при обработке де-
22
талей. К этим станкам относятся: стаИки для сверления и расточки
глубоких цилиндрических отверстий, для расточки глубоких кони-
ческих отверстий, для обработки наружных конических поверхностей
орудийных труб; станки для нарезки каналов орудийных стволов,
для полирования и хонингования глубоких цилиндрических и кони-
ческих отверстий; станки для обработки цапф люлек; токарно-рас-
точные станки, предназначенные для токарной обработки наружных
поверхностей орудийных труб и расточки каналов и станки для об-
работки различных цилиндров, штоков и веретен противооткатных
устройств. По своим габаритам это крупные станки, для размещения
которых необходимы большие производственные площади.
Организационные формы и технологические процессы производ-
ства тесно связаны между собой и оказывают значительное влияние
на весь ход производства. Использование более совершенных тех-
нологических процессов с применением в них рациональных приспо-
соблений, внедрение более совершенных методов обработки деталей
и различных автоматических процессов повышают производитель-
ность труда, упрощают и, в свою очередь, влияют на организацию
и планирование производства.
§ 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА
Производственная деятельность завода заключается в выполне-
нии большого количества разнообразных процессов, превращающих
материалы или заготовки в готовое изделие. К этим процессам от-
носятся: подготовка производства к изготовлению заказанного изде-
лия и снабжение его материалами, изготовление^ заготовок деталей
и механическая обработка их на различных станках, сборка из де-
талей узлов и затем всего изделйя, технический контроль техноло-
гических процессов и качества их выполнения, внутризаводское
транспортирование и хранение деталей, материалов и готовой про-
дукции на складах, энергетическое и хозяйственное обслуживание
оборудования и рабочих мест и т. д. Весь этот комплекс процессов
называется производственным процессом, в результате которого
получается готовое изделие.
Технологические процессы являются отдельными частями произ-
водственного процесса. Каждый технологический процесс включает
в себя все действия человека и применяемого им оборудования,
в результате которых происходит изменение формы деталей, изме-
нение физических и химических свойств металлов и других мате-
риалов, из которых изготовляются детали, соединение деталей
в отдельные агрегаты и сборка изделия. В машиностроении разли-
чают следующие виды технологических процессов:
1) технологические процессы металлургического производства,
с помощью которых изменяются физические свойства металла
и получаются заготовки деталей. Сюда относится: литейное произ-
водство, ковка, термическая обработка, старение и другие процессы;
2) технологические процессы механической обработки, изменя-
ющие форму заготовок деталей;
23
3) технологические процессы сборки, при которых отдельные де-
тали соединяются в узлы, агрегаты и, наконец, в готовое изделие
Таким образом производственный процесс охватывает все дей-
ствия и процессы, происходящие в цехах, и внешние связи с други-
ми заводами-поставщиками, обеспечивающие изготовление изделия,
а технологический процесс — только действия, связанные с измене-
нием формы и физико-механических свойств заготовок и деталей.
В этом и есТь основное различие понятий производственного и тех-
нологического процессов.
В производстве технологический процесс механической обработ-
ки деталей занимает центральное место. Задача изготовления дета-
ли решается технологом, который, учитывая современный уровень
развития техники, назначает тип станка для обработки детали, при-
способления, инструмент, последовательность операций и режимы
обработки. Предметом данной работы и является рассмотрение про-
цессов механической обработки деталей, технического контроля
и сборки изделия.
Составные части технологического процесса
В технологический процесс входят не только действия, непосред-
ственно изменяющие форму обработки детали, но и действия, не
вызывающие изменения формы детали, но органически связанные
с процессом обработки. Например, установка и съем детали со стан-
ка или приспособления, проверка размеров детали 'после обработ-
ки и др.
Технологический процесс механической обработки деталей со-
стоит из следующих частей:
Т.е хнологическая операция — это часть технологиче-
ского процесса, представляющая собой ряд действий, выполняемых
при обработке одной и той же детали или собранного узла (агре-
гата), одним или одновременно несколькими рабочими непрерывно
по времени на одном рабочем месте (станке). Операция характери-
зуется неизменностью в течение всего времени ее выполнения
объекта обработки, рабочего места (оборудования) и исполнителей.
При этих условиях на каждую операцию можно составить первич-
ный технологический документ — операционную технологическую
карту. В этой карте указывается последовательность обработки, не-
обходимое оборудование, режущий и измерительный инструмент,
режимы и время работы, количество и квалификация исполнителей.
Сложные операции, кроме того, иллюстрируются эскизами, по-
казывающими последовательность изменения формы ^детали и уста-
новки инструмента, что облегчает усвоение исполнителем всего до-
кумента.
Технологическая операция является основной единицей техноло-
гического и производственного планирования. Она позволяет опре-
делить потребное оборудование и его загрузку, режущий и изме-
рительный инструмент, вспомогательные материалы и рабочую
силу.
24
Переходы и проходы являются частями технологической
операции. Переход —это часть операции, выполняемая на одном
каком-либо участке поверхности детали, одним инструментом или
несколькими одновременно работающими инструментами.
В переходе сохраняется характер работ по изменению формы
обрабатываемой детали. На переходе положение детали на станке-
остается неизменным, т. е. установка и закрепление детали не изме-
няются, но обработка одной и той же поверхности детали может
происходить за несколько проходов инструмента. Проход представ-
ляет собой элементарную часть технологической операции и заклю-
чается в одном перемещении инструмента относительно обрабаты-
ваемой поверхности детали в направлении его подачи. На переходе
рабочий может применять вспомогательные действия, а именно от-
вод и подвод режущего инструмента, останов и пуск станка, выклю-
чение самохода, в то время как на проходе происходит только одно
рабочее движение—перемещение инструмента относительно обра-
батываемой поверхности в направлении его подачи.
Проход, являясь технологическим элементом перехода, в техно-
логической карте отдельно не учитывается.
Установка — часть технологической операции, выполняемая
при одном и том же положении закрепленной на станке одной дета-
ли или нескольких одновременно обрабатываемых деталей.
Позицией называется каждое из требующихся при обработке по-
ложений детали относительно станка. На фрезерных, строгальных
и других станках применяются универсальные и специальные при-
способления, с помощью которых обрабатываемая деталь устанав-
ливается и закрепляется на станке в требующемся положении. При-
способление позволяет изменять положение детали относительно
обрабатывающего инструмента и станка.
В операционную технологическую карту вносят следующие со-
ставляющие части технологической Операции: установки детали на
станке, включающие одну или несколько позиций, съем детали со
станкй и несколько переходов, состоящие из одного или нескольких
проходов. Все остальные движения и действия, связанные с обра-
боткой детали в технологической операционной карте не отражают-
ся и учитываются суммарно по вспомогательному времени опера-
ции. Технологический процесс механической обработки сложных де-
талей состоит из нескольких операций. Так, например, технологи-
ческий процесс обработки казенника пушки состоит из 20-7-35 опе-
раций в зависимости от сложности его конструкции.
Примером более простого по объему работ технологического
процесса может служить механическая обработка валика, чертеж
которого приведен на фиг. 5.
Заготовка валика—прокат 0 55X415 мм из конструкционной
стали 30.
Технологический процесс обработки валика состоит из следую-
щих операций:
центровочной для получения центров на обоих торцах заготовки;
2S
токарной, заключающейся в обточке наружной поверхности за-
готовки до заданных размеров и подрезке ее обоих торцов;
фрезерной для получения шпоночных канавок;
слесарной для зачистки заусенец и острых граней.
Каждая из этих операций включает несколько установок, пере-
ходов и проходов.
Фиг. 5. Валик (заготовка —прокат ф 55 мм,
сталь КЗО).
Токарная операция обработки валика, например, будет иметь
пять переходов и три установки, которые выполняются в следующей
последовательности или по следующему плану обработки:
1) установка и закрепление заготовки на станке — установка;
2) подрезка одного торца заготовки начисто — переход;
3) обточка за два прохода (черновой и чистовой) заготовки до
размера ф 50Х3 — переход;
4) обточка за два прохода (черновой и чистовой) конца заго-
товки на участке длиной 60Л7 до размера ф 45Х4— переход;
5) снятие заготовки со станка для обработки другого ее торца
п повторная установка ее на станке — установка;
6) подрезка другого торца заготовки по размеру 410±0,5 мм—
переход;
7) обточка за два прохода (черновой и чистовой) другого конца
заготовки на участке длиной 110Д7 до размера 0 40Х4— переход;
8) снятие детали со станка.
Для пояснения различий в технологических процессах по объему
и содержанию работ рассмотрим механическую обработку двух де-
талей веретена тормоза отката из стали ХМ и регулирующего
кольца из конструкционной стали, показанных на фиг. 6. Регу-
лирующее кольцо б надевается на веретено и-закрепляется на резь-
бе в поршне штока. При выстреле кольцо вместе со штоком переме-
щается, а веретено остается неподвижным, при этом между кольцом
26
и веретеном образуется зазор переменной величины, через который
и протекает тормозная жидкость. Основные размеры веретена А
даны на фиг. 6 в условных обозначениях, а их числовые значения
приведены в табл. 3.
V5 остальное
---- 800 ------------------------
625 -------------------1
X') а—веретено (сталь ХМ), б— оегулирующее кольцо
(сталь КЗО).
Веретено на длине 625 мм имеет переменное сечение и на этом
участке оно обрабатывается с повышенной точностью, приближаю-
щейся к допускам 3-го класса. После механической обработки вере-
тено не должно иметь кривизны свыше 0,1 мм.
Механическая обработка веретена включает три операции:
токарную для обработки до заданных размеров всех наружных
поверхностей, включая и нарезку резьбы;
шлифовальную — наружной поверхности переменного сечения;
слесарную для обработки лыски под ключ и зачистки заусенцев.
Технологический процесс механической обработки регулирующе-
го кольца состоит из одной токарной операции, выполняемой на то-
карно-винторезном станке. Заготовка для кольца представляет со-
бой прокат ф 80 мм длиной на два кольца. План токарной опера-
ции обработки кольца включает следующие установки и переходы:
1) установка и закрепление заготовки на станке;
2) подрезка торца до чистоты V 5;
3) точение наружной поверхности до ф 75Х4 на участке дли-
ной 54 мм\
4) точение наружной поверхности до ф 72-о,2 мм на участке
длиной 25 мм под резьбу 3M72\2f;
27
Таблица 3
Размеры и допуски на веретено, чертеж которого приведен на фиг. 6
Размеры диаметров по сечению Длины участков
условные обозначения размеров на чертеже величина размера мм допуск на размер мм условные обозначения размеров на чертеже величина размера мм допуск на размер мм
d 36,4 +0,1 — 30 —
d. 33 +0,05 А 96 ±0,5
d2 32 ±0,05 к 190 ±0,5
d-з 33J ±0,05 358 ±0,5
d4 35,3 ±0,05 ‘4 480 ±0,5
^5 35,9 ±0,05 15 540 ±0,5
d& 36,7 ±0,05 570 ±0,5
di 38 -0,15 —0,20 h 595 ±0,5
d% 24 *3 ls 140 Л7
16 Х4 l9 118 Л7
5) точение канавки шириной 4 мм и диаметром 69 мм для вы*
хода резьбы;
6) сверление проходного отверстия ф 35 мм;
7) расточка отверстия на конус на участке длиной 22 мм (угол
конуса а — 20°, наибольший диаметр 0 54 мм);
8) расточка отверстия с размера 0 35 мм до размера 0 38Л3;
9) нарезание резьбы 3M72X2f;
10) полирование внутренней поверхности конуса до V 7 и за-
чистка заусенцев;
11) снятие заготовки со станка для обработки ее другого торца
и закрепление заготовки на станке в новом положении;
12) подрезка .торца в размер с сохранением общей длины зато*
товки 76 мм;
13— 16) повторение переходов 4, 5, 7 и 9;
17) разрезка заготовки на два кольца при ширине реза 5 мм;
18) подрезка торца закрепленного кольца до размера 35 мм;
19) расточка отверстия 0 38Л3 на конус с углом 45° при сохра-
нении размера 0 38Л3 на длине 5 мм;
20) полирование внутренней поверхности конуса и зачистка за-
усенцев;
21) снятие кольца со станка, установка и закрепление на станке
второго (отрезанного) кольца;
22—24) повторение переходов 18, 19 и 20;
25) снятие второго кольца со станка.
Большая часть описанных переходов имеет по нескольку прохо-
дов, которые в плане операции не отражены.
28
В технологических процессах механической обработай деталей
различают следующие виды операций по объему выполняемых
в них работ и количеству различных переходов: крупные цли кон-
центрированные и простые или дифференцированные, состоящие из
двух-трех переходов.
При крупных операциях рабочие места (станки, инструменты
и процесс работы) усложняются, причем от рабочих требуется бо-
лее высокая квалификация. Однако в этом случае некоторые виды
работ можно автоматизировать, особенно если их можно произво-
дить на станках-автоматах. Нередко также деталь обрабатывают
одновременно несколькими инструментами. В результате примене-
ния подобных мероприятий.концентрированная операция становит-
ся экономически более выгодной, чем простая. При концентриро-
ванных операциях упрощается планирование производства
и уменьшается количество планируемых и. отчетных документов.
Для обработки деталей большого веса и габаритов целесообразнее
применять концентрированные операции, так как при этом цикл их
обработки сокращается.
Дифференцированные операции выгодны только при обработке
больших партий малых по габаритам и простых по форме деталей.
Последовательность выполнения операций технологического
процесса
Необходимость соблюдения строгой последовательности опера-
ций при механической обработке многих деталей часто вызывается
условиями производства, требуемой точностью изготовления и со-
ображениями экономической целесообразности. По условиям произ-
водства, например, таким крупным деталям артиллерийской систе-
мы, как трубы, муфты, казенники, цилиндры, штоки и клинья, заго-
товки которых представляют поковки и должны проходить термиче-
скую обработку, необходимо перед термической обработкой придать
более правильную форму, снять с их поверхности слой металла
с окалиной и неровности, а в заготовках для труб, кроме того, про-
сверлить отверстия.
Вся эта предварительная обработка называется черновой, при
которой снимается большое количество металла. При черновой об-
работке первостепенное значение приобретают большие режимы ре-
зания, применение многорезцовых настроек, или одновременная
обработка нескольких деталей (казенники, клинья), причем обра-
ботка будет соответствовать 7-му классу точности. Всю черновую
обработку целесообразно вести в отдельном цехе, близко располо-
женном к кузнечно-прессовым и термическим цехам и оборудован-
ным мощными станками, позволяющими вести обработку на боль-
ших режимах. Черновая обработка требует больших усилий реза-
ния и вызывает большие, упругие деформации обрабатываемой
детали, станка и инструмента.
При чистовой обработке основным является достижение задан-
ной точности и чистоты обработки поверхности, причем режимы
29
обработки должны быть экономически выгодными, т. е. они должны
быть возможно более интенсивными. Станки и приспособления для
чистовой обработки более высокой точности, чем аналогичное обо-
рудование для черновой обработки деталей.
Таким образом в производстве механическую обработку дета-
лей необходимо вести на различных станках, соблюдая определен-
ную последовательность операций, а именно сначала черновые
операции, затем чистовые и отделочные (полирование, шлифо-
вание).
Однако для ряда деталей небольших габаритов и сравнительно
простых по форме целесообразно черновую и чистовую обработку
вести на одном и том же станке, если такое совмещение работ не
будет препятствовать достижению требуемой точности. Примерами
совмещения чистовой и черновой обработки на одном станке могут
служить операции обработки деталей, приведенных на фиг. 5 и 6.
Токарная обработка наружной поверхности валика (см. фиг. 5) вы-
полняется, как уже указывалось, за два' прохода: черновой и чисто-
вой. Глубина резания при черновой обточке будет значительно
больше, чем при чистовой, а скорость резания для обоих проходов
можно допускать одинаковую и наибольшую по величине. Полная
механическая обработка валика на одном и том же станке обеспе-
чивает требуемую точность и экономически будет более выгодной,
чем черновая и чистовая его обработка на разных станках.
§ 3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Артиллерийское производство в технологическом отношении
имеет следующие особенности:
основные детали орудия, изготавливаемые из высококачествен-
ных легированных сталей, обладают большой прочностью и вместе
с тем вязкостью;
некоторые детали, например трубы, имеющие вес от 500 до
15 000 кг и длину от 2500 до 15 000 мм, изготавливаются из одной
поковки больших габаритов;
при изготовлении ряда деталей применяются такие трудоемкие
технологические операции, как глубокое сверление, цилиндрическая
и коническая расточки длинных труб, токарная обработка, полиро-
вание, хонингование, нарезание каналов, фрезерование канавок пе-
ременного сечения большой длины и др.
Такие технологические операции требуют специального оборудо-
вания, крупного кузнечно-прессового, вертикальных и горизон-
тальных печей, специальных станков для механической обработки
и подъемно-транспортных средств.
Однако большая часть деталей артиллерийских систем по своей
конструкции и технологии производства аналогична деталям машин
(металлорежущие станки и тракторы) среднего и крупного машино-
строения.
Разработка (проектирование) технологических процессов выпол-
няется отделом главного технолога (ОГТ) завода, причем на заво-
30
дах с крупным металлургическим производством целесообразно
иметь два технических отдела: один, ведающий процессами меха-
нической обработки и сборки, другой — процессами металлурги-
ческого производства (см. фиг. 4). В функции ОГТ механической
обработки и сборки входят следующие работы:
1) классификация и разделение всех деталей изделия на груп-
пы однородных по технологическим и конструктивным признакам
деталей;
2) разработка технологических процессов механической обра-
ботки всех деталей с учетом наиболее широкого использования ме-
ханизированного и автоматизированного оборудования;
3) подбор номенклатуры необходимого оборудования с учетом
использования имеющегося на заводе и модернизации отдельных
станков. Основным исполнителем модернизации станков является
отдел главного механика;
4) составление маршрутной технологии,для деталей и отдель-
ных'сборок, в которой указываются маршруты движения деталей
по цехам завода и производственные циклы их обработки;
5) планировка оборудования, указывающая его размещение
в цехах завода;
6) разработка рабочих, чертежей приспособлений и инструкций
по их изготовлению и настройке;
7) проектирование специального режущего инструмента, про-
верка его в действии и внедрение в производство;
8) проектирование специального контрольного. инструмента
и приборов;
9) разработка технологических процессов сборки артиллерий-
ской системы и ряда технических инструкций по сборке ее отдель-
ных агрегатов (сборка противооткатных устройств, проверка вза-
имозаменяемости и т. д.);
10) разработка режимов резания механической обработки
и нормативов по расходу и использованию основных и вспомога-
тельных материалов;
11) оперативное руководство технологическим процессом в це-
хах завода и разрешение отдельных технологических вопросов, воз-
никающих в процессе производства;
12) разработка мероприятий по повышению квалификации
инженерно-технических кадров завода, по обеспечению всех отде-
лов завода технической информацией о достижениях в области тех-
ники и технологии производства по обмену опытом работ с другими
родственными заводами и по использованию опыта заводов иност-
ранных фирм.
Этот краткий перечень основных работ технического отдела по-
казывает, что в нем должен быть большой коллектив, инженерно-
технических работников различных специальностей. В практике
производства весь инженерный состав технического отдела разде-
ляется на отдельные группы по следующим специальностям: груп-
па технологов по разработке технологических процессов механи-
ческой обработки и сборки, группа конструкторов по проектирова-
31
нию приспособлений и инструмента, группа по разработке техноло-
гических нормативов и группы оперативно-технологические в цехах
(технические бюро цеха), которые в техническом отношении подчи-
няются главному технологу, а в административном отношении —
начальнику цеха. В отдельных случаях целесообразно инженеров
группы специализировать по отдельным агрегатам артиллерийской
системы, например, по стволам, затворам, противооткатным устрой-
ствам и т. д.
По каждой, находящейся в производстве, артиллерийской си-
стеме необходимо выделять ведущего технолога, который дол-
жен согласовывать все технологические вопросы в цехах, с техноло-
гами металлургического производства и с конструкторами системы.
Исходными документами при проектировании технологического
процесса являются рабочие чертежи и технические условия на изго-
товление изделий (орудий), которые разрабатываются конструктор-
ским отделом (КО), возглавляемым главным конструктором завода
(см. фиг. 4).
Конструкция артиллерийской системы в целом, как и отдельных
ее деталей, должна быть технологичной. Достижение технологич-
ности конструкции является сложной задачей, которую можно
успешно решать при постоянной связи технолога с конструктором.
Основные мероприятия, способствующие повышению техноло-
гичности конструкции данной артиллерийской системы, заключают-
ся в следующем:
1) в наиболее широком использовании в конструкции стандарт-
ных и унифицированных деталей существующих артиллерийских
систем. Обычно такие детали являются общими для нескольких
систем и хорошо проверены в эксплуатации. Этот принцип кон-
струирования систем следует применять не только к второстепен-
ным деталям малых размеров и простых по форме, но и для многих
основных сложных деталей и сборок (коробок подъемного механиз-
ма, люлек, цилиндров тормоза отката, клиньев затвора и т. д.).
Применение в конструкции системы стандартных и унифицирован-
ных деталей позволяет использовать в производстве стандартный
инструмент и значительно сократить как номенклатуру специаль-
ного инструмента и приспособлений, так и номенклатуру деталей,
все это облегчает условия производства системы;
2) в ограничении применения для деталей высоко легированных
дорогостоящих сталей и цветных металлов (бронзы, латуни);
3) в наиболее широком использовании для заготовок проката,
стального и центробежного литья, горячей и холодной штамповки,
примененни сварки деталей;
4) в проектировании деталей таким образом, чтобы они могли
применяться в конструкции без обработки всех черновых поверхно-
стей, имели бы пи возможности меньшее количество сложных пе-
реходов от одной поверхности к другой и имели бы удобные техно-
логические базы. Все это упрощает проектирование приспособле-
ний, установку деталей на станках и сборку системы в целом;
5) в рациональном определении степени точности обработки
32
и чистоты поверхности. Неоправданно завышенные классы точно-
сти, посадки или чистоты поверхности усложняют процессы изго-
товления деталей и удорожают производство системы. Необходимо
при проектировании системы по расчетам проводить анализ допу-
сков, чтобы избежать ошибок в определении степени точности об-
работки и размеров. Размеры и допуски на чертежах должны обес-
печивать широкое применение предельных калибров и шаблонов;
6) в обеспечении взаимозаменяемости деталей с учетом условий
эксплуатации и ремонта систем в войсках.
Все перечисленные мероприятия можно успешно реализовать,
если отработка конструкции опытного образца системы и изготов-
ление первой ее партии будут проводиться в тесном контакте кон-
структоров, технологов-металлургов и технологов по механической
обработке и сборке.
Опыт серийного производства отдельных артиллерийских систем
в период Великой Отечественной войны подтвердил, что проведение
указанных мероприятий может дать весьма эффективные результа-
ты по сокращению трудоемкости и стоимости производства.
Например, 7 6,2-ли/ дивизионная пушка обр. 1942 г. в первона-
чальном конструктивном варианте имела 1306 деталей, а после
пересмотра конструкции ее деталей и отдельных сборок она имела
всего лишь 720 деталей. В этой же пушке количество деталей из
легированных сталей после пересмотра её конструкции было сокра-
щено с 270 до 163, а деталей цз Диетных металлов — со 134 до 92.
Корпус люльки пушки сначала изготавливался из нескольких со-
единяемых клепкой и сваркой деталей, заготовки для которых по-
лучались штамповкой из листовой стали, после же пересмотра тех-
нологии заготовки получались из стального тонкостенного литья.
Все это упростило’технологию механической обработки и сборки
пушки, а общее время на производство системы заметно сократи-
лось.
При переходе с обычных токарных и токарно-винторезных стан-
ков на револьверные станки, полуавтоматы и автоматы время меха-
нической обработки ряда деталей уменьшается на 40 и 65%. Сле-
дует, однако, заметить, что переход на станки-автоматы экономиче-
ски оправдывается только при механической обработке больших
партий деталей.
В процессе изготовления первой серийной партии артиллерий-
ской системы уточняется и в необходимых случаях изменяется кон-
струкция отдельных деталей и сборок, причем может быть умень-
шено .общее количество деталей и могут быть изменены марка ма-
териала и форма заготовок для многих деталей. В этих условиях
технологические процессы целесообразно разрабатывать только на
некоторые главные детали, которые не могут быть существенно
изменены, а по всем остальным деталям ограничиться подготови-
тельной работой, т. е. черновой эскизной разработкой технологиче-
ских процессов и уточнением данных для разработки специальных
высокопроизводительных приспособлений.
После внесения на опыте Производства первой партии систем
33
соответствующих изменений в рабочие чертежи деталей и сборок,
последние становятся уже исходными техническими документами
для разработки технологических процессов серийного производства
артиллерийской системы.
Классификация деталей
Первым этапом проектирования технологических процессов
является классификация деталей и разделение их на группы по
общности их конструктивных форм и однородности технологических
признаков. Это мероприятие дает возможность сосредоточить изго-
товление групп однородных по технологии деталей в одном каком-
либо цехе или на его отдельном участке, разработать единый для
них технологический процесс, выбрать наиболее подходящее по
производительности оборудование, инструмент, улучшить планиров-
ку станков и организовать производственный поток деталей.
Общность технологии таких деталей определяется следующими
признаками:
конструктивной формой;
габаритными размерами;
точностью обработки и качеством обработанной поверхности:
маркой материала и его механическими свойствами;
формой заготовок и способом их получения.
По этим технологическим признакам все детали могут быть раз-
делены на следующие группы:
А. Детали, представляющие собой тела
вращения
К таким деталям относятся:
1) валы и трубы больших габаритов, включая и трубы орудий-
ных стволов;
2) полые цилиндры средних габаритов, имеющие длину
в 10“ 15 диаметров. Это цилиндры и штоки противооткатных
Фиг. 7. Детали подъемного механизма.
/--упорная гайка, 2—корпус коробки, 3—-крышка коробки, 4—червячная
шестерня, 5—гайка, 6—вал шестерни. 7—червячный валик в сборке.
34
устройств, цилиндры уравновешивающих механизмов, оси некото-
рых полевых орудий;
3) валики, оси, пальцы, стержни, штыри, цапфы и т. п., имею-
щие сплошные сечения, относительно малые габариты (по длине
и диаметру) и характеризуемые
точностью обработки точением и
шлифованием наружных поверх-
ностей. Это валики подъемных и
поворотных механизмов (фиг. 7),
детали уравновешивающих и сто-
порных механизмов и детали зат-
вора (фиг. 8 поз. Л 6 и 7);
4) втулки, кольца, донья, вкла-
дыши, специальные гайки и про-
чие детали простой формы, имею-
щие малые габариты по длине
и сквозные отверстия с концен-
тричными наружными и в нут-
5 7
ренними поверхностями (см.
фиг. 7).
5) шестерни винтовые, червяч-
ные, цилиндрические, конические
различного назначения.
Фиг. 8. Детали ударного механизма.
1—ударник, 2~ пружина ударника, 3—
крышка, 4—взвод. 5—ось взвода. б—стэ-
пор, 7—стержень стопора, 8—пружина сто-
пора.
Б. Детали, имеющие большие плоские
поверхности
К таким деталям относятся казенники, клинья затворов и муф-
ты стволов. Некоторые из этих деталей (казенники) имеют
круглые внутренние отверстия с концентричными поверхностями,
а наружные поверхности — плоскости. Чаще всего такие детали
имеют сложную форму и большие габариты, заготовки для них
изготовляются из специальной легированной стали и обрабаты-
ваются по отдельным поверхностям с повышенной точностью.
В. Многоосные детали сложной формы
.Это коробки подъемного и поворотного механизмов и крышки
для них (см. фиг. 7), кронштейны, верхние и нижние станки, секто-
ры, обоймы и крышки люльки, сошники станин. Заготовки таких
деталей обычно представляют собой стальное литье, причем неко-
торые поверхности их остаются черновыми, т. е. механически не
обрабатываются.
Приведенная классификация и разделение деталей на однород-
ные по технологическим признакам группы являются примерными
и не исчерпывают всех возможных признаков классификации. На-
пример, отдельные группы деталей иногда целесообразно разделять
35
на более мелкие подгруппы по габаритам и более мелким* техноло-
гическим признакам. Некоторые из деталей проходят механическую
обработку на нескольких (два—три) станках. Например казенники,
коробки механизмов и различные шестерни обрабатываются на ушь
версальных токарно-винторезных, а затем на специальных зубо-
обрабатывающих станках. Эти особенности технологии необходимо
учитывать при разработке технологического процесса и маршрутов
движения деталей по цехам.
Классификация деталей по их конструктивным и технологиче-
ским признакам представляет сложную задачу, для решения кото-
рой необходимы квалифицированные инженеры, имеющие произ-
водственный опыт работы.
Рациональный подбор деталей в группы по общим типовым при-
знакам позволяет выполнять технологические процессы на более
высоком техническом уровне.
§ 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
Для разработки технологических процессов механической обра-
ботки технолог должен иметь рабочие чертежи готовых деталей
и их заготовок, классификацию деталей по технологическим и кон-
структивным признакам и должен знать количество обрабатыва-
емых деталей, т. е. количество деталей в партии, запускаемой в про-
изводство, и требующееся количество деталей по месяцам и на год.
Кроме того, технолог получает указания относительно использова-
ния имеющегося оборудования в цехах и о возможности приобрете-
ния нового, более совершенного.
Все эти материалы и данные являются исходными для разра-
ботки следующих основных документов технологического процесса:
Маршрутной карты, составляемой на большую часть де-
талей, кроме крепежных стандартных деталей. В этой карте указы-
вается вид заготовок, маршруты движения их по цехам, количество
одновременно обрабатываемых деталей, размер партии, оборудо-
вание, время машинное и суммарное. Маршрутная карта дает воз-
можность правильно планировать производственный и технологиче-
ский процессы, определять занятость цехов и следить за исполне-
нием этих процессов;
Технологической карты, составляемой на каждую де-
таль и включающей в себя перечисление всех операций механиче-
ской обработки данной детали с указанием по каждой из них типа
станка, приспособления, режущего и контрольного инструмента, ре-
жима обработки, норм времени машинного, вспомогательного, до-
полнительного и штучного (общего).
Операции по термической обработке детали и специальные опе-
рации технического ее контроля, выполняемые в промежутках
между отдельными операциями механической обработки, даются
в технологической карте только по наименованию с указанием цеха,
в котором они производятся и разрабатываются отдельно. Перехо-
ды ^операций в технологической карте указываются кратко в пове-
36
лительной форме, например, «расточить отверстие на 0. 105 мм
и глубину 75 мм», «подрезать торец» и т. д.
Все переходы каждой операции нумеруются в порядке последо-
вательности их выполнения, причем обрабатываемая поверхность
на операционных эскизах детали обозначается номером перехода.
Технологическая карта заменяет рабочие чертежи, она удобнее
в пользовании.
Операционной карты, представляющей собой полное
описание данной операции и включающей все сведения о ней по
маршрутной и технологической картам. В операционной карте,
кроме того, даются межоперационные и операционные эскизы, пер-
вый из которых изображает заготовку (полуфабрикат), второй —
деталь в окончательном виде после данной операции. При сложной
(концентрированной) операции следует разрабатывать несколько
эскизов вида заготовки детали для трех-четырех переходов данной
операции и в отдельных случаях кратко излагать указания о на-
стройке станка, приспособления и инструмента. Для некоторых
сложных операций, кроме того, следует разрабатывать эскизы уста-
новки детали на станке или в приспособлении.
Операционных эскизов, которые должны отражать
последовательность изменения формы изготавливаемой детали от
заготовки’ до ее окончательного вида, установочные поверхно-
сти, положение детали на станке и расположение режущего инстру-
мента относительно детали. Эскизы разрабатываются для каждой
операции, при этом один эскиз может включать два-три перехода,
а в отдельных случаях — один переход. Рассмотрим составление
операционных эскизов на примере изготовления казенника мино-
мета, чертеж которого приведен на фиг. 9.
Технологическая обработка казенника состоит из следующих
операций: центровочной, токарно-револьверной, фрезерной по фре-
зерованию плоскостей шаровой пяты, сверлильной по обработке от-
верстия шаровой пяты и слесарной.
Токарно-револьверная операция является основной, так как при
ее выполнении обрабатываются почти все наружные и внутренние
поверхности казенника. На фиг. 10 даны первые четыре эскиза то-
карно-револьверной операции.
На первом-из них (поз. а) показана установка заготовки в патро-
не станка и на заднем центре. В этом положений заготовка обра-
батывается с помощью переднего и заднего суппортов следующим
образом: резцом 1 обтачивается наружная поверхность до размера
Ф 122-ол мм на длине 140 мм, резцом 2 обтачивается наружная по-
верхность до размера ф 62-о,5 мм на длине 75 мм, резцом 3 обта-
чивается шейка до размера ф 38-0,з мм и снимается фаска под
углом 45° и, наконец, резцом 4 обтачивается фасонная поверхность.
На эскизе даны только те размеры, которые относятся к первым
четырем переходам.
На втором эскизе (поз. б) заготовка, установленная в патроне
станка по уже обработанной поверхности, обтачивается резцом, 1
переднего суппорта по наружной конусной поверхности до размера
37
0 115 мм на участке длиной 30 мм, а резцами 2, 3, 4. револьверной
головки в ней одновременно сверлится, рассверливается и растачи-
вается внутреннее отверстие до размера 0 80 мм. На третьем эски-
зе при такой же установке заготовки на станке, как на втором эски-
зе, продолжается обработка поверхности ее внутреннего отвер-
стия— чистовая расточка до размера 0 92+0-23 мм на участке дли-
ной 64Л5 мм (поз. в).
V5- внутренние поверхности
V ц - наружные поверхности
Фиг. 9. Казенник миномета (основные техноло-
гические размеры).
Четвертый эскиз при неизменной установке заготовки на стан-
ке показывает обработку на ней кольцевых уступов с помощью
специального резца (фиг. И), закрепленного в револьверной голов-
ке. Четвертый эскиз дан только для одного перехода.
Для последующей обработки казенника необходимо дать пятый
эскиз и размеры для выточки канавки под резьбу 1М100Х4-Н и для
обработки отверстия под резьбу 1 Ml 4X1,5.
На эскизах обычно даются не только размеры, которые необхо-
димы для выполнения указанных в них переходов, но и такие раз-
меры, которые облегчают обработку заготовки.
Операционные эскизы органически связаны с технологическим
процессом и при изменении последнего также изменяются.
Окончательно разработанная и утвержденная технологическая
документация является обязательной для всех цехов механической
обработки и сборки. Технологическая документация для металлур-
гического производства разрабатывается подобно описанной.
Приспособления и инструмент разрабатываются одновременно
с разработкой технологического процесса. При этом технолог, раз-
рабатывающий технологический процесс, должен иметь сведения
об устройстве специальных приспособлений и конструкции инстру-
мента, а конструктор, проектирующий приспособления и инстру-
38
Фиг. 10. Операционные эскизы механической обработки казенника миномета,
а—’Подрезка торца, обработка цилиндрических и фасонных наружных поверхностей,
б—подрезка другого торца, обработка наружной конической поверхности и сверление
н рассверливание отверстия, в—расточка отверстия, г—обработка кольцевых уступов
отверстия.
мент, должен знать форму детали, тип станка и режимы обработки
на нем данной детали. Все эти условия требуют постоянной связи
инженерного состава технического отдела,
разрабатывающего отдельные технологиче-
ские документы.
Разработка технологического процесса
завершается разработкой всех определяю-
щих его содержание технологических доку-
ментов. Разработанный технологический про-
цесс не следует рассматривать как нечто не-
изменное, так как в ходе производства от-
дельные его операции могут изменяться и то-
гда в него вносятся необходимые дополнения
и изменения. Разработанный технологичес-
кий процесс проверяется и уточняется
в процессе изготовления первой партии
изделий.
V# кругом
Фиг. 11. Резец специаль-
ный для обработки коль-
цевых уступов отверстия
казенника миномета.
После этой проверки окончательно дорабатываются все доку-
менты и чертежи по технологическому процессу и изготавливаются
все приспособления, штампы и специальный режущий инструмент
в количествах, необходимых для всей программы производства.
Глава III
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ
ОРУДИЙНЫХ СТВОЛОВ
§ 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ДОПУСКИ НА ОСНОВНЫЕ ДЕТАЛИ
И СБОРКИ
Конструктор при проектировании отдельных деталей и сборок
механизмов артиллерийской системы учитывает их номинальные
(расчетные) размеры, механические свойства применяющихся ме-
таллов и требуемую чистоту обработки поверхностей. Эти данные
определяют прочность, вес и общую форму проектируемых деталей
и сборок механизмов. Изготовленные детали и сборки механизмов
будут отличаться от проектных по своим размерам, форме, меха-
ническим свойствам металла, чистоте поверхности и весу.
Степень различия (отклонения) по этим параметрам изготовля-
емых деталей и сборок механизмов от проектных, указанных на чер-
тежах и является характеристикой точности изготовления деталей
артиллерийской системы. Такое общее определение понятия о точ-
ности изготовления деталей относится в одинаковой мере к любой
машине.
Технология металлургического производства, механической об-
работки и сборки не может обеспечить полного соответствия изго-
товленных деталей проектным, да этого и не требуется по условиям
работы любой машины. Детали после обработки будут иметь по-
грешности, т. е. различные отклонения от чертежных размеров
и других параметров.
Одна из задач конструктора и состоит в том, чтобы определить
величины допустимых отклонений действительных размеров от их
номинальных значений и эти отклонения указать на рабочих чер-
тежах или сформулировать их в технических условиях, т. е. опреде-
лить допуски на размеры обрабатываемых и посадки для сопряга-
емых деталей.
Класс точности по допускам и характер посадки определяются
по стандартам или специальным требованиям с учетом реальных
условий работы деталей и сборок механизмов, а также из условий
технической возможности и экономической целесообразности техно-
логии производства.
40
Допуски на линейные и угловые размеры деталей и на сбороч-
ные размеры определяются при отработке чертежей и должны быть-
конструктором согласованы с технологами тепловой и механической
обработки. Только в этом случае требуемая точность изготовления
деталей будет соответствовать техническим возможностям и эконо-
мической целесообразности производства. Ниже рассматриваются
примеры назначения допусков и разработки технических требова-
ний на некоторые основные детали артиллерийских систем.
1. Орудийные стволы
Конструктивно орудийные стволы могут быть моноблочными,
скрепленными, со свободной трубой и лейнированными. Ствол-
моноблок состоит из орудийной трубы, изготовленной из одной за-
готовки, казенника, муфты и деталей крепления. Скрепленный ствола
5250*2
Фиг. 12. Труба-моноблок.
может состоять из двух, трех или четырех орудийных труб, надетых
одна на другую с натягом. В остальных конструкциях орудийных
стволов трубы соединяются между собой свободно, т. е. с некото-
рым зазором по сопрягаемым поверхностям.
Чертеж трубы-моноблока приведен на фиг. 12, а основные его
размеры и допуски даны в табл. 4.
Допуски на размеры А, Б, В, Н я бурта назначены из условий
сопряжения между собой соответствующих поверхностей трубы,
казенника, муфты и клинового затвора, причем для размеров Б и И
допуски соответствуют 3-му классу скользящей посадки, а для раз-
мера В — 2-му классу ходовой посадки. Поверхность, находящаяся
в сопряжении с поверхностью направляющей люльки, имеет допуск
на размер Г, соответствующий 4-му классу ходовой посадки, а по-
верхности, обеспечивающие направление и центрирование дульного-
тормоза относительно трубы, имеют допуски по размерам Е и И,
отвечающие 3-му классу ходовой посадки. Допуски на остальные
наружные размеры трубы отвечают 4-му классу точности. Чистота
обработки наружной поверхности трубы, сопрягаемой с казенни-
ком, а в других конструкциях стволов с оболочкой или кожухом,,
имеет важное значение, поэтому она относится к группе получистых
41
Таблица 4
Основные размеры и допуски орудийной трубы-моноблока
(см. фиг. 12)
Обозначение размеров А Б В Г Д £
Величины разме- ров и допусков в ММ 8-0,15 62 ~0,05 оок—0,05 0,12 262=°;2 168Z°;'5 1 ял—0,06 18О„о,1б
Продолжение
Обозначение размеров И К Л н d
Величины разме- ров и допусков в мм 170“°’06 1 0,16 190—о(2 56+0’2 28+°’05 121,92+0’15
поверхностей 6-го класса (\7 6), в то время, как свободные по-
верхности трубы (не имеющие сопряжения) относятся к группе
получистых 4-го класса (V4). Наружная поверхность трубы
должна быть строго концентричной относительно продольной оси
канала ствола.
Допуски на размеры диаметров канала ствола по полям (раз-
мер d) и нарезам (размер dH) и допуски на размеры диаметров за-
рядных камор задаются из условий заряжания и центрирования
снаряда в канале ствола при его движении по каналу во время вы-
стрела. Величина этих допусков для нарезных орудий принимается
в пределах от 0,1 до 0,2 мм на диаметр, причем меньший предел
относится к орудиям 45^-85 мм,. а больший предел к орудиям
203,2- и 210-Л1Л1 калибров. Чистота внутренней поверхности канала
ствола, окончательно обрабатываемой хонингованием или полиро-
ванием, должна отвечать группе чистовых поверхностей 8 или 9-го
классов (V8 или V9)*
На фиг. 13 показаны кожух (оболочка), свободная труба и за-
готовка-поковка для трубы 105-лш немецкой пушки. Кожух и тру-
ба изготавливаются из орудийной стали (зпц~60 кг/мм2 — кожух
и апц=70 кг/мм2 — труба). Наибольшее давление пороховых газов
в канале этого ствола Рт^=2800 кг)см2. Из чертежа видно, что
труба на участке длиной 3109 мм сопрягается с кожухом по кони-
ческой поверхности с конусностью 1 : 400. При сборке между трубой
и кожухом получается зазор, минимальная величина которого на
диаметр равна 0,06—0,08 мм, а максимальная — 0,16—0,18 мм. До
чистоте обработки эти сопрягаемые поверхности должны относить-
ся к группе чистых поверхностей (\/7). Бурт не допускает
осевого смещения трубы в кожухе, а две шпонки, имеющие ширину
24 мм и высоту 15 мм не допускают его смещения по окружности.
Конструкции, остальные размеры и допуски кожуха, трубы и заго-
товки для трубы достаточно ясны из фиг. 13.
42
В последние годы в практике проектирования орудийных ство-
лов моноблоков, скрепленных и со свободными трубами нередко
применяются составные по длине внутренние трубы. Такие стволы
применялись в некоторых орудиях в период второй мировой войны
(особенно в 1942—1945 гг.) и применяются в послевоенное время.
Нафиг. 14, а показана составная внутренняя труба ствола 88-мм
немецкой пушки. Производство ствола этой пушки имеет следую-
щие особенности: заготовки для труб почти в два раза короче обыч-
Фиг. 13. 105-Л1Л1 немецкая пушка.
я—кожух ствола, б—свободная труба ствола, в—заготовка для трубы (в скобках раз-
меры поковки).
ных, чем облегчаются процессы их ковки и механической обработ-
ки, для обработки заготовок труб необходимо оборудование мень-
ших габаритов и мощности, время на производство составной трубы
затрачивается больше.
По эксплуатационным качествам составные трубы не уступают
цельным. Ствол 88-мм немецкой пушки состоит из кожуха 6, сво-
бодной внутренней трубы, состоящей из задней 1 и передней 2 труб,
уплотнительного кольца 3, соединительной муфты 4 и кольца 5,
предохраняющего резьбовое соединение от загрязнений и влаги.
Составная труба имеет направляющий участок длиной 560 мм диа-
метром 158 мм, с помощью которого обеспечивается соосность ее
передней трубы относительно задней. Фиксирование заданного на-
правления обеспечивается продольной шпонкой на участке Е. Этот
направляющий участок трубы обрабатывается с высокой точностью,
а именно для задней трубы размер диаметра 158+0’06 мм, а для пе-
43
редней — 158 -0,025 мм, что соответствует примерно 2-му классу
скользящей посадки. Уплотнительное кольцо 3 показано отдельно
на фиг. 14, в, а кольцевые выточки в задней и передней трубах —
на фиг. 14, б.
Кольцо 3, изготовляемое из специальной мягкой стали, ставится
*в кольцевую выточку задней трубы, затем спрессовывается прп
вставке передней трубы прессом и окончательно закрепляется со-
единительной муфтой 4. Муфта 4 имеет два гладких направляющих
участка, имеющих диаметры 184 и 198 мм. Допуски для труб и со-
Фиг. 14. Составная (по длине) внутренняя труба 88-лш ствола.
/—задняя труба, 2—передняя труба, 3—уплотнительное кольцо, 4—соединительная муфта.
5—предохранительное кольцо, 6—кожух ствола.
единительной муфты по этим размерам заданы по скользящей по-
садке, а по своим величинам они располагаются между 3 и 4-ым
классами точности.
С помощью упорной резьбы (см. фиг. 16) и направляющих уча-
стков муфта соединяет переднюю и заднюю трубы, не допускает
продольного их смещения и дополнительно их центрирует. Перед-
няя труба в месте соединения ее с задней на длине 20 мм имеет
незначительный конус с наибольшим диаметром 88,4 мм (сьь
фиг. 14,6), что обеспечивает лучшие условия движения снаряда
в канале ствола. Нарезание такого канала лучше производить пос-
ле окончательной сборки труб.
Другая конструкция ствола (ствол 105-лгл1 пушки со свободной
трубой) приведена На фиг. 15. Ствол состоит из казенника 4 сво-
бодной трубы 2, кожуха 3, соединительной муфты 4, стопорной план-
ки 5, фетровой прокладки 6, продольной 7 и радиальной 8 шпонок.
Свободная труба 2 центрируется в кожухе 3 по двум цилиндриче-
44
ским участкам, один из которых расположен со стороны казенной
части и имеет длину # = 205 мм при диаметре Л = 215,5_0,i мм, дру-
гой — расположен со стороны дульной части и имеет длину 200 мм
при диаметре трубы 196,7—ол мм и кожуха 196,75+о>1 мм. Между эти-
ми участками кожух и труба обработаны на конус и имеют свобод-
ный зазор 1,5 мм на диаметр по размерам Т. Общая длина свобод-
ной трубы — 5200 мм, длина кожуха — 3000 мм, Бурт диаметром
Е и длиной С не допускает продольного смещения трубы, а муф-
Фиг. 15. Схема устройства ствола со свободной трубой 1О5-Л1Л1 пушки.
/—казенник, 2—свободная внутренняя труба, 3—кожух, 4—соединительная муфта,
5—стопорная планка, 6—фетровая кольцевая прокладка.
та 4 не допускает смещения кожуха вместе с трубой относительно
казенника. Возможность вращения трубы относительно кожуха
устраняется шпонкой 7, а трубы вместе с кожухом относительно
казенника — шпонкой 8 (см. фиг, 15, вид по стрелке Л). Шпонка 8,
имеющая ширину 55 мм и толщину по оси ствола 45 мм, строго
фиксирует положение трубы и кожуха относительно казенника. Она
может быть смещена относительно оси ствола и вертикального
диаметра сечения казенника не более чем на ±0,05 мм. На фиг. 15
допуск на размер шпонки 55 мм дан для пазов казенника, кожуха
и трубы.
Для прочного соединения казенника, трубы и кожуха в осевом
направлении и соблюдения требуемого зазора между дном гильзы
и зеркалом клина при закрытом затворе необходимо, чтобы после
сборки труба своей торцовой поверхностью бурта плотно соприка-
салась со щеками казенника и с кожухом по размеру С, причем
между торцовыми поверхностями кожуха и казенника по разме-
ру П всегда сохранялся зазор, как это указано на фиг. 15.
45
Существенное значение имеют также размеры А и В казенни-
ка, так как они определяют положение отверстия казенника для
клина затвора относительно оси ствола и, следовательно, центри-
руют боек ударника относительно -капсюльной втулки гильзы. Эти
размеры наносятся точной разметкой на заготовку при обработке
в ней отверстия казенника на свободном оборудовании или учиты-
ваются при . проектировании специального приспособления для
обработки этого отверстия под клин затвора. Клин затвора пере-
мещается в казеннике по направляющим поверхностям, располо-
женным под углом 1°30'к оси ствола на расстоянии Н друг от друга.
Обычно угол наклона направляющих поверхностей берется в пре-
делах от ГЗО' до 2°1(У с допуском ±0°5\ при этом обеспечивается
надежное запирание канала и исключается возможность самопро-
извольного открывания клина затвора при выстреле. При сборке
орудия клин подбирают по отверстию или подгоняют притиркой по
направляющим отверстиям. Все размеры и допуски по стволу сво-
дятся в табл. 5, данные которой вносятся в технические требования
на изготовление и сборку деталей ствола.
Таблица 5
Размеры и допуски по деталям ствола со свободной трубой
105-лог пушки в мм
Условные обозначения размеров по фиг. 15 Казенник Кожух Труба Соединитель- ная муфта
размер допуск размер до- пуск раз- мер до- пуск
размер до- пуск
А 190 ±0,1 — — —
В г 88,1 6 15 ±0,1 —0,1 -0,1 —• — — — — —
1 д — — — — — —
3 320 +0,17 +0,05 320 —0,1 — — 320 —0,1
ж 300 +0,6 +0,3 300 —0,3 —- — — —
Е — — 258,2 +0,3 258 -0,2 — —
К — — 290 —0,1 — — 290 +0,17 4-0,05
Л — —- 215,55 +0,1 215,5 -0,1 ——- —
м 179,5 +0.2 — — —
н 142,1 4-0,1 — — — — —
р 340 +0,17 4-0.05 — — —- — 340 —0,1
с — — 59,5 4-0,3 60 -0,1 — —
т — — 215 4-0,5 213,5 -0,5 — —
46
На фиг. 16 показана соединительная муфта 105-alw пушки, пред-
ставляющая собой деталь простой формы, при обработке которой
необходимо сохранить концентричное расположение рабочих ее по-
верхностей в пределах заданных допусков. При изготовлении муф-
ты очень важное значение имеет также точность нарезания упорной
резьбы и выполнения ее профиля. Эта резьба воспринимает боль-
шие нагрузки при выстреле и не должна деформироваться, что воз-
можно в том случае, если все ее витки будут одновременно воспри-
нимать нагрузку. Последнее условие требует выдерживания опре-
деленного допуска на длину шага резьбы (отклонение в шаге резь-
Фиг. 16. Соединительная муфта (сталь сго,2=55 кг/мм2).
бы на пять ниток не должно превышать ±0,05 мм) и точного вос-
произведения профиля резьбы по размерам, заданным чертежом.
Эти же требования относятся и к резьбе казенника.
Конструкции, размеры и допуски деталей стволов, приведенные
на фиг. 12—16, наглядно показывают технологические особенности
их производства. У трубы-моноблока орудийного ствола, показанно-
го на фиг. 17, все обрабатываемые поверхности являются поверхно-
стями тела вращения и имеют одну и ту же ось вращения, и только
пазы для шпонки и лапок выбрасывателей являются плоскими по-
верхностями. Трубы и соединительные муфты орудийных стволов
по своей конструкции просты и удобны для механической обработ-
ки. Казенники представляют собой более сложные детали, с боль-
шим количеством пазов, отверстий и различных фасонных поверх-
ностей, для обработки которых требуются специальная разметка,
приспособления и инструмент.
Наружные и внутренние поверхности труб должны быть концен-
тричными относительно оси канала ствола, а сам канал должен
быть цилиндрическим и прямолинейным. При обработке труб воз-
можны случаи, когда при соблюдении заданных допусков получа-
47
ются такие отклонения в размерах и в форме отверстий и поверх-
ностей, что труба становится негодной.
Например, при обработке трубы возможны случаи получения
волнистости на внутренней ее поверхности (фиг. 18, а). Такие де-
Фиг. 17. Труба-моноблок.
2—пазы для выбрасывателей, 2—отверстия нажимов, • 3—паз для шпонки, 4—бурт,
5—цилиндрическое утолщение, б—торцовой уступ.
<фекты на внутренних поверхностях каналов ствола и различных ци-
линдров артиллерийских систем не допускаются. Для предупреж-
дения возникновения указанных дефектов в технических условиях
Фиг. 18. Возможные изменения формы канала ствола в пределах заданных
допусков.
а—волнистость поверхности, б—кривизна, в—эллиптичность и разностейность сечений.
на изготовление трубы указывают, что если на диаметр d канала на
чертеже дан общий допуск +0,15 мм по всей длине трубы, то раз-
ность в размерах диаметров канала в сечениях на расстоянии
48
100 мм друг от друга и общая конусность цилиндрических каналов
не должны превышать половины этого допуска, т. е. +0,075 мм.
В практике производства при обработке труб встречаются де-
фекты в виде кривизны (см. фиг. 18, б) и разностенности канала.
Причинами этих дефектов являются обычно внутренние остаточные
напряжения в материале трубы, возникающие после ее термической
обработки, а в отдельных случаях увод инструмента при расточке
канала ствола. Исследования и технологическая проверка каналов
труб-длиной свыше 45 калибров показывают, что у большинства та-
ких труб после механической, их обработки ось канала имеет кри-
визну, определяемую углом ф=0°5', а в отдельных случаях до 4 ты-
сячных (0°14,5'). Кривизна канала нарушает нормальное движение
снаряда по каналу и в момент вылета из него снаряд будет откло-
няться от заданного направления. Стрелка кривизны канала ство-
ла легко определяется с помощью гладкого цилиндра диаметром dK
и длиной /K=5d (слг. фиг. 18,6) или с помощью оптических прибо-
ров.
При наличии гладкого цилиндра стрелка кривизны канала опре-
деляется по формуле
(8)
где /к— длина хорды, которую по малости угла <р можно принимать
равной длине дуги;
Ф — центральный угол, определяющий кривизну трубы.
Разностенность орудийной трубы величиной меньше 1 мм незна-
чительно сказывается на прочности трубы и практического значения
не имеет, что легко проверить соответствующим расчетом. Однако
с увеличением кривизны канала возрастает и разностенность трубы.
Известны случаи, когда при разностенности до 3-4-6 мм происходи-
ли разрывы стволов при выстреле. Обычно кривизна канала не до-
пускается свыше 1,5 тысячных (0°5'), а разностенность свыше 1.мм<
Овальность отверстия, определяемая разностью размеров горизон-
тального и вертикального диаметров в каком-либо сечении трубы,
не должна превышать половины допуска на диаметр, т. е. 0,05—
0,08 мм.
2. Канал ствола, гильза и снаряд
Канал орудийного ствола по длине разделяется на три участка:
нарезную часть, зарядную камору и гнездо для затвора. Зарядные
каморы по своей конструкции могут быть патронного заряжания
(фиг. 19 и 20), гильзового раздельного заряжания и картузного за-
ряжания (см. фиг. 108, к). Обработка зарядных камор производится
после чистовой обработки канала ствола, но до нарезки в нем на-
резов.
Конструкция зарядной каморы определяется ее объемом W,
в котором размещается пороховой заряд. Зарядная камора патрон-
ного заряжания состоит из нескольких сопряженных между собой
усеченных конусов (см. фиг. 19). Первый конус длиной /1, являю-
49
щийся основным, так как в нем размещается свыше 90% всего по-
рохового заряда, имеет обычно конусность &i = 1/70-Г-1/90. С увели-
чением угла а уклона первого конуса улучшается экстракция гильз,
но при этом увеличиваются размеры диаметра каморы d% и наруж-
Фиг. 19. Профиль зарядной каморы патронного заряжания.
/—фланец гильзы, 2—-снаряд, d2— наибольший внутренний диаметр зарядной каморы,
^2»_г“наибольший наружный диаметр основного конуса гильзы.
ного диаметра ствола и усложняются как обработка каморы, так
и изготовление гильзы.
Между гильзой и стенкой каморы на участке первого конуса
необходимо обеспечивать зазор, величина которого зависит от ка-
либра орудия и размеров конуса. Например, для 50- и 76-мм ору-
Фиг. 20. Профиль зарядной каморы, гильзы и нарезов (число нарезов 36,
крутизна 4°30'—6°).
дий зазор должен быть 0,2—0,5 мм на диаметр, а для 152-ли/ ору-
дия— 0,5—1,0 мм. Эти зазоры определяются величиной допусков
иа размеры диаметров зарядных камор и гильз, значения которых
показаны на фиг. 20 и 22 и приведены в табл. 6.
Второй конус каморы, сопрягающийся с первым и с конусом для
дульца гильзы, имеет конусность &2= 1/4—1/10 (см. фиг. 19). Его
50
размеры определяются диаметрами d$ и так как он является со*
единительным звеном между основным конусом и дульцем гильзы.
Для большинства современных орудий конусность второго участка
равна 1/5.
Третий участок каморы или третий ее конус, часто называемый
«цилиндрическим», имеет небольшую конусность £3 = 1/80—1/120,
позволяющую более удобно расположить дульце гильзы и запояс-
ковую часть снаряда. На этом участке каморы при обработке ее
должны быть строго выдержаны заданные по чертежу размеры
диаметров, при которых обеспечивается свободное досылание па-
трона при заряжании и одновременно возможно меньший зазор
между наружной поверхностью дульца гильзы и стенкой каморы.
Длина «цилиндрического» участка не должна быть более одного
калибра для того, чтобы на нем можно было бы разместить дульце
гильзы с запоясковой частью снаряда и его задний ведущий поясок.
Для -Обеспечения свободного досылания патрона при заряжании,
разность между размерами диаметра каморы d$ и наружным диа-
метром ведущего пояска снаряда dn должна быть в пределах от
0,3—0,8 до 0,6—1,2 мм. Для хорошей обтюрации пороховых газов
и функционирования гильзы при выстреле зазор Б на диаметр меж-
ду стенкой каморы и наружной поверхностью дульца гильзы (см.
фиг. 22) не должен превышать 0,5—1,0 мм и не должен быть мень-
ше 0,2—0,5 мм. Меньшие пределы этих зазоров применяются
в 50- и 76-мм орудиях, а большие в 130- и 150-лои орудиях.
Последний конус, сопрягающий зарядную камору с нарезной
частью канала, должен иметь конусность &4=1/Ю. На участке это-
го конуса расположен нарезной скат (начало нарезов) и передний
ведущий поясок снаряда. При этом следует учитывать, что при
патронном заряжании ведущий поясок снаряда не должен сопри-
касаться с поверхностью этого конуса после заряжания с тем, что-
бы обеспечить нормальную досылку патрона, плотное прилегание
фланца гильзы к казенной части трубы и нормальное закрывание
клина затвора.
Однако после заряжания зазор А (см. фиг. 22) должен быть
возможно меньшей величины и приближаться к нулю. Все указан-
ные выше зазоры определяются на основе теоретических расчетов
и опытных данных службы артиллерийских систем. По этим зазо-
рам назначаются допуски на обработку зарядных камор и гильз.
Для обработки зарядных камор основными размерами являют-
ся конусность их участков и размеры диаметров каморы, которые
следует строго выдерживать в пределах заданных допусков. Вели-
чины допусков на размеры диаметров зарядных камор следует
назначать со знаком плюс с учетом калибра орудий, а именно:
для 50- и 76-.юг орудий............................... +0,1 мм
для 85- и 120-лглг орудий............................. 4 0,15 мм
для орудий калибра свыше 130-лглг..................... +0,2 мм
Допуски на размеры наружных диаметров гильз следует назна-
чать с учетом получения минимальных зазоров. Номинальные раз-
51
Основные размеры и допуски на каналы стволов,
Условное обозначение размеров по фиг. 19 и 22 45 -м м пушка обр. 1942 г. 50-л/л/ немецкая пушка обр. 1941 г. Ы-мм пушка обр. 1943 г. 1Ь-мм немецкая пушка обр. 1942 г. 76-мм пушка обр. 1942 г.
^2—г 53,0_0j2 7«.7_0,3 83-7_0123 ИЗ-0,4 83,7_0(2з
^2 53,2+o'1S 71,0+011 84,2+0,15 113,9+0’2 84,2+0-15
^3 50,2+0,15 66,4+0,1 78,5-1-о,15 108,0+0,2 79,б+0,15
^4 46,8+°’15 52,9+ол 60,1+0-1 79,о+0,2 78.8+0,15
d5 4б,8+°’15 52,3+0,1 59,4+0’1 78,0+о'2 78,3+0,15
d 45+°,1 5О+0,1 57+°,1 75+°,2 76,2+0-1
46+0-1 51,4+ол 58,8+0-1 76,8+0-2 77,72+0-'1
</ц 4^—0,*225 49,85_Од5 Е?—0,1 °'—0,225 | 74,7_о>2 76,2““-i2.
</п 4б>5-0,2 | 51,8_0>2 59,3_о>2 77-2-о,1 78,13-0,2
Л 265 341 400 524 325
Ас — 370 — 609 340
4 315 423 500 656 392
Z5 334 445 523 686 415
Ai 2660 | 2880 3421 4357 2587
52
гильзы и ведущие пояски снарядов в мм
Таблица 6
85-мм пушка обр. 1943 г. 8 8-м м немецкая пушка обр. 1943 г. 88-л/л/ немецкая пушка обр. 1944 г. 105-мм немецкая пушка обр. 1944 г. 122-мм пушка обр. 1943 Г;
102—0,23 131,5_0>4 176,0_0>5 124.2_о4 134,6_0
102,4+°’15 132,4+0,2 176,2+о-2 124,6+0,2 135+0,2
95,5+°-15 123,9+0’2 162,2+0,2 118.2+0’2 126,5+0>2
87,3+0,15 93,5+0,2 97,6+0'2 109,5+0,2 126,5+0,2
87,1+°’15 92,5+0’2 96,о+°’2 Ю9.3+0’1 123+0.1
85+0.15 88+°’2 88+°’2 1О5+0-2 121,92^'2
86,7+°’15 90,4+0,2 90,4+0,2 107,7+0'2 123,95+0'2
00-0,225 87,9_С)2 87,9_о>2 | Ю4,75_0 15 | 121.921®;^
87,1—0,23 90,7_0) 2 90,7_о2 108,5_013 124,7_о>26
530 680 877 630 780
554 752 1037 698 790
650 838 1070 800 894
660 883 1110 843 955
3490 5150 9797 5530 4285
53
меры наружных диаметров гильз должны быть на 0,2 мм меньше
диаметров зарядных камор для орудий малых калибров и 0,5 мм
для орудий больших калибров. Допуски на номинальные размеры
наружных диаметров гильз следует назначать со знаком минус
в пределах от 0,2 до 0,3 мм, что будет соответствовать 4-му классу
скользящей посадки.
Допуски на размеры длин каждого отдельного участка заряд-
ных камор определяются на основе заданных допусков на их диа-
метры и конусность, причем эти допуски принимаются в пределах
1,0-г-1,5 мм. Номинальные размеры длин гильз должны быть мень-
ше соответствующих длин зарядных камор на 1,0—1,5 мм, особен-
но это относится к участкам длин /1 и 4 (см. фиг. 19). Приведенные
Фиг. 21. Гильза патронного заряжания.
наружный диаметр фланца, d^_г—наибольший наружный диаметр основного
конуса гильзы, d3 —наименьший наружный диаметр основного конуса гнльзы,
и d5—наружные диаметры дульца гильзы, а—толщина фланца гильзы, е—
толщина дна гнльзы, С и Cj—толщины стенки гильзы, /—длина гнльзы.
данные обеспечивают нормальное функционирование гильзы при
заряжании и их экстракцию после выстрела.
Не менее важное значение, чем размеры диаметров и конусность
отдельных участков зарядной каморы, имеет концентричность их
относительно оси канала ствола, особенно на участке нарезного
ската и на «цилиндрическом» участке для дульца гильзы. Эксцент-
ричность или овальность отдельных участков зарядной каморы бу-
дут затруднять заряжание и первоначальное движение снаряда
в канале при выстреле, поэтому величины их не должны превышать
половины допуска на калибр орудия.
Гильза патронного заряжания по своему очертанию должна
соответствовать профилю каморы. Назначение гильзы:
обтюрация пороховых газов при выстреле;
размещение порохового заряда и капсюльной втулки; предохра-
нение их от действия влаги и механических повреждений при хра-
нении и в обращении;
соединение всех элементов артиллерийского выстрела в одно
целое.
Устройство гильзы показано на фиг. 21.
54
При заряжании гильза должна легко входить в зарядную камо-
ру и обеспечивать необходимую плотность закрывания затвором
канала ствола. После выстрела гильза должна легко выбрасываться
из каморы и не должна иметь разрывов, раздутий и других мест-
ных повреждений. Кроме того, гильза должна позволять многократ-
ное (до 10—12 выстрелов) снаряжение.
Наибольшее распространение получили латунные гильзы с со-
держанием меди от 68 до 72%, цинка 28—32%, железа до 1%,
свинца до 0,05% и остальных примесей (фосфор, мышьяк, сера)
в сумме не более 0,02%. Латунные гильзы должны иметь высокую
прочность и сохранять хорошую пластичность, а именно предел
прочности Оъ = 35—50 кг/лглг2, предел текучести а0,2 = 25—35 кг/лм?
и относительное удлинение 3=40—60%.
Толщина стенок гильз делается переменной: у дульца она наи-
меньшая Ci и постепенно увеличивается к фланцу гильзы до вели-
чины с на участке длиной /4=0,5d.
Основные размеры и допуски на некоторые гильзы отечествен-
ных и иностранных образцов приведены в табл. 7, а средние ^каче-
ния некоторых из этих размеров на основе обобщения данных мно-
гих образцов — в табл. 8.
Таблица 7
Основные размеры и допуски на орудийные гильзы
Условные обо- значения раз- меров на фиг. 19 и 21 57-мм пушка обр. 1943 г. 85-Л£Л£ пушка обр. 1943 г. 122-м м пушка обр. 1943 г. 50 -м м немец- кая пушка 1941 г. 75-лглг немец- кая пушка 1942 г. 105-л<л< немец- кая пушка 1944 г,
90 112 143,6 78,5 123 136,4
^2 83,7—о(2з Ю2_о,2з 134.6_0126 7О,7_о,з 113-0,4 124,2—0,4
^3 78 95,24 124 66,2 107,2 117,9
d5 57,5 85,8 —» 51,6 77 106,6
с 2,2 2,7 3,88 1,85 3,85 2,2
1,03—0,14 1,28—0,14 1,6_о,2 1» 1-0,2 1> 4-0,з 1,65_0,з
е 7 7,5 14 6,5 10 9
а 3,46 4 5,04 3,6 5,1 6,1
А 400 530 — 341 523 630
/ 477 626 780 416 635 763
У многих образцов гильз размер h, определяемый размером кап-
сюльной втулки, одинаков по величине. Смещение оси очка для
капсюльной втулки относительно продольной оси гильзы не должно
превышать 0,1 мм.
Во время второй мировой войны применялись железные сборные
гильзы, в Частности, у немцев такие гильзы получили довольно ши-
55
Таблица 8
Средние значения некоторых основных размеров гильз
№ ио пор. Калибры орудий мм Основные размеры (условные обозначения по фиг. 21) в мм
С1 1 с 1 1 1 а 1 h
1 45—76 1,0 2,0 7,0 3,5 14
2 85—105 1,6 3 12 5,0 15
3 122—152 1,8 4 14 6 15
рокое распространение. Однако железные гильзы оказались неудов-
летворительными, так как при выстреле они не обеспечивали хоро-
шей обтюрации пороховых газов и не могли быть использованы бо-
лее, чем на два:три выстрела. Размеры и допуски на центрирующие
Фиг. 22. Схема положения ведущих поясков снаряда относительно зарядной
каморы при патронном заряжании.
/—стенка каморы ствола 2—передний ведущий поясок, 3— задний ведущий поясок,
4—стенка гильзы, Д—зазор между поверхностью нарезного ската каморы и ведущим
поясом снаряда, Б—зазор между поверхностью каморы н наружной поверхностью
дульца гильзы после заряжания.
утолщения и ведущие пояски снарядов и сопряжение снарядов
с гильзой и каналом ствола даны на фиг. 22—24.
Снаряд имеет два центрирующих утолщения переднее и заднее
(возле ведущего пояска), которые и обеспечивают направление
и центрирование снаряда при его движении в канале ствола. Снаряд
должен своими центрирующими поверхностями свободно переме-
щаться по каналу в продольном направлении. Если масса снаряда,
хотя бы в незначительной степени будет неравномерно распределена
относительно его продольной оси и зазоры между центрующими
его утолщениями и поверхностью канала будут более требующих-
56
ся, то снаряд при движении в канале ствола будет совершать коле-
бания в радиальном направлении. При этих колебаниях снаряд сво-
ей боковой поверхностью будет ударяться о поверхность полейг
нарезов и на переднем его центрующем утолщении получаются от-
печатки полей нарезов глубиной до 0,3 мм, а поля нарезов сильно-
Фиг. 23. Схема соединения дульца гильзы и ведущих
поясков снаряда при сборке гильзы со снарядом.
расплющиваются. Для предупреждения возникновения радиальных
колебаний снаряда точность обработки канала ствола и центрую-
щих утолщений снарядов, должна быть высокой. Зазор на диаметр-
185
Фиг. 24. Профиль одного из вариантов ведущих поясков снаряда. 105-л<л$
пушки (калибр орудия d= 1О5+о>* мм, диаметр по нарезам 107,6+0,2 мм).
между центрующим утолщением снаряда и поверхностью канала
пр полям, определяемый соотношением (см. фиг. 22)
(9>
должен иметь минимальную величину в пределах 0,1—0,15 мм,
а максимальную величину — 0,35—0,5 мм, причем меньший предел
следует относить к 50—85-мм орудиям, а больший — к 152-мм ору-
диям.
Разность между размерами диаметра ведущего пояска dn и диа-
метра канала По нарезам dw, называемая величиной форсирования,
должна быть такой, чтобы не происходил прорыв пороховых газов
к головной части снарядов даже при износе каналов орудий. Одна-
ко при чрезмерно большой разности диаметров dn—dH увеличи-
вается износ канала, затрудняется движение снаряда по каналу
57
я может происходить срезание пояска и срыв полей нарезов. Нор-
мальная величина форсирования составляет 0,1—0,4 мм на диаметр,
как это видно из данных табл. 9, и только на переднем участке
пояска на длине 3—5 мм величина форсирования может быть боль-
ше указанного предела и причем конструктивно она имеет вид коль-
цевого гребешка (выступа), как это показано на фиг. 23 и 24,
Таблица 9
Зазоры на диаметр между гильзой и стенкой каморы, снарядом и каналом
орудия, величина форсирования. Бутылочность камор
(Условные обозначения размеров по фиг. 19 и 22)
М2 ПО пор. Наименование систем Зазоры в мм Величина форсирова- ния в мм d^, dn Величи- на буты- лочности х~ d2jd
6-2 — г d — d^
шах min max min
max min
1 45-jfjf пушка обр. 1942 г. 0,55 0,2 0,325 0,1 0,5 0,2 1,19
2 50-мм немецкая пуш- ка 1941 г. 0,7 0,3 0,4 0,15 0,4 0,1 1,42
3 57- м м пушка обр. 1943 г. 0,88 0,5 0,325 0,1 0,5 0,2 1,49
4 75-j<jf немецкая пуш- ка 1942 г. 1,5 0,9 0,7 0,3 0,4 0,1 1,52
5 76-jfJ« пушка обр. 1942 г. 0,88 0,5 0,325 0,1 0,41 0,11 1,11
6 85-jfjf пушка обр. 1943 г. 0,78 0,4 0,375 0,1 0,4 0,02 1,21
7 88-л<л« немецкая пуш- ка 1943 г. 1,5 0,9 0,5 0,1 0,3 0 1,54
8 88-л£м немецкая пуш- ка обр. 1944 г. 0,9 0,2 0,5 0,1 0,3 0 2,0
9 105-jMf немецкая пушка 1944 г. 1,0 0,4 0,5 0,25 0,8 0,3 1,19
10 122-л/л/ пушка обр. 1943 г. 0,86 0,4 0,55 0,1 0,75 0,29 1,11
Допуски на обработку центрующих утолщений и ведущих пояс-
ков следует назначать со знаком минус, а их численные значения
должны лежать в следующих пределах:
для центрующих утолщений................0,104-0,15 мм
для ведущих поясков .....................0,24-0,3 мм
Ведущие пояски снарядов изготовляются обычно из красной
меди, но в период второй мировой войны они изготовлялись также
из специальных пластмасс или железокерамических материалов,
58
однако широкого распространения такие пояски не получили. Про-
фили и размеры ведущих поясков показаны на фиг. 22—24.
На фиг. 25 приведена схема расположения зазоров и полей до-
пусков на размеры центрующих утолщений снарядов и диаметров
каналов стволов по полям. Из этой схемы наглядно видно, что обра-
ботка каналов орудий и центрующих утолщений снарядов немецких
Фиг. 25. Схема расположения полей допусков и зазоров по размерам,
^—диаметр канала ствола по полям; диаметр центрующего утолщения снаряда;
6д—поле допуска на обработку канала; 5g—поле допуска на обработку центрующе-
го утолщения снаряда; дтах и дт|п—заз >Ры для некоторых отечественных и ино-
странных орудий.
систем производилась с меньшей точностью, чем отечественных
и только для 88-жж пушек обр. 1943 г. степень точности обработки
была значительно повышена. Благодаря этому меткость и кучность
стрельбы этих пушек улучшились. 3
3. Затворы
Затвор является механизмом, обеспечивающим прочное, а вме-
сте с гильзой и плотное запирание канала при выстреле, производ-
ство выстрела и экстракцию гильзы после выстрела. Эти функции
затвора должны осуществляться надежно и достаточно простыми
действиями обслуживающего систему расчета. В собранном виде
затворы, как и их отдельные детали, должны быть взаимозаменяемы
по стволам, что и должно проверяться в производстве. Разборка
и сборка затвора должна производиться с помощью штатного
инструмента. Оба эти основные требования и должны учитываться
при изготовлении затворов. Клиновые затворы по технологии про-
изводства являются более простыми сборками, чем поршневые за-
творы. Клин затвора, показанный на фиг. 26, представляет
собой стальную призму из легированной стали (сто,2=60—70 кг/жж2).
Заготовки клина, получаемые ковкой из расчета изготовления двух
деталей или при меньших размерах штамповкой, проходят термиче-
скую обработку. Допуски на размеры основных рабочих поверхно-
59
стрй клина назначаются по 3-му классу точности скользящей и хо-
довой посадкам. Поверхности Б и В должны быть между собой
строго параллельны и иметь чистоту Рабочая поверхность
А, соприкасающаяся с дном гильзы и называемая зеркалом, являет-
ся основной. Противоположная ей опорная поверхность Г, распо-
ложенная под углом 2°0Г относительно основной, должна приле-
Фиг. 26. Клин затвора.
А—зеркало клина, Г—опорная наклонная поверхность, сопрягае-
мая с казенником, Б н В—боковые поверхности (основные раз-
меры клина).
гать к поверхности казенника, причем такое требование проверяется
для каждого затвора. Допуск на угол наклона поверхности Г опре-
деляется из допусков на линейные размеры (3=0,08 мм) и прибли-
женно равен ±0°5'.
4. Люлька и противооткатные устройства
Люлька служит базой для сборки и установки на станке лафета
(или в корпусе башни танка) качающихся частей орудия: ствола,
тормоза отката, накатника, ограждения и др.
По конструкции различают люльки обойменного (фиг. 27) и ко-
робчатого типов. Люлька обойменного типа состоит из передней 1
и задней 2 обойм, переднего и заднего приливов 3 для сборки
тормоза отката и накатника, переднего бурта 4, бронзовых
направляющих полозков 5, задней наметки 6, заднего прилива 7,
зубчатого сектора 8 подъемного механизма и направляющей шпон-
ки 9 (см. фиг. 27). Передняя и задняя обоймы, образующие корпус
люльки, соединяются друг с другом сваркой. Они изготовляются
из стального литья и не должны иметь пороков литья особенно
в местах расположения ребер жесткости цапф. Участки обойм
с пороками литья должны вырубаться и затем завариваться. Ствол
при выстреле перемещается по бронзовым направляющим полоз-
60
кам 5, поэтому поверхности этих полозков должны иметь чистоту
V 6 и должны быть строго концентричными, относительно про-
дольной оои люльки.
Направляющая шпонка 9, фиксирующая положение ствола
в люльке и не позволяющая ему поворачиваться в начальный мо-
мент отката, должна быть достаточно прочной и иметь строго опре-
деленные размеры. Тормоз отката и накатник закрепляются каж-
дый в переднем приливе 3 сухарным замком, а в заднем — намет-
8'tO ± !
Фиг. 27. Люлька обойменного типа.
I—передняя обойма, 2—задняя обойма, 3—
приливы, 4—передний бурт, 5—бронзовые
вкладыши, 6—наметка, 7—задний прилив,
<3—зубчатый сектор, 5—шпонка, D—диа-
метр отверстий для цапф.
кой 6, причем первый из них расположен в отверстиях Е, второй —
в отверстиях М, имеющихся в каждом приливе.
Продольные оси тормоза отката и накатника должны быть па-
раллельны оси люльки, их положение, в каждом (переднем
и заднем) приливе 3 определяется размерами Н, К и JL Кроме
того, отверстия Е и М должны быть концентричными и точно обра-
ботаны с учетом заданных допусков.
Существенное значение для сборки качающихся частей орудия
имеет положение центров отверстий Д. Смещение по вертикали
центров этих отверстий относительно друг друга не должно превы-
шать 0,1 мм, а смещение относительно оси люльки (по размеру В)
не должно быть более 0,15—0,3 мм.
Размеры люльки, приведенные на фиг. 27 и в табл. 10, являются
основными, так как они определяют точность механической обра-
ботки люльки.
61
Таблица 10
Основные размеры и допуски для люльки обойменной конструкции
Размеры и допуски мм Условные обозначения размеров по фиг. 27
В Г д Е К Л М Н р П
Размеры 35 513 98 145 70 150 135 220 260 275
Допуски ±0,3 — +0,04 +0,26 ±0,25 ±0,25 +0,26 ±0,25 +0,3 +0,5
Люлька коробчатой конструкции обычно собирается путем клеп-
ки и сварки из деталей, штампованных из стальных листов. В от-
дельных случаях заготовка корпуса люльки коробчатой конструк-
ции — стальное литье.
5. Противооткатные устройства
Противооткатные устройства состоят из тормоза отката и накат-
ника. При выстреле цилиндры и штоки тормоза отката и накат-
ника воспринимают большие нагрузки. Например, в современных
пушках сила сопротивления откату, действующая по оси штоков,
составляет от 10 до 15% силы давления пороховых газов на дно
канала ствола в момент выстрела, давление рабочей жидкости
в тормозе доходит до 500 кг! см2, а в накатнике — до 150 кг/см2,
Все эти нагрузки действуют очень короткое время (время отката
не более 0,1 сек., время наката не более 0,5 сек.), воспринимаются
деталями тормоза отката и накатника и передаются затем на цап-
фы люльки.
Следовательно, детали тормоза отката и накатника должны
прежде всего обладать необходимой прочностью и надежностью
в различных условиях работы тормоза и накатника по времени года
и режимам стрельбы. Эти требования обеспечиваются высокими
механическими свойствами материалов и повышенной точностью
обработки деталей тормоза и накатника. В частности, цилиндры и
штоки противооткатных устройств изготовляются из легированных
конструкционных сталей повышенной прочности, имеющих предел
текучести 50—60 кг1мм2. Противооткатные устройства обычно
имеют небольшие по габаритам цилиндры с относительно малой
толщиной стенок. При обработке цилиндров этих устройств не
должно быть овальности по внутренним их рабочим поверхностям,
причем разность между размерами диаметров в одном и том же
сечении на этих поверхностях не должна превышать 0,05—0,06 мм,
а на участках, по которым поршни не перемещаются,— 0,1 мм.
62
Внутренняя рабочая поверхность цилиндра на участке контакта
(сопряжения) ее с рубашкой поршня тормоза обрабатывается по
третьему классу точности (Л3) и должна иметь чистоту \7Л
а наружная поверхность бронзовой рубашки поршня тормоза обра-
батывается по 3-му классу точности ходовой посадки (^3). В ре-
зультате между рубашкой поршня и внутренней поверхностью ци-
линдра минимальный зазор составляет 0,05—0,10 мм/а максималь-
ный — не более 0,2—0,35 мм. Наружная и внутренняя поверхности
штока тормоза так же, как и внутренняя рабочая поверхность ци-
. линдра, должны иметь чистоту V7.
Кроме того, наружная поверхность штоков в местах сопряжения
его с сальниками, должна иметь антикоррозийное покрытие. Кри-
визна штока тормоза отката и веретена по наружным поверхностям
не должна превышать 0,15—0,20 мм на всей длине. Кривизна же
штока накатника может быть несколько большей, но не более
0,4 мм на всей длине.
В тормозе отката важным для сборки фактором является сопря-
жение штока с модератором веретена. В этом сопряжении отвер-
стие штока обрабатывается по третьему классу точности (Л3), а на-
ружная поверхность модератора — по третьему классу точности
ходовой посадки (Х3). При сборке зазор соединения регулируется
подбором с тем, чтобы он не превышал 0,12—0,16 мм. Кольцевой
зазор между веретеном переменного сечения и регулирующим коль-
цом (см. фиг. 6) определяется расчетом по истечению тормозной
жидкости. Требования к механической обработке рабочего цилин-
дра накатника те же, что и для цилиндра тормоза отката. Гидрав-
лическое торможение откатных частей орудия достигается регули-
рованием истечения тормозной жидкости на всей длине отката,
а это возможно при строгом соблюдении заданных размеров и до-
пусков при механической обработке всех деталей тормоза и накат-
ника и соблюдением условий сборки противооткатных устройств.
§ 6. АНАЛИЗ СБОРОЧНЫХ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ
На сборочных чертежах изделия размеры деталей, связанные
и зависящие друг от друга, образуют сборочную размерную цепь.
Простейшая сборочная размерная цепь — это цепь из размеров,
определяющих сопряжение втулки с валом. Такая цепь состоит из'
трех размеров: размера диаметра отверстия втулки, размера диа-
метра вала и зазора между втулкой и валом. Зазор является замы-
кающим размером этой размерной цепи и характеризует качество
сборки,
В сложных изделиях сборочная размерная цепь состоит из боль-
шого количества отдельных размеров, каждый из которых оказы-
вает влияние на качество сборки и, следовательно, на качество всего
изделия в целом. Размер, определяющий качество сборки изделия,
является обычно замыкающим звеном сборочной размерной цепн.
63
Таким размером может быть, например, суммарный люфт (или
свободный ход) во всех кинематических связях деталей подъемного
механизма пушки, вертикальная качка ствола и др.
Предельные значения каждого промежуточного размера раз-
мерной цепи оказывают влияние на размер ее замыкающего звена.
Анализ размерной цепи позволяет проверить правильность на-
значенных по чертежу допусков и посадок, как в отдельных сопря-
жениях, так и во всем изделии в целом.
Кроме того, анализ сборочных размерных цепей позволяет так-
же определять предельные значения размеров их замыкающих
звеньев и вносить необходимые изменения в допуски и посадки по
отдельным промежуточным размерам. Размеры таких замыкаю-
щих звеньев размерной цепи, как суммарный люфт или зазор,
в чертежах не приводятся, поскольку они получаются факультатив-
но в результате сложения указанных в чертежах размеров других
звеньев цепи. Однако такие замыкающие звенья размерной цепи
играют весьма важную роль в процессе сборки изделия и, в конеч-
ном счете, определяют его качество.
Все расчеты при анализе размерных цепей сводятся к решению
разнообразных по сложности геометрических задач и определению
величины замыкающего звена цепи.
Простые размерные цепи представляют собой схемы, в которых
размеры деталей и сборок взаимосвязаны между собой и являются
продолжением один другого, причем последний из размеров замы-
кает общую цепь размеров и представляет собой искомую величину.
В размерных цепях размеры могут быть расположены как
в одной и той же плоскости (последовательно один за другим или
параллельно друг другу), так и частично в различных плоскостях.
При решении сложных размерных цепей иногда для определе-
ния искомой величины необходимо сделать промежуточные расче-
ты, чтобы построить размерную цепь. Бывают случаи, когда размер-
ную цепь, вообще, построить нельзя и решение ее распадается на
ряд промежуточных задач, одни из которых решаются путем состав-
ления схем простых размерных цепей, другие — с помощью систе-
мы прямоугольных координат, а третьи аналитическим путем.
При определении максимальной и минимальной величины замы-
кающего звена размерной цепи необходимо предварительное иссле-
дование кинематических связей изделия, конструкции деталей и их
взаимного расположения в процессе движения или в неподвижном
соединении. После выполнения таких исследований приступают
к выписке размеров, составлению размерных цепей или расчетных
формул. Нахождение величин и последовательности расположения
всех размеров, определяющих какой-либо искомый зазор, является
основной задачей составления размерной цепи, особенно для слож-
ных изделий. Сущность составления размерной цепи заключается
в том, что все размеры, определяющие искомый зазор, должны
образовать замкнутый контур. Ниже даются отдельные примеры
поясняющие методику расчета сборочных размеров и допусков
с помощью размерных цепей.
64
Определение зазора между казенным срезом
трубы и зеркалом клина в механизме
запирания канала ствола
По схеме механизма запирания канала ствола клиновым затво-
ром, приведенной на фиг. 28, требуется определить величину зазо-
ра Д между казенным срезом трубы и зеркалом клина.
В сборку входят следующие сопрягающиеся между собой дета-
ли: труба, муфта, казенник и клин затвора.
По рабочим чертежам деталей найдем значения размеров и до-
пусков, оказывающих влияние на величину зазора Д, и внесем их
в табл. 11.
Таблица 11
Размеры и допуски иа детали механизма запирания канала ствола
клиновым затвором, определяющие зазор А в мм
(см. фиг. 28)
Наименование деталей Исходные размеры Предельные размеры
условное обозначение размера размер допуск максималь- ный размер минималь- ный размер
Труба Б 60 —0,05 60 59,95
То же В 8 —0,15 8,0 7,85
Муфта А 60 +0,05 60,05 60
Казенник Г 164 Л 6 +0,08 164,54 164 Л6
То же д 210 ±0,1 210,1 209,9
ж 152 ±0,08 152,08 152
л 420 —1,55 420 418,45
Клин затвора Е 185 ±ол 185,1 184,9
То же Н 139,34 —0,08 139,34 139,26
К 148,22 —0,08 148,22 148,14
* м 300 —0,3 300 299,7
Расчетная величина сборки h — — +0,907 —0,977
Далее по этим размерам составим размерную цепь, замыкаю-
щее звено которой и представляет собой искомый зазор Д
(см. фиг. 28). Из размерной цепи видно, что в нее входят два слож-
ных размера, а именно:
размер казенника (D ±/t)lga;
размер клина ZTtga.
* К—н г-ж
Здесь tg a =----—-------.
s м л
65
По рассматриваемой цепи напишем уравнение связи для раз-
мерной цепи, которое будет иметь следующий вид:
(10)
Раскрывая это уравнение относительно предельных значений
входящих в него размеров, получим следующие выражения для
определения максимального и минимального значения зазора А:
л __( П I- h ^"тах — ^тах __________
итах * max v^min « ‘'max/ п
‘"min
__н Р ^rnin ^min р । / д р \
улпп Zwmin ^min i l^max ^min/»
/V1max
Pmin >ffimin
^min Гmin (*^max ^min)
•^max
__// ___p ^max ^max p _ t / д ______p \
1 max z"max ^maxT^min итахЛ
Almiti
Размерная цепь, определяющая
зазор д
X7
( Dth) tga
Л . Н А О
£• tga
Фиг. 28. Схема запирания
канала ствола клиновым
затвором.
При составлении схемы размерной цепи и уравнения ее связи
очень важное значение имеет правильное определение знаков при от-
дельных размерах. На схеме размерной цепи знаки промежуточных
размеров совпадают с направлением стрелок на них. Решая послед-
ние два уравнения с учетом предельных значений размеров, указан-
ных в табл. 11, и округлением величины tga с погрешностью до
0,003, получим:
Дщах=5,68 мм,
дтш=5,30 мм.
66
При заряжании после досылки гильзы и закрывания затвора
фланец гильзы будет расположен между казенным срезом трубы
и зеркалом клина. В результате зазор А уменьшится на величину,
равную толщине фланца гильзы (см. фиг. 28). При этом необхо-
димо, чтобы между зеркалом клина и фланцем гильзы сохранял-
ся бы зазор, обеспечивающий свободное перемещение клина при
закрывании затвора. При наибольшей величине этого зазора необ-
ходимо также гарантировать эффективное действие бойка ударника
по капсюльной втулке, что достигается соответствующими размера-
ми выступания бойка ударника относительно зеркала клина и углуб-
ления капсюльной втулки относительно фланца гильзы. Для опре-
деления зазора между зеркалом клина и фланцем гильзы восполь-
зуемся следующими дополнительными размерами по чертежам:
толщиной фланца гильзы, равной 5,1 С$. Ее предельные значе-
ния будут 5,1 и 4,94 мм;
углублением капсюльной втулки относительно фланца, которое
не должно быть более 0,5 мм;
выступанием бойка ударника относительно зеркала клина, кото-
рое равно 2,0—2,38 мм.
Определим теперь предельные величины зазора между зеркалом
клина и фланцем гильзы А из следующих выражений:
Д' =Дтах—4,94 = 0,74 мм;
max max » ’ 7
дт!п = Дты-5,1=0,2 мм.
Эти зазоры обеспечивают свободное закрывание клина затвора.
Зная предельные величины зазора А', можно определить глубину
отпечатка бойка ударника в капсюльной втулке из следующих соот-
ношений:
4>in=2.0 — (Д^ах + °>5) = 0,76 мм;
*rnax = 2>38-A'min = 2,18 мм.
При этих глубинах отпечатков обеспечивается надежное разби-
вание капсюльной втулки бойком ударника затвора.
Таким образом, размеры и допуски, указанные на чертежах де-
талей и входящие в размерную цепь, обеспечивают свободное за-
крывание клина затвора после досылки гильзы и надежное дей-
ствие ударного механизма.
Несмотря на это, при сборке затворов эти условия проверяются
практическим заряжанием двух гильз, имеющих толщины фланцев
5,1 мм и 4,94 мм, и по отпечаткам на капсюльной втулке гильзы бой-
ков ударника, выступающих относительно зеркала клина на 2,0
и 2,38 мм.
67
Определение зазора между передним торцом
внутреннего цилиндра и торцом уступа
патрубка заднего дна накатника
На фиг. 29 приведена схема устройства накатника. Наружный
цилиндр 1, передняя крышка 2 и заднее дно 3 при сборке накатника
соединяются между собой сваркой, причем соединение этих деталей
является неразъемным. Внутренний цилиндр 4 накатника одним
концом соединяется на резьбе с передней крышкой, другим — наса-
живается на патрубок заднего дна, который и центрует его отно-
Фиг. 29. Схема сборки внутреннего цилиндра накатника.
наружный цилиндр, 2—передняя крышка, 3—заднее дно, 4—внутренний
цилиндр, 5—уплотнительное кольцо нз красной меди.
сительно оси накатника. При сборке внутреннего цилиндра необ-
ходимо обеспечить герметичность соединения его с передней крыш-
кой для того, чтобы воздух и жидкость не могли просачиваться
между внутренним цилиндром и передней крышкой. Это достигает-
ся сдавливанием уплотнительного кольца 5 до 1 мм, что возможно
в том случае, если зазор Д между передним торцом внутреннего
цилиндра и торцом уступа патрубка заднего дна будет положитель-
ным, т. е. Д>0. Определим прежде всего наибольшую и наимень-
шую величину этого зазора. Так же, как и в предыдущем примере,
возьмем из рабочих чертежей все размеры, оказывающие влияние
на сдавливание уплотнительного кольца 5 и, следовательно, на ве-
личину зазора А. Эти размеры сведем в табл. 12.
Далее следует составить схему размерной цепи (см. фиг. 29)
и уравнение связи ее размеров, которое будет иметь следующий
вид:
А=Л4-Д-Г+Д-Д+^-Д+Т+Л-Л'. (11)
68
Таблица 12
Размеры и допуски на детали накатника в мм
(ей. фиг. 29)
Наименование деталей Исходные размеры Предельные размеры
условное обозначение размера размер допуск максималь- ный размер минималь- ный размер
Передняя крышка д 8 +0,36 8,36 8
То же Е 90 —0,87 90 89,13
Уплотнительное кольцо Г 3 —0,25 3 2,75
Заднее дно Л 60 +0,74 60,74 60
То же К 18 +0,43 18,43 18
Наружный ци- линдр м 25 +0,52 25,52 25
То же Б 750 ±1 751 749
т 20 +0,52 20,52 20
Внутренний ци- линдр м 765 ±1 766 764
То же в 25 -0,52 25 24,48
Раскрывая это уравнение с учетом предельных значений входящих
в него размеров, получим
^max =’^min ^тах Гщах^Ь *^min ^'тах-Ь^Сп1п ^тах ""Ь
+ ^min + Дшп — ^тах»
Дтт = ^^тах ^min 4” 'Дпах ^min 'b'^Gnax ^tnln-Ь
+ Гтвх+Лшах—Ят1п.
Подставляя в последние уравнения предельные значения размеров
из табл. 13, получим:
Дтахв Ю,43 ММ-,
дт|П=2,22 мм.
Учитывая необходимость сдавливания уплотнительного кольца до
1 мм, зазор А в пределах от 1,22 до 9,43 мм будет удовлетворять
техническим требованиям на сборку накатника.
Определение суммарной вертикальной качки
ствола и мертвого хода подъемного
механизма
При наводке с помощью подъемного механизма орудийному
стволу придают необходимый угол в вертикальной плоскости.
Основные детали подъемного механизма приведены на фиг. 30.
69
При вращении маховика, насаженного на червячный валик, дви-
жение передается непосредственно червячному валику и червячной
шестерне, в которой на шпонках закреплен вал с цилиндрической
шестерней Б. Шестерня Б, вращаясь, обкатывается по зубчатому
сектору 8 люльки (см. фиг. 27 и фиг. 30). В результате вращения
маховика сектор вместе с люлькой и стволом будут перемещаться
в вертикальной плоскости. Люлька своими цапфами установлена
Сечение по С С
Фнг. 30. Схема подъемного механизма.
/—корпус коробки, 2—червячный валик, 3—червячная шестерня, 4—втулки подшипни-
ков, 5—корпус вкладыша, 6—вал с цилиндрической шестерней Б, 7~втулкн подшип-
ников, 8—зубчатый сектор люльки и 9—кронштейн механизма.
в опорных подшипниках, а ствол расположен в люльке на бронзо-
вых направляющих вкладышах.
Благодаря зазорам (люфтам) в сопрягаемых деталях всей ки-
нематической цепи подъемного механизма создается вертикальная
качка ствола и мертвый ход подъемного механизма. Величины
качки ствола и мертвого хода подъемного механизма зависят от
принятых допусков на обработку и типа посадок деталей, входящих
в кинематическую схему подъемного механизма. Под вертикальной
качкой ствола следует понимать перемещение орудийного ствола
в вертикальной плоскости в результате выбора зазоров во всех
звеньях кинематической цепи подъемного механизма при неподвиж-
ном положении его маховика. Мертвый ход поворотного механизма
определяется поворотом маховика при неподвижном положении
70
ствола в результате выбора зазоров во всех звеньях его кинемати-
ческой цепи.
Следует заметить, что с увеличением вертикальной качки ство-
ла и мертвого хода механизмов наводки увеличивается время
и ухудшается точность наводки орудия. Поэтому в технических усло-
виях на изготовление артиллерийских систем устанавливаются наи-
большие предельные величины качки ствола и мертвого хода меха-
низма наводки.
Определение суммарной вертикальной качки ствола и мертвого
хода подъемного механизма представляет собой — сложную задачу,
для решения которой необходимо определить предельные величины
зазоров во всех кинематических связях деталей. Эти зазоры нельзя
найти методом решения размерной, цепи, поэтому применим анали-
тический метод.
Для определения суммарной качки ствола воспользуемся схе-
мой подъемного механизма, приведенной на фиг. 30, и размерами
и допусками из чертежей деталей, приведенными в табл. 13.
Таблица 13
Размеры и допуски на детали подъемного механизма
(см. фиг. 30)
Наименование детален Исходные размеры Предельные размеры
условное обозначе- ние размер допуск максималь- ный размер мини- мальный размер
Втулка Ж 42 +0,05 42,05 42
Червячный валик (zB—1) Е 42 / —0,032 1 —0,100 41,968 41,9
Червячный валик (zB—1) t 14,13 — 14,13 14,13
Червячный валик (гв=1) Л 7,045 —0,1 7,045 6,945
Червячный валик (zB—1) а 15° — 15° 15°
Вал с цилиндрической шестерней (гш=13) д 68 / —0,04 1 —0,12 67,96 67,88
Втулка коробки г 68 +0,06 68,06 68
Коробка в 95,25 +0,2 95,45 95,25
Червячная шестерня (гч-29) Л 130,5 — 130,5 130,5
Червячная шестерня (гч=29) к 7,03 —0,1 7,03 6,93
Червячная шестерня (z4=29) t 14,13 — 14,13 14,13
Червячная шестерня (^ч=29) а 15° — 15° 15°
Зубчатый сектор (^с=171) — — — —
71
Определим предельные числовые значения следующих зазоров
подъемного механизма:
1) зазора 81 между червячным валиком 2 и втулками 4 из соот-
ношений
^max = -^(^max-^min) = °.075
Slmin = y (^'min-£max) = 0,016 ММ',
2) зазора 32 между валом 6 й втулками 7 из соотношений
82тах ~ (Гmax ^min) ~ 0,09 ММ,
°2mln (^"min ^тах) ~ 0,02 ММ,
3) зазора о3 между зубцами червячной шестерни 3 и червяч-
ным валиком 2, из соотношений
83max = t-(Kmia + ^min) = 0,255 ММ,
8ЗтШ=^-(Л,тах + Лтах) = 0,055 ММ;
4) зазора Аг между осями червячного валика и червячной
шестерни из соотношений
Д2тах = °1тах+ 82тах + 84тах + 85 = 0,465 ММ,
Д 2min — 8lmin + 82min + S4min + 85 — 0,136 MM,
Здесь 84 — допуск по размеру В=95,25 мм корпуса подъемного ме-
ханизма (84тах=0,2 мм, 34min=0),
85 — суммарное биение валиков и других деталей, в резуль-
тате которого изменяется расстояние между центрами
зубчатых зацеплений (принимаем 85 постоянным и рав-
ным 0,1 лл);
5) бокового зазора А в зацеплении червячной пары из соотно-
шений
Дтах = 2Д2тах + 83тах = 2Д2тах*g 15° + 03тях = 0,506 ММ,
Дmin = 2Дт!п tg а + 83min = 2д2т1п tg 15° -4-s3min = 0,128 ММ.
Далее, зная зазор А, определим вертикальную качку ствола
получающуюся в результате зазоров в подъемном механизме, по
следующим формулам:
= 360-60Дтах гш = 360-69-0,506-13 _2 „3,
Ртах тсА гс ~ 3,14.130,5-171
», 360-60Дт1п гш __ 360-60-0,128-13_ „
Pmin— nA zz — 3,14-130,5-171 — ’
72
(12)
(13)
Вертикальная качка ствола Р", возникающая в результате зазо-
ра Д1 в зацеплении цилиндрической шестерни Б с зубчатым сектб-'
ром, количество зубцов которого 20=171, определяется, исходя из
того, что по техническим требованиям этот зазор должен быть не
более 0,3 мм.
Требуемая величина зазора Д] обеспечивается регулировкой при
сборке зацепления с помощью эксцентриковой втулки.
Учитывая, что диаметр Aj начальной окружности шестерни Б
равен 78 мм и гш=13 зубцам, получим, что
В* - 360 • 60 A J max ___ 360-60*0,3* 13 2 0 Г
”тах = гс ~ 3,14-78-171 — ’
Для определения вертикальной качки ствола в люльке, схема
установки которого приведена на фиг. 31, снятые с чертежей разме-
ры и допуски сведем в табл. 14.
(14)
Таблица 14
Размеры и допуски деталей люльки в мм
(см. фиг. 31)
Наименование деталей Исходные размеры Предельные размеры
условное обозначение размера размер допуск макси- мальный размер мини- мальный размер
Бронзовые направляю- Н 68 ±1 69 67
щие вкладыши
То же П 34 ±0,5 34,5 33,5
Обойма передняя Т 275 +1,35 276,35 275
То же «1 90° ±2° 92° 88°
я У 260,1 +0,34 260,44 260,1
и ю 10 ±0,5 10,5 9,5
Обойма задняя У 260,1 +0,34 260,44 260,1
То же ю 10 ±0,5 10,5 9,5
Люлька И 822 —2 822 820
Ствол орудия Ц 260 “0,2 —0,5 259,8 259,5
На основе данных табл. 14 и схемы на фиг. 31 можно опреде-
лить следующие величины:
а _ ^min — 77max__9 ^min ^rnax__ 2 34,5
2 1 T’maz 276,35
2 * max
a2mIn=13°35';
г =2 sin aimax~2a2m--=260,44 sin —
max 2 2
= 260,44 sin 32°25' = 139,6 mm\
73
A3max= Утах ~ Цтл + к=260,44 - 259,5 + 0,1 = 1,04 мм.
Зная величину Датах, определяем угловое пёремещение орудий-
ного ствола в люльке в вертикальной плоскости из соотноше-
ния
Фиг. 31. Схема установки ствола в люльке.
/—ствол, 2—стенка обойм люльки, З—бронзовые направляющие вкладыши.
Сечение по Л Л
tg в” =-----^тах----=-----ММ----= L04 0013
max ^min-270max 820 - 2-10,5 799
следовательно, угол Ртах=®°^-
В действительности вертикальная качка орудийного ствола
в люльке в одном направлении будет в два раза меньше, чем полу-
ченная величина, т. е. она будет равна двум минутам.
Следует заметить, что качка (зазор) ствола в люльке, возника-
ющая в результате зазоров между наружной его поверхностью
и бронзовыми направляющими люльки, есть величина постоянная,
которая не может быть выявлена прицельными приспособлениями.
Чаще всего этот зазор в общую качку ствола не включают. При
стрельбе же орудия с места он значения не имеет, так как орудий-
ный ствол до выстрела не имеет колебаний, а при Стрельбе с хода
этот зазор оказывает влияние на кучность стрельбы.
Таким образом, суммарная наибольшая вертикальная качка
ствола ртах представляет собой сумму люфтов подъемного меха-
74
низма зацепления цилиндрической шестерни с зубчатым сек-
тором Р" и в люльке Р'", т. е.
Р...-₽™ + ₽;„ + ?’ш„=2,03-+2,01'+2,0'-6,04', (15)
что составляет 1,7 деления угломера и, следовательно,
Ртах = 0-01,7,
что не превышает допустимых норм.
Для определения наибольшего мертвого хода маховика подъ-
емного механизма, возникающего за счет зазоров в соединении сту-
пицы маховика с червячным валиком и далее во всем механизме,
используем данные, приведенные в табл. 15 и 13.
Таблица 15
Размеры и допуски деталей, сопригаемых с маховиком подъемного
механизма
(см. фиг. 32)
Наименование деталей Исходные размеры в мм Предельные размеры мм
условное обозначение размера величина размера допуск максималь- ное значе- ние минималь- ное значе- ние
Червячный валик 16,43 —0,44 16,43 15,99
Червячный валик Р 6 4-0,08 6,08 6
Червячный валик Л 20 —0,07 —0,21 19,93 19,79
Ступица ф 6 4-0,025 6,025 6
Шпонка ш 6 4-0,025 6,025 6
Шпоика 6 4-0,08 6,08 6
П р и м е ч а н и е. Число заходов червяка червячного валика = 1,
число зубцов червячной шестерни z4=29, число зубцов цилиндрической
шестерни ?ш=13, число зубцов сектора zc=171.
Поворот маховика в зазорах шпоночного соединения, приведен-
ного на фиг. 32, определяется из следующего выражения:
_______ ^max ^Anin
a3max =-----„--------
згД1пНп
(Фтах-Шт1П)-360
a4max >
( 7/imin + ^2min
min
-(6.’9g.-.6) -360=0,46°,
3,14-19,79
(6,025-6)-360 Q 12O
/ 19 79\ ’
14-2U5.99 + 6——j
Зная углы поворота маховика а3тах.и а4тах, получим наиболь-
ший угол поворота маховика в шпоночном соединении
Р1тах = «Зтах + а4тах = 0>4бО + 0,12О = 0,58О = 34,8'.
75
Передаточное число от маховика подъемного механизма к
стволу находим из соотношения
^3 _ 1'13 _ 1
в z4 zc ~29.171” 381,5
Полученные данные о суммарной вертикальной качке ствола
Ртах и наибольшем угле поворота маховика р1тах позволяют опре-
делить наибольший мертвый ход маховика чтах из выражения
Imax=₽mJ + ?lmax:=:6,04'-381,5 4-34,8'-2338'« 39°. (16)
Эта величина наибольшего мертвого хода маховика меньше 45е,
т. е. меньше Vs его полного оборота, что удовлетворяет техническим
требованиям, предъявляемым к подъемному механизму ствола.
Люфты в подъемном и поворотном механизмах артиллерийских
систем имеют существенное
Фиг. 32. Схема шпоночного со-
единения важка и маховика
подъемного механизма.
значение, особенно при стрельбе по
движущимся целям и при стрельбе с хо-
да, когда стреляющее орудие само пе-
ремещается. Опытные данные многочис-
ленных стрельб показывают, что с уве-
личением против норм люфтов (зазо-
ров) в механизмах наведения и в люль-
ке увеличиваются время наводки ору-
дия, амплитуды колебаний орудийного
ствола (в вертикальной и горизонталь-
ной плоскостях) и динамические нагруз-
ки на детали механизма, в результате
повышается износ деталей. Особенно
важное значение имеют люфты при
стрельбе с хода (танковые, самоходные
и полевые противотанковые пушки), так
как с увеличением, например, люфтов
в звеньях кинематической цепи наведе-
ния качающейся части орудия с 2,5 до
7,5 тыс. ошибки в наведении увеличива-
ются в 1,5—2 раза, снижается процент попадания й действитель-
ность стрельбы уменьшается в 2,5—4,5 раза.
Эти данные обусловливают необходимость повышения точности
изготовления деталей и создания механизмов выбирающих люфты.
К таким механизмам относятся звенья с разрезными шестернями
и торсионом, гидравлические приводы и др.
§ 7. ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
И ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА
Точность механической обработки в машиностроении зависит
от многих факторов, из которых наибольшее значение имеют сле-
дующие:
форма и размеры деталей;
физико-механические свойства материалов деталей;
76
допуски и технические требования на изготовление деталей;
виды заготовок и их размеры;
конструкция обрабатывающего инструмента, приспособлений
и станков;
режимы резания при механической обработке и жесткость си-
стемы деталь—станок—инструмент;
возможные ошибки при измерении размеров;
квалификация рабочих и условия их работы.
Конструктор, устанавливающий размеры деталей, должен учиты-
вать технологические требования на их изготовление. Крайне жела-
тельно, чтобы конструктивные и сборочные базы, оси симметрии
поверхностей, по которым определяются размеры, одновременно
были бы и технологическими базами, по которым детали устанав-
ливаются на станке или в приспособлении. Совмещение конструк-
тивных и сборочных баз с технологическими облегчает проектиро-
вание технологического процесса и приспособлений, исключает не-
обходимость в перерасчете размеров и допусков, снижает затраты
на изготовление деталей при заданной точности их обработки.
Допуски и технические требования определяют точность, с ко-
торой должны быть изготовлены детали, т. е. отклонения их дей-
ствительных размеров от номинальных их значений. При назначе-
нии классов точности или посадок следует учитывать вид сопряже-
ния деталей и затраты производства при изготовлении этих дета-
лей. Известно, что с повышением точности обработки деталей стои-
мость их изготовления прогрессивно возрастает, что нежелательно
по условиям экономики производства.
Вес, размеры и вид заготовки детали непосредственно определя-
ют трудоемкость и возможные погрешности ее механической обра-
ботки. Так, например, заготовку для клина затвора можно получить
свободной ковкой или горячей штамповкой. Для механической
обработки заготовки, получаемой штамповкой, требуется время
в два раза меньше, чем для заготовки из поковки, причем качество
детали в обоих случаях будет одинаковым. В отдельных случаях
рационально поверхности стального литья оставлять черновыми,
т. е. механически не обрабатывать. Рациональный выбор вида заго-
товки уменьшает затраты производства, не снижая при этом тре-
буемой точности изготовления детали.
Режим резания металлов (глубина, подача и скорость резания)
зависит от материала, конструкции, геометрии и стойкости резца,
мощности станка, свойств обрабатываемого материала и ряда дру-
гих факторов. С повышением режима резания увеличиваются ви-
брации системы станок—инструмент—деталь, особенно при недо-
статочной ее жесткости или при неуравновешенности ее вращаю-
щихся частей. Такое явление характерно для крупных поковок на
черновых и обдирочных операциях. Режущий инструмент в про-
цессе работы изнашивается, поэтому при обработке цилиндриче-
ских поверхностей получается конусность, чистота поверхности сни-
жается с увеличением режима резания, обычно тонкость механиче-
ской обработки понижается особенно при обработке крупных дета-
77
лей и вместе с тем уменьшается время обработки детали. Технолог
должен учитывать все эти факторы и умело сочетать точность обра-
ботки, затраты времени и стоимость инструмента.
Допуски на ответс'твенны'е размеры приспособлений, от которых
зависит точность установки и обработки деталей, должны быть
более высокими, чем допуски на соответствующие размеры обра-
батываемых деталей. Обычно при обработке деталей по 2- и
3-му классам точности допуски на соответствующие размеры
приспособлений должны быть соответственно равны Vi или 7з
величины допусков на размеры деталей. При более грубой обработ-
ке, например, по 4-му и 5-му классам точности, допуски на размеры
приспособлений должны быть соответственно равны V4 или 7s ве-
личины допусков на размеры обрабатываемых деталей. Вообще,
точность изготовления приспособлений (по основным размерам)
должна быть на один класс выше точности обрабатываемых на них
деталей. Только при обработке деталей по 2-му классу точности
допуски для приспособлений следует принимать по средним значе-
ниям их величин между 1 и 2-м классами точности и в отдельных
случаях ближе ко 2-му классу точности. Существенное значение
для повышения точности обработки имеет жесткость приспособле-
ний. Если приспособление будет достаточно жестким, то точность
обработки на нем всей партии деталей будет стабильной и соответ-
ствовать поставленным требованиям.
Детали после механической обработки проверяются предельны-
ми калибрами или в отдельных случаях универсальным измеритель-
ным инструментом.
Техническое состояние контрольного инструмента и правильное
его применение при измерении размеров в большой степени опре-
деляют точность обработки деталей.
Перечисленные технологические факторы могут явиться причи-
нами погрешностей механической обработки детали, причем одни
из них будут систематическими и имеют закономерную повторя-
емость, другие — случайными, не имеющими закономерности.
Точность механической обработки тесно связана с экономикой
производства. С увеличением точности механической обработки по-
вышается стоимость деталей и такой процесс производства может
оказаться экономически невыгодным.
В практике производства пользуются различными показателями
оценки технологического процесса, отражающими его экономиче-
скую целесообразность. К таким показателям относятся:
трудоемкость, определяемая размерами, весом и конструкцией
деталей;
коэффициент использования материала при изготовлении дета-
ли, определяемый отношением веса заготовки к весу готовой дета-
ли. Этот коэффициент дает представление о рациональности
выбора заготовок и установленных межоперационных • припу-
сков;
коэффициент загрузки оборудования, величина которого для
серийного производства колеблется в пределах 0,85—0,95;
78
соотношение норм времени, определяемое коэффициентом
^0=/^ >
* шт
где То—основное машинное время;
Гшт—штучное время, в которое входят все затраты времени
на изготовление детали;
процент брака, вызванный отклонениями от заданной точности
обработки или допустимых норм.
Перечисленные показатели только частично характеризуют эко-
номику производства, так как не выражают прямой связи ее с точ-
ностью обработки.
Точность механической обработки будет экономически целесо-
образной в том случае, когда в нормальных условиях работы про-
цесс производства будет соответствовать современному уровню раз-
вития техники, обрабатываемые детали будут полностью отвечать
данным чертежей и поставленным техническим требованиям, а все
затраты времени и расход материалов не будут превышать плани-
руемых.
(17}
Глава IV
ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ТРУБ
§ 8. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОРУДИЙНОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ
Большая часть деталей артиллерийских систем изготовляется
из сталей различных марок и только небольшая часть их (рубашки
поршней, модераторы веретен, направляющие вкладыши или по-
лозки, прокладные кольца, некоторые втулки) — из бронзы или
красной меди.
Все стали, применяемые в артиллерийском производстве, разде-
ляются на четыре группы:
1) ствольные орудийные стали;
2) конструкционные стали для различных деталей артиллерий-
ских систем, минометов и стрелкового оружия;
3) стали для стволов стрелкового оружия;
4) специальные стали для бронебойных снарядов.
Рассмотрим характеристики сталей первых двух групп.
Ствольные орудийные стали должны обладать следующими ос-
новными физико-механическими свойствами:
высокой прочностью в сочетании с хорошей упругостью и вяз-
костью с тем, чтобы при больших давлениях пороховых газов ство-
лы не имели бы остаточных деформаций, трещин и разрывов;
достаточной твердостью и высоким сопротивлением ударным на-
грузкам и механическому трению;
однородной структурой на всей длине заготовки и во всех ее
сечениях при отсутствии неметаллических включений;.
высокой сопротивляемостью действию химических продуктов
разложения пороха и действию атмосферы.
Производство этих сталей должно быть основано на отечествен-
ном сырье и должно быть экономичным.
Орудийные и оружейные стволы работают при высоких темпах
стрельбы, а следовательно, высоких напряжениях и в широком диа-
пазоне температур окружающей среды стволов (от —45 до +40°С).
Поэтому сталь для стволов должна иметь достаточную вязкость,
чтобы исключить разрушение стволов при нагрузках (напряже-
ниях), не превышающих предела ее текучести. Известны два вида
разрушений стали: вязкое и хрупкое. Вязкому разрушению пред-
шествует пластическая деформация стали, хрупкое же разрушение
происходит без признаков пластической деформации. Сталь, не
имеющая достаточного запаса вязкости при низких температурах
80
в диапазоне от —15 до —40° С, может перейти в критический интер-
вал хрупкости, а при температурах ниже —40° С она характеризует-
ся уже хрупким разрушением.
Сочетание требуемой прочности и вязкости при хорошей прока-
ливаемое™ и сохранении однородности структуры достигается
в специальных легированных сталях.
Никель является хорошим легирующим элементом, обеспечи-
вающим стали высокую прочность, требуемый запас вязкости и хо-
рошую прокаливаемость при большей толщине стенок трубы.
Молибден также способствует улучшению механических свойств
стали и повышает ее прокаливаемость. Стали, легированные нике-
лем и молибденом, кроме указанных выше свойств, не имеют склон-
ности к отпускной хрупкости, что имеет исключительно важное зна-
чение для орудийных сталей.
Учитывая дефицитность таких присадок как никель и молибден,
необходимо при развертывании производства артиллерийских ору-
дий в больших количествах, особенно в военное время, использовать
менее дефицитные марки сталей и, где это возможно, снижать со-
держание никеля и молибдена в орудийных сталях. С этой целью
легированные стали заменяются хромистыми и углеродистыми при
изготовлении кожухов орудийных стволов и других менее ответ-
ственных деталей, а также при изготовлении стволов стрелкового
оружия с пониженным темпом стрельбы.
Конструкционные стали широко применяются для изготовления
различных деталей артиллерийских систем. Эти стали разнообразны
по своим механическим свойствам, причем большинство марок их
относится к углеродистым обычным сталям. Только- такие ответ-
ственные детали как штоки, веретена, цилиндры противооткатных
устройств, валы, шестерни и секторы механизмов наведения, цапфы,
боевые оси и другие изготавливаются из хромоникелевых сталей
с пониженным содержанием в них никеля.
Стали производятся мартеновским процессом и электроплавкой.
Мартеновский процесс более производителен, чем электроплавка,
и широко применяется в производстве сталей. По характеру плавки
стали мартеновский процесс может быть кислым, основным или
дублекс-процессом.
Кислый процесс осуществляется на чистой шихте, не содержа-
щей вредных примесей (фосфора и серы). Этот процесс малопро-
изводителен, так как в нем используются печи небольшой емкости
от 50 до 125 т, но он обеспечивает получение слитков ствольных и
специальных конструкционных сталей более высокого качества.
Основной процесс применяется для получения слитков конст-
рукционных сталей различного назначения. Он более производи-
-телен, чем кислый процесс и экономически более выгоден, так как
емкость печей может быть доведена до 150—200 т. Большим недо-
статком основного процесса является повышенное содержание
в стали газов и окислов железа. Ствольные стали, выплавленные
в основных мартеновских печах, имеют пониженные характеристи-
ки пластичности, вязкости и более флокено-чувствит'ельны.
81
Плавка ствольных сталей в основных печах представляет собой
сложный процесс, требующий подбора шихты и тщательного конт-
роля. Такая плавка ведется при интенсивном кипении стали в целях
максимального удаления из нее газов и выгорания углерода до
требуемых норм.
Дублекс-процесс используется для выплавки специальных ста-
лей. При этом процессе плавка ведется сначала в основных печах,
а затем жидкая сталь или стальные заготовки загружаются в кис-
лую печь.
Фиг. 33. Изложница для
стального слитка весом
32 000—39 800 кг.
Разливка стали из мартеновской печи производится по желобу
в ковш, а из него по изложницам (фиг. 33). Желоб и ковш должны
быть тщательно подготовлены к разливке стали, для этого они хо-
рошо очищаются, заправляются прочной футеровкой и просуши-
ваются, ковш, кроме того, прогревают до красного каления. Эти же
мероприятия применяются при подготовке изложниц, внутренние
поверхности которых графитируют, затем изложницы подогревают
до 200° С.
82
Изложницы по форме могут быть шестигранными и восьмигран-
ными с некоторым расширением к днищу. Верхняя часть изложни-
цы имеет съемную утепленную надставку, которая способствует
выводу усадочной раковины в прибыльную часть слитка. При боль-
ших размерах поддон изложницы делается разъемным. Вес излож-
ницы с поддоном больше веса слитка без прибыльной его части
обычно в 1,6—2,3 раза при малых слитках весом 1000—3000 кг
и в 1—1,3 раза при крупных слитках весом 20 000—50 000 кг. Вес
прибыльной части слитка не превышает 14—24% его общего веса,
при этом, чем больше вес слитка, тем меньше относительный вес его
прибыльной части.
Сталь, выпущенная в ковш, некоторое время выдерживается
в нем с тем, чтобы уменьшилось ее кипение. Время выдержки стали
в ковше и режимы разливки по изложницам зависят от метода
плавки и марки стали. Спокойная (некипящая) сталь в процессе
затвердевания дает усадочную раковину сверху в утепленной при-
быльной надставке изложницы. Кипящая сталь дает значительно
меньшую усадочную раковину, чем спокойная сталь, причем усадка
распределяется по всему объему слитка в виде пузырей и мелких
раковин. Перед разливкой стали берется ее проба для испытания
на излом и изгиб и для проверки структуры и химического состава
металла. Каждый слиток контролируется по наружному осмотру.
Прибыль слитка частично удаляется на отрезных станках, а на
торец слитка наносится номер плавки.
§ 9. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК
Стальные слитки, сортовой и листовой прокат, слитки цветных
металлов, из которых изготовляются детали, принято называть ма-
териалами. Заготовка, из которой в процессе тепловой и механиче-
ской обработки изготовляется определенная деталь, является полу-
фабрикатом, т. е. только частично обработанным материалом.
В артиллерийском производстве, как и в любом производстве
среднего и крупного машиностроения, заготовки деталей представ-
ляют собой поковки, штамповки, специальный прокат, центробеж-
ное'стальное литье, фасонное стальное и цветное литье, сварные
полуфабрикаты.
Заготовки, получаемые свободной ковкой, в артиллерийском
производстве находят широкое применение, так как считается, что
горячая обработка металла давлением (ковка) лучше всего обеспе-
чивает получение требуемой его структуры и высоких механических
свойств. Свободной ковкой получают заготовки для следующих де-
талей: казенников и стволов минометов, кожухов всех орудийных
систем, сошников, цилиндров, штоков и веретен противооткатных
устройств, секторов, валов и некоторых шестерен механизмов наве-
дения. Для корпусов люлек обойменного типа, представляющих
собой крупные полые и относительно тонкостенные детали, заго-
товки в отдельных случаях также получаются свободной ковкой.
В результате такой широкой номенклатуры деталей, для которых
83
заготовки получались свободной ковкой, кузнечно-прессовые цехи
перегружались и часто тормозили выпуск артиллерийских систем.
Значительные изменения в способах получения заготовок произо-
шли в период Великой Отечественной войны и в послевоенное вре-
мя. На опыте производства была установлена полная возможность
изготовления перечисленных выше деталей из проката, стального
фасонного или центробежного литья. Например, стволы минометов
всех калибров, цилиндры противооткатных устройств отдельных
орудий изготовлялись из стальных манесмановских труб. Ряд дета-
лей (сошники, люльки и др.) были переведены на стальное фасон-
ное литье или на горячую штамповку. Кожухи орудий, отдельные
цилиндры могут быть получены из заготовок центробежного литья.
В отдельных случаях штамповались полуцилиндры, а затем свари-
вались. Во всех этих способах свойства материала заготовок соот-
ветствовали техническим требованиям, а расход металла и затраты
времени на изготовление заготовок были намного меньше, чем при
свободной ковке.
Сравнительные данные об относительном весе металла в гото-
вых деталях при различных способах получения заготовок, получен-
ные на основе обработки опытных данных производства, приведены
в табл. 16.
Таблица 16
Расход металла на изготовление деталей при различных способах
получения заготовок
№ по пор. Способы получения заготовок Вес металла в %
готовые детали заготов- ки исход- ный ма- териал
1 Поковки под молотом 100 376 560
2 Штамповки под молотом 100 230 280
3 Штамповки под прессом 100 310 365
4 Штамповки под прессом листового мате- риала 100 НО 120
5 Литье стальное 100 135 275
5 Прокат 100 220 320
При ковке выход чистого металла в готовых деталях для ору-
дийных труб составляет от 14 до 22% веса слитка, для тонкостен-
ных цилиндров противооткатных устройств — от 8 до 12%. Вес
скрепленного, двухслойного орудийного ствола, состоящего из че-
тырех деталей (без затвора), составляет 5030 кг, при весе слитка,
из которого он изготовлен 31 200 кг (620%) или весе поковки
16 400 кг (326%). Чистый вес трубы крупного ствола составляет
9105 кг, вес же слитка для нее — 49 000 кг (538%), а вес поковки
25 100 кг (275%).
М
Вопросы рационального выбора вида заготовки и величин при-
пусков на все операции механической и тепловой ее обработки до
настоящего времени еще не разрешены полностью и являются акту-
альными для производства. Целесообразное разрешение их во мно-
гом зависит от технических знаний и опыта технологов.
Ковка, несмотря на отмеченные недостатки, сохраняет свое зна-
чение как способ получения заготовок из специальных сталей. Это
значение вытекает из следующих соображений. Слиток литой' стали
обладает рядом недостатков, обусловленных условиями его охлаж-
дения и застывания в изложницах; а именно, в слитке образуются
местные крупные кристаллы, неоднородные по своей структуре
и конфигурации,' пустоты вследствие усадки. Эти недостатки явля-
ются причинами неоднородности механических свойств стали по се-
чению слитка. Ковка, соединяющая в себе термический и механиче-
ский процессы, способствует повышению однородности металла,
деформирует кристаллы, придавая им волокнистое строение и повы-
шает межкристаллические силы сцепления.
§ 10. ЗАГОТОВКИ крупных деталей, получаемые КОВКОЙ
В артиллерийском производстве поковки для крупных загото-
вок имеют наружный диаметр от 150 до 2500 мм, длину от 1,5 до
25 м и вес от 0,5 до 50 т. Вес поковок для большинства труб орудий-
ных стволов обычно не превышает 5,5—12,5 т при длине их от 5,5
до 10 м. Только отдельные поковки для труб крупных орудийных
стволов и поковки для'специальных валов и цилиндров промышлен-
ного назначения могут иметь длину до 25 м и вес свыше 30 т.
К числу крупных поковок промышленного назначения относятся:
цельнокованые барабаны для котлов высокого давления, валы тур-
бинные и судовые, цилиндры и колонны для ковочных молотов
и прессов и т. д. Таким образом, крупных заготовок, получаемых
ковкой, по размерам и форме подобных орудийным трубам, доста-
точно много. Поковки могут быть сплошного сечения и полые.
Для изготовления казенников, клиньев затвора и подобных им де-
талей поковки по размерам делаются на несколько деталей прямо-
угольного или квадратного сечения.
Процесс получения заготовки для крупных деталей состоит из
нагрева слитка стали, его ковки и последующего охлаждения полу-
ченной из слитка поковки.
Нагрев слитка стали
Тепловой режим нагрева слитка и процесс его ковки имеют
исключительно важное значение и зависят от марки стали, размера
и веса слитка получаемой из него поковки. Слитки сначала прохо-
дят предварительный нагрев до температуры.650°С, причем зимой
слитки перед нагревом выдерживаются в температурных условиях
цеха в течение 12 час. Предварительный нагрев слитка ведется
в вертикальных или горизонтальных печах при температурах посад-
85
ки 250—400° С. Печь загружается слитками примерно одинаковых
размеров. После загрузки печи, в ней выдерживается Посадочная
температура в течение 1—3 час. с тем, чтобы вся масса металла
слитков была равномерно прогрета и приняла посадочную темпе-
ратуру. После этого слитки за время от 1,5 до 4 час. нагреваются
до температуры 650—700° С и выдерживаются при этой температу-
ре в течение 1—3,5 час.
Окончательный нагрев слитков до ковочной температуры произ-
водится в горизонтальных пламенных печах с выдвижной подиной.
Слитки в таких печах располагаются на специальных подкладках
подины так, чтобы прогрев всей массы металла • слитков был бы
равномерным. При нагревании слитков малых размеров необходимо
их периодически поворачивать. Нагрев слитков до ковочной темпера-
туры (1100—1150° С для легированных сталей и 1220° С для неко-
торых углеродистых конструкционных сталей) производится за вре-
мя от 2,5 до 4,5 час. с последующей выдержкой их при этой тем-
пературе в течение 1,5—4 час. Эти диапазоны времени нагрева
и выдержки являются средними для слитков соответствующих раз-
мерам изложницы, показанной на фиг. 33. Крайне важно ковку
слитка производить при однократном его нагреве. При ковке круп-
ных слитков их приходится нагревать дополнительно до ковочной
температуры, при этом таких дополнительных нагревов всего слит-
ка или его отдельной части не должно быть более двух. Количество
нагревов (выносов) слитка указывается в технологической карте
для каждого образца заготовки и марки стали. Нагрев слитка сле-
дует вести в условиях возможно меньшего' образования окалины
при контроле температуры через каждые 40 мин.
Ковка должна заканчиваться при температуре, близкой к кри-
тической точке Л<.3, но несколько выше ее. Для большинства ору-
дийных поковок из специальных сталей ковка заканчивается при
температурах 830—850° С.
Ковка заготовок. При ковке слитка необходимо руко-
водствоваться чертежом поковки и технологической картой. Рас-
смотрим процесс ковки на примере изготовления поковки ствола
76 мм пушки (фиг. 34). Технологическая карта кузнечно-прессовой
операции получения такой поковки приведена на фиг. 35. Перво-
начально слиток должен быть легко обжат по всей его длине с тем,
чтобы он получил приблизительно цилиндрическую форму (сбить
грани). При обжатии следует удалить окалину. Далее оттянуть
хвост слитка со стороны прибыльной части и обрубить излишний
металл прибыльной части. Размер хвостовой части поковки зависит
от размеров слитка, на каждом заводе он устанавливается по своим
нормам и определяется удобством захвата поковки патроном
и последующими операциями ее осадки и вытяжки. Осадка поковок
производится после того, как слиток был предварительно обжат по
граням и получил. первоначальную круглую форму. При осадке по-
ковки круглого сечения заготовки получаются прямоугольного
сечения, а в отдельных случаях они могут оставаться круглыми.
Крайне желательно, чтобы после осадки поковка без дополнитель-
86
ного нагрева была прокована по всей длине. Осадка является важ-
ной операцией и при неправильном ее выполнении в поковке могут
возникнуть продольные трещины.
При вытяжке поковка удлиняется за счет уменьшения ее попе-
речных размеров. Вытяжка как прием ковочной операции применяет-
ся наиболее часто. При вытяжке не следует допускать глубоких про-
жимов поковки за один проход, образования на ней резких уступов
с большим перепадом сечений и деформации формы ее сечения.
Пример последовательной вытяжки поковки сравнительно малых
размеров приведен на фиг. 35.
Фиг. 34. Поковка ствола 76,2-мм пушки,
а-—слиток на две поковки, б—поковка.
Ковка должна заканчиваться при температуре на 20—30° С выше
критической точки Лз, строго определенной для каждой поковки
и марки ее стали.
Производить ковку в холодном состоянии заготовки или при не-
равномерно прогретом слитке запрещается. Тепловые режимы ков-
ки каждой крупной заготовки (орудийные трубы) регистрируются
в специальном журнале.
У слитка для крупных полых заготовок перед ковочной опера-
цией отрезается прибыль и сверлится его отверстие на всю его дли-
ну. Сердцевина слитка, имеющая больше дефектов литья, чем на-
ружные слои, удаляется с помощью головок кольцевого сверления.
Размер диаметра, просверливаемого в слитке отверстия, опреде-
ляется в зависимости от размера слитка и размеров оправок, с по-
мощью которых производится ковка полых поковок. Для получения
представления об изменениях размеров при ковке на фиг. 36—40
приведены размеры поковок, заготовок для термической обработки
и получаемых из них различных артиллерийских систем. В частно-
сти, на фиг. 36 дана заготовка трубы, подготовленная к термиче-
ской обработке и полученная в результате обдирочной операции
и сверления поковки, изображенной на фиг. 34. По фиг. 36—40
можно также получить представление о размерах припусков,
которые следует учитывать при проектировании операций
ковки.
87
Фиг. 35. Технологическая карта кузнечно-прессовой операции для поковки ствола 76,2-лш пушки (см. фиг. 34).
№ по пор. Операционные эскизы: Содержание работ Оборудование
1 — #0- —( п 1 -1 ♦ Нагреть слиток с 670 до 1160° С Горизонтальная печь
2 J ( S ♦ 230 ш— Обжать с одной стороны слиток по раз- мерам 0 350 и 0 310 мм. Отрубить прибыль Кузнечный пресс, бойки
3 t _±_ •В- S’ * — Обжать другую сторону слитка по размеру 0 360 мм и затем обжать всю заготовку до размера 0 300 мм То же
4 чЕ —d. и — 02Й — 1 W *•- Обжать среднюю часть заготовки по разме- ру 0 200 мм, сохранив размеры 240 и 400 мм
9°
Ф
S
О
550+10—I
-1400* 10-------
---------3500H0
—1
_G
0M*4
Протянуть среднюю часть заготовки до размера 0 186 мм, сохранив размер диаметра 200 мм на длине 560 мм л
Обжать казенную часть заготовки до раз- мера 0 220 мм. Отрубить прибыль, сохранив размер 300 мм и
Обжать дульную часть заготовки на всей ее длине до размера 0 186 мм ъ
Протянуть дульную часть заготовки на ко- нус с размера 0 160 мм до размера 0 146 мм, сохранив размер 1400 мм. Отрубить прибыль, сохранив размер 3500 мм. Ковку закончить при 830° С
Фиг. 36. Заготовка трубы-моиоблока 76,2-лии пушки, подготовленная
для термической обработки.
Фиг. 37, Поковка, заготовка для термической обработки и готовая
труба (лейиер).
Фиг. 38. Поковка, заготовка для термической обработки и готовая
внутренняя труба скрепленного ствола.
90
Фиг. 39. Поковка, заготовка для термической обработки н готовый
кожух скрепленного ствола.
Заготовка для
1920-ь-------
-----2000±30-
Фиг. 40. Поковка, заготовка для термической обработки и готовый
цилиндр иакатиика.
91
Охлаждение поковок после их ковки
Все поковки из специальных сталей после ковки должны мед-
ленно и равномерно охлаждаться до температуры 150° С. При не-
соблюдении этих условий в металле особенно крупных поковок
вследствие разности температур возникают большие внутренние
напряжения, которые вызывают трещины, искривление заготовки
и другие ее пороки. Для предупреждения этих дефектов все поков-
ки охлаждаются под слоем нагретой земли в специальных ямах,
утепленных крышами и горячими плитами. Скорость охлаждения
поковки обычно не должна превышать 15—20° в час. Поковки из
хромоникельмолнбденовых сталей иногда охлаждаются в печах.
Большинство же поковок из углеродистых сталей и поковки малых
размеров из специальных сталей охлаждаются в температурных
условиях цеха при укладке в штабели в местах, не 'подверженных
действию сквозняков. Время, в течение которого поковки должны
быть после ковки под прессом или молотом помещены, в охлаждаю-
щие устройства, не должно быть более 15 мин., при этом темпера-
тура поковки не должна быть менее 650° С.
В дополнение следует заметить, что операции процесса нагрева,
ковки и охлаждения крупных заготовок имеют существенное значе-
ние, так например, выдержка слитка при ковочной температуре
имеет целью выравнивание температуры во всей массе его металла,
повышение пластичности металла и удаление из него водорода,
образовавшегося при получении слитка.
При ковке крупных заготовок, требующей продолжительного
времени, в той части заготовки, которая будет прокована в первую
очередь, и при высокой температуре, значительно превосходящей
температуру критической точки АСз металла, образуется крупнозер-
нистая структура, причем зерна металла в ней будут расти до тех
пор, пока температура заготовки не достигнет температуры крити-
ческой точки металла.
В той же части заготовки, которая будет прокована во вторую
очередь при температуре, близкой к температуре критической точки
Ас3 металла, образуется мелкозернистая структура..
Ковка заготовки при несколько пониженных, чем требуется по
условиям операции, температурах может дать полосчатую структу-
ру металла, а при температурах ниже температуры критической его
точки АСз — наклеп. Неравномерное охлаждение поковки приводит
не только к большим внутренним напряжениям, но и к частичной
закалке отдельных поверхностей заготовки.
Для выравнивания структуры металла (стали), снятия внутрен-
них напряжений в металле, образовавшихся при его охлаждении
в процессе ковки и удаления из него водорода, поковки подвергают
операции отжига.
Газонасыщенность металла слитка или поковки приводит
к образованию в нем флокенов — наиболее опасных дефектов ору-
дийных сталей. Флокены представляют собой микротрещины, обра-
зовавшиеся в результате сдавливания при ковке имевшихся в стали
92
водородных включений (пузырей) и в результате охлаждения
стали.
Продолжительность отжига заготовок в печи определяется раз-
мерами заготовки и маркой ее стали. При отжиге структура стали
изменяется, ее можно сделать сорбитной, и устраняется насыщен-
ность стали водородом.
Заготовки, получаемые ковкой, обязательно проходят отжиг
и этим подготавливаются к последующей термической их обработ-
ке — закалке и отпуску.
§ 11. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КРУПНЫХ ЗАГОТОВОК
Под термином термическая обработка в широком смысле пони-
мают следующие операции: отжиг, нормализация, закалка, отпуск
и цементация. В настоящем параграфе рассматриваются только
операции закалки и отпуска толстостенных труб, специфичные для
артиллерийского производства.
Заготовки, полученные ковкой, перед термической обработкой
подвергаются грубой черновой механической обработке с тем, что-
бы они имели наиболее выгодную для термической обработки
форму.
Для сплошной поковки обтачивается наружная поверхность,
подрезаются торцы и сверлится канал (см. фиг. 36). При этих опе-
рациях с поковки срезается наружный неровный слой металла,
образовавшийся при ковке, на торцах отрезается бахрома и неров-
ности ковочной рубки, удаляется сердцевина. При этом устраня-
ются дефекты, образовавшиеся при получении слитка и его ковке,
и оставляется припуск по наружной и внутренней поверхностям за-
готовки, необходимые для последующей ее механической обработки
и отрезки- дисков для механических испытаний металла. Описанная
черновая обработка поковки имеет важное значение для получаю-
щейся из нее заготовки, так как при этом уменьшаются толщина
стенки и длина трубы (заготовки), что обеспечивает более равно-
мерную прокаливаемость; скругляются наиболее резкие переходы
контурных линий; сглаживаются грубые ковочные неровности на
поверхности и наконец уменьшаются резкие перепады площади
сечений заготовки, что снижает остаточные внутренние напряжения
при закалке и, следовательно, устраняет возможность образования
трещин.
При подготовке крупных заготовок к термической обработке
следует учитывать, что легирующие специальные стали допускают
хорошую прокаливаемость и получение при закалке однородной
структуры на глубине до 65 мм, поэтому желательно, чтобы у круп-
ных заготовок толщина стенки трубы не превышала ПО—130 мм.
На фиг. 37, 38 и 39 приведены образцы крупных поковок для
лейнера, внутренней трубы и кожуха. На каждой из этих фигур
даны основные размеры сплошных поковок, заготовок для терми-
ческой обработки с припусками на механическую их обработку
и отрезку дисков (проб) для испытания металла и готовых деталей.
93
Из сравнения размеров поковок и заготовок для термической обра-
ботки видно, что при грубой механической обработке поковки с на-
ружной ее поверхности снимается слой металла толщиной от 12
до 18 мм на сторону, с каждой ее стороны отрезается ковочная бах-
рома длиной от 120 до 170 мм и на внутренней поверхности остав-
ляется слой металла толщиной от 11 до 15 мм на сторону, т. е.
припуск на диаметр от 22 до 33 мм.
Заготовка для относительно тонкостенной трубы приведена на
фиг. 40.
Термические операции закалки и отпуска заготовок имеют своей
целью получение необходимой структуры (для большинства круп-
ных заготовок это сорбитная структура) и высоких механических
свойств стали.
Существенное значение при закалке и отпуске крупных загото-
вок имеют следующие факторы: конструкция печи для нагрева за-
готовок, режимы нагрева и охлаждения каждой заготовки, охлаж-
дающая среда и методы технического контроля операции.
Для нагрева и отпуска труб используются вертикальные печи.
При больших диаметрах заготовки и длине свыше 6000 мм, чаще
всего в печи нагревается одна заготовка, при средних размерах
в печь загружаются 3—5 заготовок. Заготовки диаметром не более
250 мм и длиной до 4500 мм загружаются в печь одновременно
по 7—9 заготовок. Заготовки закрепляются в специальной звездочке
и подвешиваются в печи в строго вертикальном положении на рас-
стоянии не менее 0,6 наибольшего наружного диаметра заготовки
друг от друга и на расстоянии 400—600 мм от внутренней стенки
печи. При этих условиях обеспечивается равномерный нагрев по-
верхностей всех заготовок и исключаются местные перегревы.
Одновременно в печь могут загружаться заготовки одинаковых раз-
меров и одной марки стали.
Топливо подводится в печь по специальным соплам в виде струй,
направленных по касательной к внутренней ее поверхности. Темпе-
ратура печи контролируется термопарами или другими специаль-
ными приборами, располагаемыми в различных ее сечениях.
При посадке заготовок печь должна иметь температуру около
500° С, а заготовки — температуру не ниже 15° С (температура воз-
духа в цехе). Закалочная температура заготовки, которая должна
быть выше температуры критической точки А?3 на 30—45° С, опре-
деляется по марке стали, например, для некоторых легированных
сталей она находится в пределах 840—860° С. Скорость нагрева за-
готовки в большей степени зависит от ее размеров и общей массы
заключенного в ней металла. Для заготовок средних размеров
0 330X6000 мм скорость нагрева не превышает 80 град/час, для
заготовок меньших размеров она увеличивается до 100 град/час.
В процессе нагрева следует, регулируя количество подаваемого
тепла, обеспечивать равномерный нагрев всей поверхности заго-
товки и всей массы ее металла по глубине до одинаковой темпера-
туры. После нагрева заготовки до закалочной температуры она вы-
держивается при этой температуре в течение 1,5—10 час. Время
94
выдержки, зависящее от размеров заготовки и марки стали, позво-
ляет равномерно прогревать всю массу металла заготовки (по ее
длине и в сечениях) и обеспечивать нормальную ее прокалива-
емость. Непрокаленные при нагреве части заготовки снижают запас
вязких свойств стали.
После нагрева и выдержки заготовки при закалочной темпера-
туре следует собственно закалочная операция—'Охлаждение. Сна-
чала после прекращения подвода тепла заготовки охлаждают вместе
с печью с тем, чтобы их температура нагрева несколько снизилась,
но оставалась выше температуры критической точки АСз на 20 —
30° С.
Далее заготовки вынимаются из печи и охлаждаются в соот-
ветствующей среде, например, большинство заготовок из легирован-
ных сталей охлаждаются в масле, а заготовки из хромомолибдено-
вых сталей — в воде.
Выбор охлаждающей среды и способа охлаждения заготовки за-
висит от размеров заготовки и марки ее стали. Охлаждающая среда
имеет очень существенное значение для закалки заготовки. На
практике заготовки закаливают только в масле или в воде или
сначала в воде, а затем в масле, погружая их в охлаждающую сре-
ду, купая в ней и применяя различные другие способы охлаждения.
Охлаждающие жидкости при погружении в них закаливаемой
заготовки должны иметь температуру 30—40° С.
При закаливании следует обеспечивать интенсивную циркуля-
цию вокруг заготовки охлаждающей жидкости для предупрежде-
ния образования вокруг нее газовой рубашки.
Казенная часть заготовки обычно более массивна, чем остальные
ее части, поэтому время выдержки этой части заготовки в охлаж-
дающей среде должно быть несколько больше.
После окончания операции закалки заготовка проходит опера-
цию отпуска. Эта операция также осуществляется при нагреве за-
готовки обычно в горизонтальных печах, за исключением длинных
заготовок.
Загрузка заготовок в печь для отпуска производится при темпе-
ратуре печи 300° С. При этой температуре заготовка выдерживается
в течение 1,5—4 час. и затем , нагревается до температуры отпуска
590—620° С, которая должна быть ниже температуры критической
точки ACl на 120—140° С. На практике заготовка нагревается до
температуры.отпуска при скорости нагрева 60—80 град/час. После
нагрева печи до максимальной температуры отпуска производится
выравнивание температуры заготовки. Для этого заготовку выдер-
живают при полученной установившейся температуре в течение
. 3—8 час. в зависимости от ее размеров, марки стали и назначения
детали.
Охлаждение заготовки, собственно операция ее отпуска, произ-
водится в различных средах: сначала краткое время на воздухе,
затем в масле 10—15 мин. и снова на воздухе в температурных
условиях цеха. В отдельных случаях охлаждение заготовки может
производиться сначала в воде в течение 4 мин., а затем на воздухе.
95
Иногда для отпуска применяют медленное охлаждение заготовки
в печи. Следует заметить, что при закалке и отпуске наиболее
эффективными средствами борьбы с возможными пороками заго-
товок: короблением, внутренними напряжениями и трещинами, яв-
ляется правильный выбор режимов их нагрева и охлаждения, при-
чем особенно важно соблюдение этого условия для легированных
сталей. По этим соображениям скорость нагрева и охлаждения при
отпуске должна быть меньше, чем при закалке. Закалка и отпуск
оказывают также основное влияние на механические свойства ста-
ли, ее структуру и величины остаточных в ней внутренних напря-
жений.
Полые и сплошные заготовки относительно большой длины при
термической обработке в результате образования внутренних на-
пряжений в металле чаще всего коробятся и изгибаются. Эти дефек-
ты следует устранять правкой заготовок в горячем состоянии под
прессом. Пресс для правки целесообразно устанавливать на техно-
логическом маршруте движения крупных заготовок из цеха черно-
вой обдирки наружных поверхностей и сверления каналов в терми-
ческий цех. Заготовки при правке должны быть нагреты не выше
чем до 500—530° С, т. е. ниже температуры отпуска на 70—80° С.
Время, в течение которого заготовка нагревается до этой темпера-
туры, в среднем не превышает 2,5—4,5 час., затем дается выдержка
1,5—2,5 час. для выравнивания температуры заготовки и частично-
го снятия внутренних напряжений в металле. Правку заготовки
следует производить при постепенном повышении давления пресса
на различные поверхности с тем, чтобы заготовка выправлялась
равномерно и постепенно, причем операции правки необходимо за-
канчивать при температуре заготовки не ниже 400° С. После прав-
ки заготовку следует медленно (в течение 2—2,5 час.) нагреть до
температуры 470—490° С с выдержкой при этой температуре в те-
чение 1,5—2 час., а затем медленно охладить на воздухе в темпе-
ратурных условиях цеха, в сухом месте при отсутствии сквозняков.
Приведенные выше характеристики режимов нагрева и охлажде-
ния крупных заготовок в процессе термической их обработки явля-
ются средними по своим значениям. На практике эти характери-
стики следует определять применительно к конкретным условиям
работы цеха, размеров заготовок и марок их сталей.
Известны отдельные примеры получения хороших результатов
при нагреве и охлаждейии крупных заготовок в процессе термиче-
ской их обработки на более ускоренных режимах, чем указанные
выше. Однако в этом случае во много раз возрастают требования
к более строгому контролю выполнения установленной технологии
и более тщательного исполнения операций.
Всегда необходимо учитывать, что высокие свойства прочности,
пластичности, вязкости и требуемой структуры легированных ста-
лей в основном обеспечиваются правильной термической их обра-
боткой.
Если первая термическая обработка заготовки не дала удов-
летворительных результатов по механическим свойствам и структу-
ре
ре стали проверенными испытаниями проб, можно допускать по^
вторную термическую обработку. В практике известны случаи трех-
кратной операции закалки и отпуска заготовки, однако такое поло-
жение нельзя считать нормальным и не следует его допускать.
§ 12. МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛА ЗАГОТОВОК
Критериями, определяющими механические свойства металла
заготовок, являются:
1) предел упругости (условный) сгс — напряжение в кг!мм2,
при котором образец получает остаточное удлинение, равное
0,002% его первоначальной длины;
2) предел пропорциональности (условный) %ц—напряжение
в кг/мм2, при котором отступление от линейной зависимости по за-
кону Гука между напряжениями и деформациями достигает такой
величины, при которой тангенс угла, образуемого кривой деформа-
ций с осью напряжений апц, увеличивается на 50% своего перво-
начального значения;
3) предел текучести (физический) щ— наименьшее напряжение
в кг]мм2, при котором образец деформируется без заметного увели-
чения приложенной к нему нагрузки;
4) предел текучести (условный) сг0,2 в кг/мм2 соответствует на-
пряжению, при котором образец получает остаточное удлинение
0,2% первоначальной расчетной его длины;
5) предел прочности при растяжении (временное сопротивление
разрыву) сг& — напряжение в кг!мм2, отвечающее наибольшей на-
грузке, предшествующей разрушению образца;
6) относительное удлинение в процентах — отношение прира-
щения длины образца (после разрыва) к его первоначальной длине;
7) относительное сужение ф в процентах, представляющее со-
бой отношение площади поперечного сечения образца после разры-
ва к первоначальной площади его поперечного сечения;
8) ударная вязкость в кг м/см2— работа, затрачиваемая на
излом образца, отнесенная к площади его сечения в месте надреза.
Это есть механическая характеристика вязкости металла.
В практике производства при испытании металла заготовок
определяются все указанные характеристики, кроме пределй упру-
гости.
Основными характеристиками механических свойств металла
заготовок для толстостенных труб из легированных сталей являют-
ся: предел пропорциональности апц, относительное сужение Ф
и ударная вязкость а*, остальные характеристики являются факуль-
тативными, необходимыми только для общего суждения о качестве
металла.
Конструкционные стали характеризуются в основном пределом
текучести (условным) а0.2, относительным удлинением 3, относи-
тельным сужением ф и ударной вязкостью а конструкционные
97
стали, идущие на неответственные детали, — только твердостью по
Бринеллю.
Предел пропорциональности определяется с точностью до
0,5 кг/мм1 по формуле
°п = ~. (18)
Л)
где Рр— усилие (нагрузка), соответствующее пределу пропорцио-
нальности в кг;
Fo — начальная площадь поперечного сечения образца в
По аналогичной формуле производится и вычисление предела те-
кучести Со,2, но берется нагрузка Ро,2> соответствующая этому напря-
жению. На фиг. 41 приведена диаграмма нагрузка (Р)—удлинение
(Д/) при растяжении, которая строится на основе результатов
испытания, и служит для определения характеристик зпц и <т0,2 ме-
Фиг 41. Диаграмма для определения
предела пропорциональности сгПц
и предела текучести (условного) сг0,2.
них образцов для механических
талла заготовки.
Механические свойства и мик-
роструктура металла заготовки
проверяются после термической ее
обработки. Количество этих испы-
таний (от партии заготовок или от
каждой отдельной заготовки) ус-
танавливается с учетом марки ста-
ли, назначения и размеров детали.
Все заготовки толстостенных труб
средних и крупных размеров про-
ходят индивидуальный контроль,
причем образцы для испытаний
вырезаются из дисков, отрезанных
с дульной части и с казны.
Схемы отрезки дисков (проб)
от заготовки трубы и вырезки из
испытаний приведены на фиг. 42.
Первый диск толщиной в 40 мм (0,25fif) отрезается в отброс, а второй
диск—для испытаний. Вырезка из дисков образцов для испытаний
производится так, как это показано на схемах фиг. 42, причем выре-
заемые образцы должны быть расположены возможно ближе к на-
ружной поверхности трубы, прошедшей чистовую обработку. Из всех
образцов какие-либо два противоположно расположенных образца
испытываются на разрыв, а другие два — на ударную вязкость. Раз-
меры образцов должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497—42
и ГОСТ 1524—42 или указываются в технических условиях на изде-
лие. Образцы отрезаются только от холодной (ненагретой) заготовки.
На фиг. 43 приведена схема вырезки дисков и образцов для
механических испытаний из казенника. Для большинства казенни-
ков, клиньев и поршней затвора проба для механических испытаний
берется от одной заготовки, из которой изготавливается несколько
деталей.
98
Для труб малых диаметров, боевых осей и подобных им дета-
лей, когда из диска заготовки нельзя вырезать образцов по каса*
тельной к окружности, образцы вырезаются в направлении продоль-
ной оси.
Механические характеристики материала заготовок задаются
с учетом марки сталей, конструкции и назначения изготовляемых
Фиг. 42. Схемы вырезки в заготовках труб образцов для ме-
ханических испытаний металла.
а—казна, б—дульная часть.
/ и 3—образцы для испытаний на разрыв, 2 и -образцы для
испытаний на ударную вязкость.
из них деталей, они указываются в чертежах и технических уело-
виях на изготовление деталей. Например, специальные легирован-
ные стали, из которых изготовляются заготовки для толстостенных
труб, могут иметь следующие механические характеристики:
предел пропорциональности <зпц от 50 до 100 кг/мм2;
предел текучести О0.2 от 60 до 115 кг/мм2;
относительное сужение ф от 25 до 30%;
ударную вязкость от 3 до 4 кг м/см2.
Орудийные стволы-моноблоки, лейнеры и внутренние трубы
скрепленных стволов, испытывающих максимальное давление поро-
99
ховых газов порядка 3000—4000 кг[см2, должны иметь предел про-
порциональности °пц не менее 80—90 кг/мм2 и ударную вязкость
не менее 3,5—4 кг ярем2.
Для труб орудийных стволов, испытывающих максимальное дав-
ление пороховых газов в 2400—2900 кг/см2, предел пропорциональ-
ности оПц не должен быть менее 50—70 кг/мм2, а ударная вязкость
а» в пределах 3—4 кгм!см2.
Допустимая величина разности в характеристиках апд, двух
образцов одного и того же диска при испытании на разрыв зависит
от марки стали, размеров и назначения орудийной трубы. Напри-
мер, для орудийных труб, приведенных на фиг. 1,2, 13, 14, 45 и име-
5 я проба
Фиг. 43. Схема вырезки из казенника образцов для
механических испытаний металла.
/ и 5—образцы для испытаний на разрыв, 2 и 4—образцы для
испытаний на ударную вязкость.
ющих предел пропорциональности <зпц =65—75 кг/мм2, разность
в характеристиках двух образцов одного и того же диска не должна
превышать 3—4,5 кг) мм2.
Характеристики опц образцов, вырезанных из различных дисков
одной и той же трубы, например, с дульной части и казны, т. е. для
орудийных стволов, указанных в предыдущем примере, могут отли-
чаться на 5—8 кг!мм2. Во всех случаях отклонения от заданных
значений (норм) характеристик опц допускаются только в боль-
шую сторону и при условии, что характеристики вязкости металла
(относительное сужение ф и ударная вязкость ак) не будут зани-
жены. Отклонение характеристики опц от нормы в меньшую сторо-
ну допустимо только для одного из двух испытанных образцов,
причем на величину менее 1 кг!мм2. Нормы характеристик вязко-
сти металла устанавливаются для каждого из двух испытываемых
образцов.отдельно и для их суммы. Допускается отклонение от нор-
мы характеристик вязкости в меньшую сторону на 10—15% только
для одного из испытываемых образцов й при условии, что сумма
характеристик вязкости обоих образцов при этом не будет ниже
установленной для нее нормы. Отклонения характеристик вязкости
100
от установленной нормы в большую сторону не ограничиваются.
Для характеристик вязкости существенным являются испытания
металла при низких температурах (—45°С), поэтому такие испы-
тания следует рекомендовать.
Если заготовка подвергалась повторной термической обработке
(закалке и отпуску), то все механические испытания ее металла
следует повторить полностью, т. е. в объеме испытаний после пер-
вой термической обработки. Такая возможность предусматривается
величиной припуска для отрезки дисков (см. фиг. 42, 1, 2 и 3-ю
пробы или диски).
Выше уже указывалось, что характеристика вязкости сталей,
особенно применяющихся для изготовления орудийных труб, рабо-
тающих при давлениях pmas>>3000 кг/см2, имеет весьма важное зна-
чение. Характеристики металла, полученные по механическим испы-
таниям образцов на разрыв и на ударную вязкость, не позволяют
достаточно полно оценивать качество металла заготовки при дина-
мических нагрузках, соответствующих условиям работы ствола.
Для более полной оценки свойств материала на некоторых отече-
ственных и иностранных заводах металл заготовок, кроме обычных
механических испытаний, подвергается специальным взрывным
испытаниям, для которых изготовляются образцы в виде полых
цилиндров ф 30X15 мм длиной до 65 мм, обрабатываемых с чисто-
той V 6.
Внутрь такого образца закладывается тротиловая шашка весом
2—5 г. Вес заряда такой шашки может регулироваться через каж-
дые 0,5 г и зависит от размеров испытываемого образца и марки его
стали. Обычно взрывные испытания производятся на трех образцах,
но в отдельных случаях для таких испытаний требуется до шести
образцов. По характеру разрушений образцов при испытаниях
(разрушение на отдельные осколки, местные глубокие разрывы
и трещины или только остаточные деформации и незначительные
по размерам трещины, не выходящие к торцу образца) судят о вяз-
кости стали. Однако взрывной метод испытания металла еще широ-
кого применения не получил, так как он еще недостаточно изучен.
§ 13. ПРИПУСКИ НА РАЗМЕРЫ ЗАГОТОВОК
В процессе механической обработки заготовки деталей • могут
последовательно обрабатываться на различных станках, при этом
одна и та же поверхность заготовки часто проходит несколько опе-
раций (черновую, чистовую и отделочную). Толщина слоя металла,
снимаемого во всех этих операциях, составляет общий припуск за-
готовки. Для каждой отдельной операции механической обработки
на заготовке оставляется слой металла соответствующей толщины,
который удаляется в процессе выполнения этой операции. В резуль-
тате в технологических картах появляются межоперационные раз-
меры и допуски, с помощью которых и учитывается необходимая
величина припуска. Межоперационные размеры и допуски являют-
ся техническими требованиями на операцию, они назначаются тех-
нологом при разработке технологического процесса.
101
Припуском называется толщина слоя металла, удаляемого с за-
готовки в процессе изготовления детали. Величина припуска обес-
печивает получение из заготовок соответствующих чертежам дета-
лей.
Припуски задаются на те размеры заготовки (диаметры, длины,
толщины стенок), которые в процессе механической ее обработки
изменяются. При определении суммарной величины припуска сле-
дует учитывать размеры возможных дефектов заготовки, устраня-
емых в процессе ее обработки, и
t
1
Фиг. 44. Схема расположения при-
пусков и допусков заготовки.
£>н—номинальный размер детали, /^—номи-
нальный размер заготовки, Птах и Не-
предельные Значения припусков, По—номи-
нальный размер припуска, б и б]—допуски
для заготовки.
минимальную толщину слоя ме-
талла, снимаемого при каждой
проектируемой операции.
Дефекты заготовки представ-
ляют собой различные изменения
ее формы, возникающие в резуль-
тате действия внутренних напря-
жений, оставшихся в' металле пос-
ле термической обработки заго-
товки.
К таким дефектам относятся:
искривление заготовки по ее на-
ружной поверхности или внутрен-
нему каналу; разностенность и
овальность сечений в полых круг-
лых заготовках; неровности и уступы на поверхностях, образующих-
ся после ковки и литья; слои окалины и др.
Кроме того, при определении суммарного припуска следует учи-
тывать размеры слоя металла, снимаемого при отрезании дисков
и вырезании образцов для механических испытаний металла заго-
товок, все виды механической обработки для получения детали
требуемой точности и чистоты поверхности. Припуск по каждой
операции необходимо задавать такой величины, при которой опера-
ция могла быть успешно выполнена и были бы устранены дефекты
предыдущей операции. После каждой операции механической обра-
ботки размеры заготовки будут иметь некоторые отклонения от за-
данных межоперационных размеров. Поэтому при назначении при-
пуска нужно учитывать и допуски на размеры по каждой операции
В результате общая суммарная величина припуска, например для
вала, определяется, как это указано на схеме фиг. 44, следующими
данными:
номинальным размером готовой детали DB;
номинальным размером заготовки D3;
операционными припусками на черновую, чистовую и отделоч-
ную операции А, Б и В;
номинальной величиной общего припуска По;
наименьшей и наибольшей величиной общего припуска nmin
И Птах!
допусками для заготовок 3) и 8.
Таким образом, общая величина припуска представляет собой
наименьшую толщину слоя металла, в которой учтены толщины
102
слоев металла, снимаемых на всех операциях механической обра-
ботки; межоперационные допуски и допуск на размер заготовки
(для вала со знаком минус, для отверстия со знаком плюс).
Выбор суммарного и операционных припусков тесно связан
с требованиями экономики производства и точности обработки де-
тали. Технолог должен при определении величины припусков стре-
миться к тому, чтобы количество операций механической обработки
было возможно меньшим, а оборудование и режимы обработки
были бы более производительными. Завышенная величина припуска
удорожает производство, так как превращение излишнего слоя ме-
талла в стружку требует дополнительных затрат времени, нерацио-
Фиг. 45. Труба-моноблок ствола 75-мм немецкой пушки обр. 1942 г.
а—поковка и заготовка для термической обработки, б—труба в готовом виде.
нально увеличивает мощность оборудования, износ инструмента
и расход вспомогательных материалов.
При назначении нерационально малой величины припуска по-
вышается точность обработки, что в отдельных случаях является
причиной появления брака.
При механической обработке заготовок орудийных труб и заго-
товок подобных трубам деталей важное значение имеет правильное
определение операционных припусков. Как уже говорилось, обди-
рочные операции наружных поверхностей и сверление канала трубы
имеют целью снять излишний слой металла поковки и придать бо-
лее правильную форму заготовке перед термической ее обработкой.
После этих операций должен оставаться достаточной величины при-
пуск для последующей обработки наружной поверхности заготовки,
для черновой и чистовой расточки и отделочной операции ее кана-
ла. Величины этих припусков для отдельных типовых заготовок
были приведены на фиг. 13 и 36—40. Дополнительно к этим приме-
рам на фиг. 45 приведены поковка, заготовка для термической
обработки и готовая труба-моноблок ствола 75-лш немецкой пушки
обр. 1942 г.
103
В последнем примере перед термической обработкой заготовки
с наружной поверхности поковки снимается слой металла толщи-
ной 10—15 мм на сторону, кроме того, по длине поковка укорачи-
вается с каждой стороны на 40—35 мм. При сплошном сверлении
заготовки в ней получается канал диаметром 60 мм. Для последу-
ющей механической обработки заготовки после закалки и отпуска
оставляются следующие припуски:
на черновую и чистовые операции по наружной поверхности от
8 до 10 мм и по внутренней поверхности по 7,5 мм на сторону;
по длине на отрезку дисков для механических испытаний метал-
ла и подрезку торцовых поверхностей по 205 мм на каждую сто-
рону.
Операционные припуски по размерам и припуски на отрезку
дисков для испытаний металла для заготовок, приведенных на
Фиг. 46. Заготовка трубы-моноблока для термической
обработки (см. фиг. 12).
фиг. 38 и 45, являются завышенными. Излишнее увеличение припу-
сков вредно, но оно часто обусловливается особыми условиями про-
изводства заготовок. Примером более рационального назначения
припусков может служить заготовка и получаемая из нее труба-
моноблок, показанные соответственно на фиг. 46 и 12. Сравнивая
приведенные на фиг. 12 и 46 размеры, можно видеть, что припуск
на обработку наружной поверхности не превышает 7—10 мм, а вну-
тренней поверхности—11 мм на сторону, по длине заготовки
с учетом отрезки дисков для испытаний металла припуск составляет
170 мм на каждую сторону. Припуски могут быть заданы на сторо-
ну или на диаметр, но всегда это следует уточнять, делая соответ-
ствующее пояснение на чертеже.
При разработке технологических процессов величины операцион-
ных и общего припуска следует назначать с учетом опыта произ-
водства и рекомендуемых норм для различных заготовок. В отдель-
ных случаях для определения припусков можно пользоваться эмпи-
рическими формулами, разрабатываемыми обычно на основе опы-
та производства. Однако такие формулы, как правило, не учитыва-
ют изменений в производственных процессах и на практике ими
можно пользоваться только для приближенных расчетов.
Обобщая данные о припусках для крупных сплошных поковок
большой длины, которые по своим размерам и форме соответствуют
рассмотренным заготовкам, можно дать средние значения припус-
ков и допусков на диаметр. Значения этих припусков и допусков
приведены в табл. 17.
104
Таблица 1J
Средние значения припусков и допусков на размеры диаметра
крупных поковок в мм
Длина заготовки мм Диаметр заготовки (трубы) в мм
120—180 260—360 360-500
припуск допуск припуск допуск припуск допуск
1000—1500 14 ±2 16 ±3 20 ±4
2000—3000 18 ±3 20 ±4 26 ±5
4000-5000 20 ±4 26 ±4 30 ±5
6000—8000 24 ±5 30 ±5 34 ±5
Припуски, указанные в табл. 17, по величине несколько меньше
припусков, приведенных на фиг. 13, 36—40 и 45—46, но они доста-
точны для изготовления труб с учетом особенностей артиллерийско-
го производства. Эти припуски и допуски больше рекомендуемых
по общему машиностроению, однако в них учитываются большая
длина заготовок и особенности механической обработки специаль-
ных труб.
Для труб, подвергающихся термической обработке, можно реко-
мендовать следующие припуски на сторону:
по наружным поверхностям 8—15 мм\
по внутренним поверхностям 6—12 мм, причем меньшая величи-
на относится к трубам диаметра 75—100 мм, а большая величина—
к трубам с внутренним диаметром труб 200—240 мм.
При изготовлении труб, по размерам и форме соответствующих
рассмотренным, выход чистого металла в готовых изделиях по отно-
шению к весу поковок составляет 26—36%, а по отношению к весу
слитков 15—24%. Вес крупных поковок по отношению к весу слит-
ков обычно составляет 52—65%, вес же чистого металла в готовых
изделиях по отношению к весу заготовок, подготовленных для тер-
мической обработки, составляет 50—70%.
Из всех приведенных в настоящей главе соображений видно, что
выбор вида заготовки, способ ее обработки и величина припусков
на размеры имеют существенное значение для проектирования тех-
нологических процессов и экономики производства.
Глава V
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
ОРУДИЙНЫХ ТРУБ
§ 14. ПЛАН ОПЕРАЦИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ОРУДИЙНЫХ ТРУБ
Размеры, вес. заготовки для орудийной трубы и требуемая точ-
ность изготовления трубы являются факторами, которые следует
учитывать при планировании операций механической обработки.
В материале заготовки после термической ее обработки сохраняют-
ся остаточные внутренние напряжения, под действием которых заго-
товка при снятии с нее стружки деформируется (изгибается и коро-
бится). В результате после механической обработки труба может
иметь кривизну, а как следствие ее — разностенность. Такие дефек-
ты могут явиться причиной к браковке всей трубы. Для устранения
кривизны и разностенности трубы необходимо соблюдать опреде-
ленную последовательность выполнения операций токарной обра-
ботки наружной поверхности и расточки канала трубы.
Внутренние остаточные напряжения в металле заготовки наи-
более эффективно проявляются при срезании слоя металла с на-
ружной поверхности трубы, так как наружные слои металла вслед-
ствие более резких колебаний в них температуры при нагреве
и охлаждении заготовки во время термической обработки сохраня-
ют большие по величине остаточные напряжения.
Кроме того, при одинаковой толщине среза масса металла, за-
ключенного в наружном слое трубы, в 1,5—2 раза больше массы
металла, заключенного во внутреннем ее слое вследствие разных
объемных их размеров.
Таким образом, если на одной трубе срезать слой металла с на-
ружной ее поверхности, а на другой такой же по размерам и мате-
риалу трубе срезать одинаковой толщины слой металла с внутрен-
ней поверхности, то первая из этих труб под действием больших по
величине внутренних напряжений и удаления большей массы метал-
ла получит более значительные деформации, т. е. получит большее
искривление и коробление.
Эти элементарные физические явления, достаточно проверенные
опытом производства, и должны служить основой при планирова-
106
Нии операций механической обработки наружных и внутренних йо-
верхностей труб.
После черновой обточки по наружной поверхности труба обычно
получает наибольший изгиб в то время, как ее стенки будут нахо-
диться в менее напряженном состоянии. При последующей расточ-
ке канала трубы и снятии слоя металла с внутренней его поверхно-
сти остаточные напряжения не окажут существенного влияния
и форма трубы изменится незначительно, а следовательно, канал
после расточки сохранит прямолинейность или будет иметь незна-
Фиг. 47. Схема узловых технологических операций обработки орудийных
труб.
чительную кривизну, которую можно устранить на следующей полу-
чистовой операции расточки.
Учитывая приводимые соображения, целесообразно, чтобы чер-
новым операциям расточки заготовки предшествовали черновые
операции токарной обработки ее наружной поверхности. Чистовая
токарная обработка наружной поверхности трубы в этом случае
должна быть последней завершающей операцией, для которой уста-
новочной технологической базой будет служить внутренняя поверх-
ность прямого, окончательно обработанного канала ствола. Заго-
товка орудийной трубы в процессе обработки проходит несколько
различных операций, часть из этих операций является основными
(узловыми), т. е. определяющими технологический маршрут заго-
товки и качественную сторону технологического процесса.
На фиг. 47 приведена схема таких узловых операций при изго-
товлении труб орудийных стволов. Схема наглядно показывает
маршрут движения заготовки по различным цехам и содержание
работ по отдельным технологическим операциям.
107
В рассматриваемом примере черновые и чистовые операции ме^
ханической обработки наружной и внутренних поверхностей заго-
товки трубы будут содержать следующие виды работ, выполняемых
в изложенной ниже последовательности:
подрезка и центрование торцов заготовки;
токарная обработка (обдирка) наружной поверхности и обточка
базовых шеек заготовки;
сплошное или кольцевое сверление канала;
термическая обработка (закалка и отпуск) заготовки;
правка трубы в горячем ее состоянии;
подрезка торцов и отрезка дисков для проверки качества метал-
ла с дульной и казенной части заготовки;
испытание образцов, определение механических свойств и струк-
туры металла;
токарная черновая обточка наружной поверхности и обточка
базовых шеек заготовки;
черновая расточка канала;
токарная получистовая обточка наружной поверхности и обточ-
ка базовых шеек для установки заготовки на станке при последую-
щей расточке в ней канала:
получистовая расточка канала;
чистовая расточка канала. Эта операция может производиться
на том же станке и при той же установке заготовки на станке, что
и получистовая расточка, но с заменой обрабатывающего инстру-
мента и при другом режиме расточки;
расточка зарядной каморы;
токарная чистовая обточка наружной поверхности трубы и под-
резка ее торцов в размер;
технический осмотр и обмер трубы по ее наружной поверхности
и каналу;
полирование или хонингование канала;
полирование зарядной каморы;
технический осмотр и обмер канала трубы;
нарезание нарезов канала;
полирование канала после нарезки;
технический осмотр и обмер канала;
обработка торцовых поверхностей, фрезерование шпоночных па-
зов бурта и пазов для лапок выбрасывателей и другие слесарные
операции.
Приведенная последовательность операций механической обра-
ботки наружной поверхности трубы и внутренней поверхности ее
канала устраняет дефекты, созданные при сверлении канала,' сни-
мает остаточные напряжения после термической обработки заготов-
ки и обеспечивает получение прямого канала. План выполнения
операций механической обработки труб скрепленных стволов не-
сколько иной, чем описанный, так как получистовая и чистовая об-
работка наружной поверхности кожуха и внутренней поверхности
трубы производятся после их скрепления.
108
§ 15. ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА КРУПНЫХ ЗАГОТОВОК
Токарные станки в артиллерийском производстве используются
для различных обдирочных и чистовых операций, нарезания метри-
ческих и специальных резьб и обработки различных фасонных по-
верхностей.
Орудийные трубы и подобные им крупные заготовки обрабаты-
ваются на токарных станках, отличающихся от обычных универсаль-
ных токарно-винторезных станков габаритами и мощностью.
Такие станки для обработки труб и других заготовок длиной от
3000 до 14 000 мм с наибольшим наружным диаметром 500—2000 мм
имеют длину от 5 до 25 м при обычном отношении длины станка
к длине обрабатываемой заготовки 1,4—1,8. Обработка наружных
поверхностей труб и валов большой длины одним и тем же проход-
ным резцом крайне непроизводительна, поэтому станки имеют два,
а в отдельных случаях и три суппорта. На таких станках одновре-
менно можно обтачивать двумя или тремя резцами наружные по-
верхности одного или различных диаметров, что в значительной
мере повышает производительность труда.
На станке заготовка одним своим концом вставляется в патрон,
планшайбу или в специальное приспособление шпиндельной бабки,
а другим концом устанавливается на вращающемся центре задней
бабки. Длинные заготовки, кроме того, имеют опору в средней части
в виде неподвижного люнета, в котором они устанавливаются на
предварительно обточенной на них шейке.
В последние годы производство оснащается более совершенны-
ми токарными станками, кроме того, модернизируются основные
типы старых токарных’станков. В новых и частично в модернизи-
рованных станках увеличиваются диапазоны чисел оборотов шпин-
деля, подача суппорта, применяется однорукояточное и кнопочное
управление при переключении скоростей шпинделя и установке
подач, автоматизированы процессы закрепления детали, подвода
суппортов, подвода и закрепления задней бабки. Подобные усовер-
шенствования основаны на применении различных гидравлических
устройств и приводов.
Станки больших габаритов позволяют обрабатывать крупные
заготовки по 4 и 3-му классам точности, а в отдельных случаях и по
2-му классу точности при чистоте поверхности, соответствующей
6—8-му классам чистоты.
Технические характеристики некоторых типов крупногабаритных
токарно-винторезных станков даны в табл. 18.
Самые тяжелые токарные станки, имеющие вес свыше 100 т, по-
зволяют обрабатывать изделия, имеющие наружный диаметр 4000 мм.
станков 1660, 1670 и 1680 имеют, кроме указанных в табл. 18
характеристик, бесступенчатое регулирование скоростей шпинделя,
позволяющее установить любую необходимую скорость резания.
На токарных станках могут выполняться следующие основные
операции:
1) обточка наружных цилиндрических и конических поверхно-
стей труб и сплошных заготовок;
109
Таблица 18
Технические характеристики токарно-винторезных станков
Основные технические характеристики Модели станков
1А64 1658 1660 1670 1680
Наибольший наружный диа- метр обрабатываемой заго- товки в мм 450 650 860 1120 1520
Расстояние между центрами при крайнем положении задней бабки в мм 2800 8000 6300 8300 10000
Количество устанавливаемых чисел оборотов шпинделя 24 24 3 3 3
Диапазон чисел оборотов шпинделя в об/мин 7,1—750 5-500 3,1—200 2,5—160 2-128
Количество устанавливаемых продольных пода-ч 32 32 48 16 14
Диапазон продольных подач в мм) об шпинделя 0,2—3,05 0,2—3,05 0,19—11,4 0,2—38 0,2—38
Диапазон нарезаемых метри- ческих резьб по шагу в мм 1-120 1—120 1—160 1-48 1—48
Мощность главного электро- двигателя в кет 28 28 60 100 100
Габариты станка в мм: высота 1 660 1760 2060 2600 2 750
ширина 2 000 2000 2 340 4020 4060
длина 5 780 11380 13200 16600 18 260
Вес станка с электрооборудо- ванием в т 11,7 21 44,87 126 136
2) сверление и расточка неглубоких отверстий;
3) обточка осей и валов, имеющих цилиндрические и фасонные
поверхности и уступы;
4) нарезка метрических и дюймовых резьб нормального про-
филя, а также упорных и прямоугольных специальных резьб с круп-
ным шагом;
5) обточка тонких стержней и валов постоянного и перемен-
ного сечений, имеющих малую жесткость и требующих повышенной
точности обработки;
6) обработка торцовых опорных поверхностей, плоских поверх-
ностей казенников, муфт и других деталей, имеющих большие пло-
ские поверхности.
110
В отдельных случаях применяются токарно-расточные станки,,
на которых можно производить обычную токарную обработку
и расточку глубоких отверстий труб. Устройство таких станков будет
подробно описано в гл. IX.
Токарная обдирочная операция до термической обработки имеет
целью удаление неровностей и дефектов поковки и придание заго-
товке наиболее правильной и выгодной формы, при этом с. заготов-
ки снимается слой металла толщиной от 5 до 15 мм на сторону, что
составляет до 40—50% общего припуска.
Крупные заготовки (трубы) после термической обработки про-
ходят черновую, получистовую и чистовую токарные операции. При
черновой токарной операции снимается слой металла толщиной
от 3 до 6 мм (50—60%' оставленного припуска).
После получистовой токарной операции, на которой снимается
припуск, от 1,5 до 3 мм на сторону, форма заготовки изменяет-
ся незначительно и не влияет на дальнейшие расточные опе-
рации.
Операция чистовой обточки имеет целью придать наружной по-
верхности трубы на всей ее длине строго концентричную относи-
тельно окончательно обработанной поверхности канала форму
и обеспечить ей заданные по рабочим чертежам размеры. При чи-
стовой обточке снимается припуск до 1,5 мм на сторону.
В отдельных случаях при длине заготовки менее 4000 мм опера-
ция получистовой обточки может не применяться и после черновой
обточки наружной поверхности следует производить черновую рас*
точку, а затем после проверки концентричности технологических
шеек заготовки продолжаются получистовая и чистовая расточка
ее канала. Последней операцией обработки должна быть чистовая
обточка наружных поверхно-
стей трубы, при которой обе-
спечивается концентричность
наружных поверхностей от-
носительно начисто обрабо-
танной поверхности канала.
§ 16. ОСНОВЫ ТЕОРИИ
РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ
ПРИ ОБРАБОТКЕ ТРУБ
Направление
подачи. -------------
Фиг. 48. Элементы резания при токарной
обработке.
При токарной обработке
наружной поверхности и при
сверлении и расточке глубо-
ких отверстий заготовка тру-
бы совершает вращательное
движение, которое будет
главным движением, опреде-
/—обрабатываемая поверхность, 2—поверхность
резания, <?—обработанная поверхность, /—глубина
резания в мм, s—подача в мм/об, а—толщина
стружки, Ь—ширина стружки.
ляющим скорость оезания v,
а режущий инструмент совершает продольное поступательное дви-
жение подачи s (фиг. 48).
111
Основные характеристики процесса резания
При обработке резанием различают следующие поверхности:
обрабатываемую поверхность 1 диаметром D, поверхность реза-
ния 2, образуемую главной режущей кромкой резца и обработан-
ную поверхность 3 диаметра d, полученную после снятия стружки
(см. фиг. 48).
Основными характеристиками, определяющими режим резания
в процессе обработки, являются: скорость резания v, глубина реза-
ния t и подача s.
Скорость резания v есть путь перемещения в единицу времени
обрабатываемой поверхности заготовки в главном движении отно-
сительно режущей кромки инструмента. При вращательном глав-
ном движении скорость резания является линейной (окружной)
скоростью и определяется по формуле
^=fooo {м1мин\' О9)
где D — диаметр обрабатываемой поверхности в мм;
п — число оборотов заготовки в мин.
Подача s — величина перемещения режущей кромки режущего
инструмента за один оборот заготовки в направлении, параллель-
ном обрабатываемой ее поверхности. При сверлении, когда сверло
совершает вращательное и поступательное движение, подачей на-
зывается величина продольного перемещения сверла в осевом на-
правлении за один его оборот. Различают подачу за один оборот
заготовки s0, измеряемую в мм/об, и подачу в минуту s^h, измеря-
емую в мм]мин. Эти подачи связаны между собой следующей зави-
симостью:
s0=-M-™- [мм!об]. (20)
п
Глубина резания t — толщина снимаемого слоя металла, рас-
сматриваемая как расстояние между обрабатываемой и обработан-
ной поверхностями, измеренное перпендикулярно последней. При
токарной обработке глубина резания определяется как полураз-
ность диаметров заготовки по следующей формуле
[мм\. (21)
Площадь сечения f снимаемой стружки зависит от глубины ре-
зания и величины подачи, а ее форма от этих же параметров и от
величины главного угла резца в плане ф. Параметрами, определяю-
щими сечение стружки, будут: толщина стружки а, измеряемая
в направлении, перпендикулярном к главной режущей кромке рез-
ца, и ширина стружки b вдоль режущей кромки резца.
Из фиг. 48 видно, что толщина стружки (среза)
а = s0 sin<p,
112
ее ширина
b=t/sm <р
и площадь поперечного сечения снимаемой стружки
f—tsQ — ab
При одной и той же глубине резания t и подаче s поперечное сече-
ние стружки (срезаемого слоя) принимает различную форму и за-
висит от формы режущей кромки (прямая или фасонная) и глав-
ного угла ревца в плане <р.
Элементы и углы резца
В процессе резания резец изнашивается и его геометрические
параметры изменяются. Изношенные резцы необходимо периодиче-
ски перетачивать. Чем большее время резец сможет проработать
без переточки, тем выше его стойкость и производительность. Стой-
Фиг. 49. Элементы резца и основные плоскости.
1—обрабатываемая поверхность, 2—поверхность резания, 3—
обработанная поверхность детали, 4—плоскость резания,
5—основная плоскость, 5—тело резца, 7—головка резца, 5—
задняя поверхность резца, 9—вспомогательная задняя по-
верхность, 10—вспомогательная режущая кромка, 11—глав-
ная режущая кромка, 12—передняя поверхность.
кость резца зависит от его конструкции, геометрии заточки и свойств
материала, из которого он изготовлен, а также от свойств материа-
ла обрабатываемой детали и режима резания.
Резец состоит из головки, т. е. рабочей части, и тела, служащего
для крепления резца на станке в каком-либо крепежном устройстве.
Головка резца 7, образуемая заточкой, имеет переднюю поверх-
ность 12, по которой сходит отделяющаяся стружка; заднюю по-
верхность 8, находящуюся в контакте с поверхностью резания 2;
вспомогательную заднюю поверхность 9\ главную режущую кромку
(лезвие) //, выполняющую резание; вспомогательную режущую
кромку 10 и вершину резца, в которой сопрягаются главная и вспо-
могательная режущие кромки (фиг. 49).
Углы резца определяются следующими координатными плоско-
стями: плоскостью резания 4, касательной к поверхности резаиия 2
и проходящей через главную режущую кромку И и основной пло-
113
скостью 5, параллельной продольной и поперечной подачам. Основ-
ная плоскость для токарного резца совпадает с нижней его опор-
ной поверхностью (см. фиг. 49).
Главные углы резца расположены в главной секущей плоскости
ГГ, перпендикулярной к проекции главной режущей кромки резца
на основную плоскость, а вспомогательные — во вспомогательной
секущей плоскости ББ, перпендикулярной к проекции вспомогатель-
ной режущей кромки на ту же плоскость (фиг. 50).
Фиг. 50. Углы резца.
ЛГЛГ—след плоскости резания; ГГ—основная секущая плоскость;
ББ—вспомогател* иая секущая плоскость; <р—главный угол в плайе;
ср,—вспомогательный угол в плайе; Н—угол при вершине; а-задний
угол; у —передний угол; 6—угол резания; угол заострения; X—
угол наклона главной режущей кромки; «]—вспомогательный задний
угол.
Определим углы резца на примере токарного проходного резца,
показанного на фиг. 49, 50.
Главный передний угол у — угол между передней поверхностью
резца 12 и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания 4
и проходящей .через главную режущую кромку И. Если первая из
этих поверхностей будет расположена ниже второй, то главный пе-
редний угол положителен, если же она выше, то этот угол отрица-
телен и, наконец, он равен нулю при совмещении обеих плоскостей.
Передний угол оказывает непосредственное влияние на процесс
образования стружки, а именно с увеличением переднего угла, т. е.
при положительном его значении, резец легче врезается в металл,
облегчается сбег стружки по передней его поверхности и уменьша-
ются как трение стружки о переднюю поверхность, так и пластиче-
ская деформация стружки. В результате уменьшается усилие реза-
ния и процесс резания протекает более благоприятно. Однако при
большом переднем угле уменьшается угол заострения [3 и режущее
114
лезвие становится недостаточно прочным. Поэтому при обработке
прочных и твердых материалов (специальные стали, серые чугуны),
когда резец испытывает большие усилия резания, а также при об-
работке неровных поверхностей поковки, угол у следует уменьшать,
а в отдельных случаях давать ему отрицательное значение (—у).
При обработке же мягких материалов передний угол следует делать
возможно большим (+у).
На практике главный передний угол у берется в пределах от
—5 до +25°, причем для резцов с пластинками из твердых сплавов
вследствие их хрупкости он должен быть по величине меньше, чем
для резцов из быстрорежущей стали.
Главный задний угол а — угол между задней поверхностью рез-
ца 8 и плоскостью резания. При увеличении этого угла трение рез-
ца о поверхность резания и по обработанной поверхности умень-
шается и,, как следствие этого, уменьшается его износ. Однако при
излишне большом увеличении главного заднего угла угол заострения
Р уменьшается, что приводит к ослаблению прочности режущего
лезвия резца. Кроме того, величина заднего угла зависит от вели-
чины подачи, а именно с увеличением подачи задний угол умень-
шается. На практике задний угол берется в пределах 64-12°.
Вспомогательный задний угол си — угол между вспомогательной
задней поверхностью 9 и плоскостью, проходящей через вспомога-
тельную режущую кромку 10 перпендикулярно основной плоско-
сти 5.
Обычно вспомогательный угол ат по величине равен главному
заднему углу а, за исключением особых резцов, например отрезных
резцов и резцов для нарезки каналов, для которых угол «1=24-3°.
Угол заострения р — угол между передней 12 и задней 8 поверх-
ностями резца. Этот угол связан с углами а и у соотношением
Р==90°—(«+у).
Угол резания 8 — угол между передней поверхностью резца 12
и плоскостью резания 4. Этот угол связан с главным передним углом
соотношением ^=90°—у.
Угол наклона главной режущей кромки К — угол между глав-
ной режущей кромкой 11 и плоскостью, проведенной через вершину
резца параллельно основной плоскости 5. Этот угол оказывает влия-
ние на форму и направление сбега стружки, кроме того, от него за-
висит стойкость вершины резца. Угол К считается положительным,
если вершина резца является низшей точкой главной его режущей
кромки 11, и отрицательным, наоборот, когда вершина резца яв-
ляется высшей точкой режущей кромки. Резцы с положительным
углом % более прочны и более стойки, чем резцы, имеющие отрица-
тельный угол X. На практике величина угла % берется в пределах
от —5 до +10°.
Главный угол в плане ф — угол между проекцией главной режу-
щей кромки //на основную плоскость 5 и направлением подачи.
С уменьшением угла ф толщина стружки а уменьшается, а ширина
ее Ь увеличивается, при этом вершина резца становится более проч-
ной и тепло, выделяющееся в процессе резания, распределяется на
115
режущей кромке большей длины (см. фиг. 48), Все это улучшает
отвод тепла и повышает стойкость резца. Вместе с тем при неизмен-
ных глубине резания и подаче с уменьшением угла ф увеличивается
радиальная составляющая усилия резания, которая отжимает резец
от поверхности резания и при недостаточной жесткости системы за-
готовка— резец—станок вызывает вибрации, нарушающие плав-
ность процесса резания. Для исключения таких вибраций угол ф
рекомендуется брать в пределах 554-75°, при нормальных же усло-
виях обработки среднее значение этого угла равно 404-50°.
Вспомогательный угол в плане ф1 — угол между проекцией вспо-
могательной режущей кромки 10 на основную плоскость 5 и на-
правлением подачи. С уменьшением этого угла вспомогательная ре-
жущая кромка приближается к обработанной поверхности, упроч-
няется вершина резца и получается более чистая обработанная по-
верхность. Величина угла ф1 зависит от вида обработки, например,
для проходных резцов черновой обработки угол ф1=124-30о, для
резцов же, применяющихся для чистовой обработки фг=44-12°.
Угол при вершине г — угол между проекциями главной 11
и вспомогательной 10 режущих кромок на основную плоскость 5.
Этот угол связан с главным и вспомогательным углами в плане
соотношением s—180°—(ф + ф1). Вершина этого угла скругляется
для повышения стойкости резца и чистоты обработанной поверхно-
сти, причем для проходных резцов черновой обработки радиус скруг-
ления г—1,04-1,5 мм, а для резцов чистовой обработки г==
—1,54-3,0 мм.
Описанные углы проходного токарного резца могут быть исполь-
зованы и для характеристики других образцов режущего инстру-
мента, причем величины углов будут определяться условиями об-
работки.
Режущий инструмент устанавливается относительно обрабаты-
ваемой заготовки таким образом, чтобы вершина резца лежала на
линии центров станка, т. е. на оси вращения обрабатываемой заго,-
товки. Если вершина резца будет выше центров станка, то главный
передний угол резца ? увеличивается, а главный задний угол а
уменьшается, при этом ухудшаются условия резания. При установ-
ке же вершины резца ниже центров станка передний угол наоборот
уменьшается, а задний угол увеличивается и процесс резания ухуд-
шается еще более значительно. Допускается, чтобы вершина резца
была выше центров станка на величину ft<0,01d, где d — диаметр
обработанной поверхности.
Процесс образования стружки
Резание металла является сложным физическим процессом, со-
провождающимся его деформацией и отделением стружки. В про-
цессе резания металлов наблюдают три вида деформаций: упру-
гую, пластическую и разрушения. Характер и величина деформа-
ций зависят от физико-механических свойств обрабатываемого ма-
териала, режима резания и геометрии режущего инструмента. Пла-
116
стическая деформация является наиболее распространенным видом
деформации в процессе резания металлов (сталей).
Сущность пластической деформации металла заключается в том,
что в процессе резания под действием внешней нагрузки его от-
дельные зерна могут изменять свою геометрическую форму, пере-
мещаться относительно друг друга и, наконец, частично разрушать-
ся. В результате этих явлений изменяется структура металла и его
физико-механические свойства.
При резании металла стружка образуется следующим образом.
Резец под действием силы Р врезается в заготовку и отделяет ог
Фиг. 51. Схема процесса стружкообразоваиия при резании
металлов.
а—пластическая деформация металла, б—отделение слоя металла, тп—
плоскость скалывания.
нее слой металла (фиг. 51,6). В срезаемом слое металла при этом
сначала возникают упругие, а затем пластические деформации.
В момент, когда действующие в металле напряжения, созданные
внешней силой Р, превзойдут силы сцепления частиц металла, на-
ступает деформация разрушения, т. е. скалывание отдельного эле-
мента стружки в плоскости тп, Дальнейшее продвижение резца
приводит к скалыванию другого элемента и т. д. Опытами установ-
лено, что плоскость скалывания тп расположена под углом 01 от-
носительно направления подачи или образующей обработанной по-
верхности. Величина угла 01— угла скалывания зависит от марок
обрабатываемого материала и величины переднего угла резца у.
Для сталёй угол скалывания 9 1 = 25—40°. Пластическая деформа-
ция отделяемого элемента стружки вызывает смещение зерен ме-
талла друг относительно друга и вытягивание их в плоскостях, на-
клоненных под углом 02^01 + 20° к направлению подачи.
Пластическая деформация при отделении стружек сопровож-
дается также следующими физическими явлениями:
усадкой стружки;
появлением трещины впереди резца и образованием нароста на
вершине передней поверхности резца (см. фиг. 51, а);
явлением наклепа, т. е. упрочнением срезаемого слоя стружки
й поверхностного слоя обработанной поверхности;
117
трением стружки о переднюю поверхность резца и задней по-
верхности резца о заготовку;
нагреванием режущего инструмента и понижением его стой-
кости.
По внешнему виду отделяемая стружка • может быть стружкой
сливной, скалывания и надлома. Сливная стружка получается при
резании мягких и средней твердости металлов, сохраняющих вяз-
кость при различных скоростях резания. Такая стружка имеет вид
непрерывной гладкой ленты или мелких отдельных завитков. Струж-
ка скалывания со стороны, прилегающей к резцу, имеет гладкую
поверхность, а с противоположной ее стороны — не гладкую поверх-
ность, с четко выраженными элементами скалывания. Такая струж-
ка получается при обработке сталей средней и повышенной твер-
дости при малых и средних скоростях резания.
Стружка надлома, состоящая из отдельных не связанных между
собой элементов, получается при резании Металлов малой вязкости
(твердый чугун, твердая бронза).
При точении наружных поверхностей резание металла осуще-
ствляется главной режущей кромкой резца, его вершиной и частич-
но его вспомогательной режущей кромкой, которая зачищает, обра-
зующиеся в процессе резания гребешки. В этом случае условия ре-
зания наиболее благоприятны и приближаются к условиям свобод-
ного резания, осуществляемого только одной главной режущей
кромкой.
При сверлении и расточке отверстий процесс резания услож-
няется и происходит в более неблагоприятных условиях.
Сверло — более сложный инструмент, чем резец, так как в нем
наряду с основными двумя режущими кромками в резании участву-
ют поперечная кромка (перемычка) и две ленточные кромки. Свер-
ло работает в более трудных условиях, чем резец, так как при свер-
лении затруднены отвод стружки и подвод к сверлу охлаждающе-
смазывающей жидкости, увеличивается трение отделяемой стружки
о поверхность сверла и сверла о поверхность резания и обработан-
ную поверхность заготовки, кроме того, скорость резания на режу-
щих кромках сверла различна, достигая максимального своего
значения на наружных кромках и значения равного нулю в центре
сверла на его оси.
* В результате элементы стружки претерпевают различную пла-
стическую деформацию, причем наибольшая деформация возникает
в зоне малых скоростей резания, а именно у перемычки ,сверла
и в сопряжении его основной кромки с ленточной кромкой. В этих
зонах режущие кромки сверла имеют и наибольший износ. Для
сверла важнейшим требованием является сохранение им стойкости
на всей глубине сверления, особенно при сверлении глубоких отвер-
стий.
Отвод стружки при сверлении глубоких отверстий также при-
обретает исключительно важное значение. В этом случае стружка
должна иметь вид отдельных мелких завитков и вымываться интен-
сивным потоком охлаждающей жидкости.
118
Для получения таких мелких элементов стружки иногда приме-
няют способ деления глубины резания на две или три части, изме-
няя конструкцию режущей части инструмента, как - это показано
на фиг. 52. В отдельных случаях применяют способ деления как
глубины резания, так и подачи, что достигается специальной кон-
струкцией режущего инструмента.
Описанные особенности процесса резания металла характерны
не только для токарной обработки и сверления заготовки, но и при
Фиг. 52. Схема процесса резания при расточке отверстий
с делением на несколько слоев по глубине резания t.
а—резание при постоянной глубине, б—резание с делением глуби-
ны на два слоя /2 и /3, в—резание с делением глубины на три
слоя (чистовая расточка пластинкой).
расточке отверстий. Подробнее процесс резания и геометрия режу-
щего инструмента рассматриваются при сверлении и расточке глу-
боких отверстий в гл. VI и VII.
Силы, возникающие в процессе резания
Равнодействующая всех сил, действующих на резец со стороны
обрабатываемой заготовки, называется силой сопротивления реза-
нию. При продольном точении сила сопротивления резанию может
быть разложена на следующие составляющие: силу резания Р?, на-
правленную по касательной к поверхности резания в направлении
главного движения; радиальную силу Ру, направленную по радиусу,
и осевую силу Рл или силу подачи, действующую параллельно оси
обрабатываемой детали в направлении, противоположном направ-
лению подачи (фиг. 48 и 53).
119
Сила сопротивления резанию определяется по формуле
Р=Ур1 + Р1 + Р^ (22)
Составляющие усилия резания определяются с помощью экспе-
риментальных формул, полученных на основе многочисленных опы-
тов, или опытным путем на станке. Силу резания ^ приближенно
для наружного точения можно определить по следующей формуле:
Р2==Ср/Лр$ур£р, (23)
где ср —коэффициент, учитывающий механические свойства ма-
териала заготовки;
/—глубина резания в мм;
s —подача в мм/об;
%р, .Ур — показатели степени (обычно хр = 0,95— 1,0 и у =0,7 —
0,8),
— поправочный коэффициент, учитывающий условия резания.
Для стали (оъ = 75 кг!мм2) коэффициент, учитывающий механи-
ческие свойства материала, ср=215—225.
Значения остальных коэффициентов и показателей степени, вхо-
дящих в формулу (23), для различных условий резания приведены
в нормативах по режимам ре-
зания.
На основ*ании опыта величины
составляющих сил сопротивления
резанию приближенно при нор-
мальных условиях процесса реза-
ния можно выразить следующим
соотношением:
Р*:Ру:Рх=1,0:0,25:0,4.
Сила резания Р?> являясь по
величине наибольшей из состав-
ляющих силы сопротивления ре-
занию, оказывает основное влия-
ние на механизмы главного движе-
ния станка и определяет потребную для резания мощность по
формуле
Д7 = [кет], (24)
рез 60-102 1 J
где v.— скорость резания.
Зная величину силы резания Р?> можно также определить по-
требную мощность электродвигателя станка NK, пользуясь форму-
лой
Р
Z
Фиг. 53. Схема сил, возникающих
в процессе резания при точении.
здесь т) — к. п. д. привода станка (обычно т| = 0,7—0,8).
120
Скорость резания
Скорость резания при механической обработке деталей — одна
из важнейших характеристик режима резания, определяющая про-
изводительность процесса обработки. Выбор величины скорости ре-
зания зависит от ряда факторов, из которых основными являются
механические свойства обрабатываемого материала и материала
режущей части резца, стойкость режущего инструмента, величина
подачи и глубина резания, геометрическая форма резца, условия*
охлаждения и вид обработки (точение, сверление, фрезерование-
и т. д.).
Для резцов из быстрорежущей стали допускаемая скорость ре-
зания при продольном точении может быть определена по следую-
щей формуле:
V = LT—MjMUH,
pm fvs*v
(26)-
где cv^ коэффициент, учитывающий механические свойства
материала обрабатываемой заготовки и условия обра-
ботки;
Г —стойкость резца в мин.;
t— глубина резания в мм\
s—подача в мм\
т, yv — показатели степени;
kv — общий поправочный коэффициент, определяемый из
выражения kv=k^k^k^k^.
Здесь ^ — коэффициент, учитывающий изменение механических
свойств материала обрабатываемой заготовки;
— коэффициент, учитывающий механические свойства
материала режущих частей инструмента;
коэффициент, учитывающий главный угол в плане <р
kOv — коэффициент, учитывающий интенсивность охлаж-
дения.
При обработке сталей быстрорежущими резцами т = 0,125,
а резцами из твердых сплавов т = 0,18—0,25. Из формулы (26) сле-
дует, что с увеличением скорости резания v стойкость резца Т умень-
шается.
Задаваясь определенной стойкостью резца, например Г=60 мин.,
и принимая другие факторы в качестве постоянных величин, фор-
мулу (26) можно упростить и написать в следующем виде:
(27}
t VSyV
Значения величин cv, xv и yv в формуле (27) при точении наружных
поверхностей заготовок из углеродистых конструкционных сталей
(<Гб = 75 кг/мм2) указаны в табл. 19.
Скорости резания при обработке хромоникелевых и хромони-
кельмолибденовых сталей следует уменьшить на коэффициент обра-
121
Таблица 19
Значения величин ст xv и yv в формуле (27) при точении
заготовок из углеродистых сталей (а$ = 75 кг]мм2)
Условия охлаждения Величи- на пода- чи 5 мм) об Су Л Уя
Без охлаждения <0,25 30,5 0,25 0,50
> 0,25 24,5 0,25 0,66
С охлаждением <0,25 50 0,25 0,33
> 0,25 32 0,25 0,66
<5атываемости, равный 0,85—0,8. При расточке и сверлении глубо-
ких отверстий процесс будет протекать в более тяжелых условиях
и поправочный коэффициент будет равен 0,8. Для обработки ста-
лей резцами с пластинками из твердых сплавов скорости резания
следует увеличивать, пользуясь данными по нормативам режимов
резания.
Охлаждение
В процессе резания выделяется большое количество тепла, под
действием которого режущий инструмент нагревается и теряет свою
твердость. Тепло выделяется в результате пластической деформа-
ции срезаемого слоя, трения сбегаемой стружки о переднюю поверх-
ность резца и трения задней поверхности резца о поверхность заго-
товки. При правильно выбранном режиме резания около 73% выде-
ляющегося тепла уходит со стружкой, около 20% воспринимает ре-
зец, 5% примерно идет на нагрев обрабатываемой детали и до 2%
излучается в окружающую среду.
Применение охлаждающих жидкостей имеет своей целью обес-
печить интенсивный отвод тепла от режущей кромки резца, умень-
шить трение стружки и обрабатываемой детали о поверхности рез-
ца и этим создать нормальные условия протекания процесса реза-
ния. Охлаждающая жидкость, образуя на поверхности металла
тонкую пленку, уменьшает трение между передней поверхностью
резца и сходящей стружкой, а также между резцом и обрабатыва-
емой деталью. Одновременно жидкость, проникая в микропоры сре-
заемого слоя, облегчает отделение элементов стружки в процессе
резания. Таким образом смазочно-охлаждающая жидкость умень-
шает сопротивление металла резанию, уменьшает износ резца, по-,
вышает его стойкость, обеспечивает получение более чистой поверх-
ности после обработки и дает возможность увеличить скорость ре-
зания. Сульфофрезолы и эмульсии являются лучшими охлаждаю-
щими и смазывающими жидкостями.
122
Материалы, применяемые для изготовления
режущих инструментов
Режущие инструменты изготовляются из следующих материа-
лов:
углеродистых инструментальных сталей;
легированных инструментальных сталей;
быстрорежущих сталей;
твердых сплавов;
минералокерамических материалов.
Эти материалы имеют следующие характеристики:
Углеродистая инструментальная сталь , со-
держит углерода в количестве от 0,7 до 1,4%. Марки этих сталей:
У8, У9, У10 и У12 — обычного состава, У8А, У9А, У10А и У12А вы-
сококачественные с содержанием серы и фосфора не более 0,03%.
Углеродистые инструментальные стали имеют малую теплостой-
кость и при температуре 200—250° С частично теряют свою твер-
дость. По этой причине они могут применяться для режущих инст-
рументов, работающих при малых скоростях резания.
Легированные инструментальные стали ма-
рок 9ХС, 9ХГС, ХВ5, ХГ и ХВГ. Эти стали обладают более высо-
кой сопротивляемостью износу и теплостойкостью (350—400° С),
что позволяет при использовании их повысить режим резания
в сравнении с режимами для резцов из углеродистых сталей. Мар-
ки ХГ и ХВГ применяются для режущих инструментов, при терми-
ческой обработке которых’ могут быть деформации, понижающие
качество инструмента (протяжки, длинные развертки и т. д.).
Быстрорежущая сталь имеет повышенное содержание
легирующих элементов (вольфрама 9—18%, хрома 3—5%, ванадия
до 1,5—2,5%), благодаря этому она сохраняет свои режущие свой-
ства при температуре нагрева до 550—600° С. Это дает возможность
повысить скорость резания в 2—3 раза в сравнении со скоростью
резания, допустимой для углеродистых сталей. Основные марки
быстрорежущих сталей: Р-18 (РФ1) и Р-9 (ЭИ-262) с меньшим со-
держанием наиболее дефицитного вольфрама (8—10%).
Твердые сплавы широко используются в резцах в виде
пластинок, образующих режущие лезвия и рабочие поверхности.
Они получаются путем спекания прессованного в виде пластинок
порошка, состоящего из карбида вольфрама и кобальта. Для полу-
чения таких пластинок сначала из порошка вольфрама при смеши-
вании его с углем и прокаливании в электрической‘печи при тем-
пературе 1500° С в атмосфере водорода получают карбид вольфра-
ма. Затем порошок карбида вольфрама смешивают с кобальтом
и из полученной смеси прессуют в формах специальные пластинки,
которые в дальнейшем спекают в электрической печи при темпера-
туре 1100—1400° С. При спекании пластинок легкоплавкий кобальт
цементирует (связывает) зерна карбида в прочный сплав.
Современные твердые сплавы можно разделить на две группы:
группу вольфрамовых (ВК) и группу титановольфрамовых (ТК)
123
сплавов с пониженным содержанием карбида вольфрама. Обе эти
группы сплавов обладают высокой сопротивляемостью износу
и сохраняют режущие свойства при температуре 850—1000° С. Ти-
тановольфрамовые сплавы, кроме того, обладают меньшей склон-
ностью к свариванию со стружкой и образованию лунки на перед-
ней поверхности резца. Основные марки этих сплавов: ВКЗ, ВК6,
ВК8, ВКЮ с содержанием кобальта от 3 до 10%, Т5КЮ, Т15К6
и Т30К4 с содержанием карбида титана от 5 до 30% и кобальта
от 10 до 4%. Все эти сплавы не имеют достаточной вязкости и мо-
гут выкрашиваться при больших нагрузках, особенно переменной
величины, например при черновых обдирочных операциях, при
обработке поковок и стального литья. Поэтому для упрочнения ре-
жущего лезвия из твердого сплава главный передний угол у резца
должен быть равным нулю или должен быть отрицательным. В от-
дельных случаях пластинка твердого сплава закрепляется в дер-
жавке так, чтобы главный передний угол резца был отрицательным.
Сплавы ВК8 и Т5К10 наиболее вязкие и прочные, они применя-
ются чаще всего для резцов при грубой черновой обработке.
Минералокерамические материалы используются для
режущих инструментов в виде пластинок, изготовленных прессова-
нием и специальной термической обработкой из глинозема (А12О3)
и термокорунда. Эти исходные материалы недефицитны и дешевы.
В настоящее время минералокерамические пластинки широко
применяются для различных режущих инструментов. Такие пла-
стинки имеют более высокую твердость и теплостойкость (^1200°С),
чем пластинки из твердых сплавов, поэтому позволяют обрабаты-
вать металлы (стали) при высоких скоростях резания
(и>500 м!мин). Однако минералокерамические пластинки не обла-
дают вязкостью, они хрупки, имеют небольшую прочность на изгиб
и сжатие, что ограничивает их применение использованием только
для получистовых и чистовых операций. В последнее время мине-
ралокерамические пластинки изготовляются с повышенной вязко-
стью и прочностью на изгиб, что дает возможность использовать
их и на черновых обдирочных операциях.
Глава VI
СВЕРЛЕНИЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ
Сверление — один из наиболее распространенных технологиче-
ских процессов получения цилиндрических отверстий в сплошных
заготовках. Этот процесс осуществляется при двух совместных дви-
жениях:
а) вращательном движении сверла или заготовки (главное дви-
жение) и
б) поступательном движении сверла вдоль продольной оси за-
готовок (движение подачи).
Если глубина просверливаемого отверстия не превышает пяти
диаметров сверла (L<5d), то при сверлении таких отверстий приме-
няются нормальные спиральные сверла, отвечающие стандартам
ГОСТ 2894—45, ГОСТ 885—41 и ГОСТ 888—41.
К глубоким отверстиям принято относить отверстия, глубина
канала которых превышает пять диаметров сверла (L^>5d).
В артиллерийском производстве глубина просверливаемых в заго-
товках отверстий обычно превышает десять диаметров сверла и ча-
сто достигает 60—80 диаметров.
Для сверления глубоких отверстий требуются специальные свер-
ла и приспособления (стебли), на которых они крепятся. Режущий
инструмент для сверления глубоких отверстий в зависимости от его
конструкции и способов сверления можно разделить на -следующие
три группы:
сверла для сплошного сверления;
сверла для рассверливания отверстий;
головки для кольцевого сверления.
Сверление глубоких отверстий является трудоемкой и продол-
жительной по времени технологической операцией. При сверлении
глубоких отверстий сверло может отклониться от заданного ему на-
правления, т. е. может произойти увод сверла, тогда ось просвер-
ливаемого отверстия будет смещена относительно оси заготовки.
Величина увода сверла а зависит от следующих факторов: диамет-
ра отверстия d, глубины отверстия L, конструкции сверла и геомет-
рии его режущей части, механических свойств обрабатываемого ма-
териала заготовки, режима резания и способа сверления (фиг. 54).
125
Для устранения дефектов, вызываемых уводом сверла, в по-
следующих после сверления операциях необходимо оставлять до-
статочные по величине припуски на толщину стенки трубы и на
а)
Направление движения сверла
Фиг. 54. Схемы способов сверления глубоких отверстий,
а—сплошное сверление, б—кольцевое сверление, /—одностороннее сверле-
ние, 2 и 3—двустороннее сверление.
длину заготовки. От качества выполнения операции сверления глу-
боких отверстий во многом зависит объем работ и продолжитель-
ность последующих операций механической обработки.
§ 17. СПОСОБЫ СВЕРЛЕНИЯ
В зависимости от конструкции режущего инструмента сверление
глубоких отверстий может производиться одним из следующих спо-
собов:
1) сплошным сверлением с наружным или внутренним отводом
стружки (см. фиг. 54, а) и
2) кольцевым сверлением (см. фиг. 54,6).
При сплошном сверлении весь металл, заполнявший просверли-
ваемое в заготовке отверстие, перерабатывается в стружку, а при
кольцевом сверлении сердцевина просверливаемого в заготовке от-
верстия остается цельной и выходит сплошным стержнем диамет-
ра с.
Сплошное сверление применяется для отверстий диаметром от
5 до 80 мм, при этом отверстия диаметром 60—80 мм целесообраз-
но получать за две операции, а именно сначала сверлением до диа-
метра 50—55 мм, а затем рассверливанием полученного отверстия
до требуемого размера.
Сплошное сверление может быть односторонним (см. фиг. 54, а,
поз. /), когда сверление производится только с одного торца заго-
126
товки в одном и том же направлении на всю глубину канала или
двусторонним (см. фиг. 54,6, поз. 2 и 3), когда сверление одновре-
менно производится с двух торцов заготовки. При двустороннем
сверлении одно из сверл выключается несколько раньше другого,
примерно на расстоянии 2—3 диаметров до плоскости возможной
их встречи.
Кольцевое сверление, как правило, применяется для сверления
отверстий диаметром свыше 100 мм и только в отдельных случаях
диаметром 80—90 мм. Однако при диаметрах отверстия 80—90 мм
возникают большие трудности в конструировании головки режуще-
го инструмента и в отводе из отверстия стружки, причем наружный
диаметр сплошного стержня получается не более 40 мм. Отверстие
при кольцевом сверлении вначале имеет вид кольцевой выточки,,
что и послужило основанием наименования процесса. При сверле-
нии отверстий диаметром свыше 100 мм диаметр сплошного стерж-
ня равен (0,5—0,75) rf. Кольцевое сверление также может быть одно-
сторонним и двусторонним (см. фиг. 54, б, поз. 1 и 2).
Сплошное сверление более широко применяется в производстве,
чем кольцевое;так как до 65% всех заготовок подготовленных к тер-
мической обработке имеют отверстия диаметром до 100 мм, т. е.
это трубы, каналы которых первоначально могут быть просверлены
только сплошным сверлением. Окончательный размер внутреннего
диаметра таких труб получается чистовой расточкой и не превы-
шает 115 мм.
При сверлении глубоких отверстий диаметром свыше 100 мм
и особенно диаметром свыше 150 мм, т. е. для сверления каналов,
и труб больших размеров, экономически более выгодно применять
кольцевое сверление, так как в этом случае можно использовать
многорезцовый инструмент для повышения производительности тру-
да; меньше увод инструмента в процессе сверления будет, а следо-
вательно можно уменьшить размер припуска и- время на последую-
щую обработку заготовки; сердцевина заготовки не перерабаты-
вается в стружку, а выходит сплошным стержнем.
При одностороннем как сплошном, так и кольцевом сверлении,,
увод режущего инструмента а по величине больше, чем при дву-
стороннем сверлении' Однако при двустороннем сверлении в ре-
зультате увода сверла или кольцевой головки режущего инструмен-
та получаются уступы (см. фиг. 54, а, поз. 3), в металле которых при
термической обработке заготовки возникают большие внутренние
напряжения и могут быть трещины. По этой причине трубы с усту-
пами следует после сверления рассверливать или растачивать.
Двустороннее сверление чаще всего применяется при кольцевом
сверлении, так как в этом случае меньше увод головки режущего
инструмента, а следовательно, и меньшие уступы.
При сплошном и кольцевом сверлениях глубоких отверстий воз-
можны следующие виды движения заготовки и инструмента:
1. Обрабатываемая ‘заготовка вращается в одном направлении,
а режущий инструмент совершает только движение подачи, т. е.
прямолинейное поступательное движение в осевом направлении.
127
Такой вид сверления заготовки является самым распростра-
ненным.
2. Заготовка и режущий инструмент оба вращаются, но в раз-
ные стороны, кроме того, инструмент, вращаясь, совершает прямо-
линейное поступательное движение в осевом направлении. Эти
виды движения заготовки и инструмента применяются главным
образом при сверлении каналов малых диаметров от 6 до 20 мм
при длине заготовки до 1500 мм и в отдельных случаях для заго-
товок больших размеров.
3. Заготовка неподвижна, а режущий инструмент совершает
два движения: вращательное и прямолинейное поступательное
в осевом направлении, такой вид сверления применяется сравни-
тельно редко для крупных заготовок.
§ 18. СТЕБЕЛЬ СВЕРЛА. СПОСОБЫ ПОДВОДА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ
ЖИДКОСТИ К РЕЖУЩИМ КРОМКАМ СВЕРЛА
И ОТВОДА ОТ НИХ СТРУЖКИ
Стебель сверла — это приспособление для крепления сверла
и направления его при сверлении, оно представляет собой стальную
трубу, на одном конце которой крепится сверло. Другим своим кон-
цом труба закрепляется в подвижном суппорте станка. Стебель
сверла должен обладать достаточной жесткостью, должен быть пря-
молинейным и не скручиваться под действием усилий резания. Его
конструкция должна обеспечивать при сверлении отверстий подвод
охлаждающей жидкости к режущим кромкам сверла и отвод струж-
ки под напором потока этой жидкости (фиг. 55). Стебель изготов-
ляется из стали средней твердости, причем наружная его поверх-
ность и поверхности в местах крепления и центрирования в нем
сверла на длине I обрабатываются с повышенной точностью, как
это видно на фиг. 55, поз. 6. Внутреннее отверстие в стебле, по кото-
рому к режущим Кромкам сверла подводится охлаждающая
жидкость или отводится от них стружка давлением потока этой же
жидкости, обрабатывается по 5-му классу точности. Участок стебля
длиной /1 служит для направления и центрирования сверла. Крепле-
ние сверла в стебле осуществляется с помощью двух или трехза-
ходной ленточной резьбы, которая обеспечивает удобную и быструю
установку, крепление и вывинчивание сверла. Длина I участка стеб-
ля, на котором центрируется и крепится сверло, обычно равна
(1,4—l,8)d, где d — диаметр получаемого отверстия. Конструкция
конца стебля, которым он крепится к суппорту станка, зависит от
способа этого крепления.
Форма сечения стебля определяется условиями подвода охлаж-
дающей жидкости к режущим кромкам сверла и отвода от них
стружки и жидкости. Для форм сучения стебля 1, 2 и 3 площадь
отверстий, по которым подводится охлаждающая жидкость, при-
мерно равна 10—15% площади получаемых сверлением отверстий,
а для формы сечения 4 — около 25—30 (см. фиг. 55). Площадь от-
верстия, отводящего стружку и охлаждающую жидкость для всех
форм сечений стеблей на фиг. 55, обычно составляет 26—32% пло-
128
щади просверливаемого отверстия, а живое сечение стебля —
40—50% этой же площади. Эти данные относятся к сплошному свер-
лению глубоких отверстий. Отвод стружки по внутреннему каналу
Фиг. 55. Формы сечений стеблей сверла.
1, 2, 3, 4 и 5—сечения стебля, 6—конец стебля, на котором крепится сверло.
сверла и стебля возможен только при сверлении отверстий диамет-
ром свыше 30 мм (см. фиг. 55, поз. 4).
Для кольцевого сверления применяются только полые стебли
кольцевого сечения с наружным отводом стружки.
§ 19. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СПЛОШНОГО СВЕРЛЕНИЯ
Процесс резания при сверлении глубоких отверстий в сравнении
с процессом резания при точении имеет следующие особенности:
условия образования и сбега стружки с передней поверхности
сверла, как и ее дальнейший отвод из отверстия, значительно более
сложны, чем при точении;
затруднен подвод охлаждающе-смазывающей жидкости к режу-
щим кромкам сверла. Кроме прямых своих функций, охлаждающе-
смазывающая жидкость используется для отвода (вымывания)
стружки из отверстия, поэтому необходим ее интенсивный подвод
к режущим кромкам сверла под большим, чем при точении, дав-
лении;
скорость резания на режущих кромках различна и зависит от
удаления их от центра сверла. В результате изменяется характер
пластической деформации стружки и усложняется процесс ее обра-
зования;
129
стойкость режущих кромок сверла должна надежно обеспечи-
вать сверление отверстия заданной глубины, так как всякая оста-
новка процесса сверления для замены износившегося сверла новым
крайне нежелательна;
при сверлении сверло должно строго сохранять заданное ему на-,
правление движения.
Вместе с тем процесс сверления имеет и много общих с процес-
сом точения явлений. Например, при сверлении пластичных метал-
лов (сталей) получается, как и при точении, сливная стружка, на-
блюдается усадка стружки, наклеп ее и выделяется тепло.
Приведенные особенности процесса сверления глубоких от-
верстий должны учитываться при проектировании режущего инстру-
мента и назначении режимов резания. Спиральные сверла стандарт-
ного типа, широко используемые в общем машиностроении, не при-
годны для сверления глубоких отверстий (более пяти диаметров)
этими сверлами, так как стружка в них не отводится и накапливает-
ся в спиральных выемках, что затрудняет процесс резания. Поэтому
периодически через каждые 4—5 мм глубины сверления сверло не-
обходимо выводить из отверстия и удалять из него стружку.
Для сплошного сверления глубоких отверстий применяются сле-
дующие виды режущего инструмента:
I) перовые сверла цельные и составные;
2) сверла одностороннего резания с внутренним или наружным
отводом стружки;
3) специальные сверла с несколькими режущими кромками
(двустороннего резания);
4) специальные спиральные сверла с внутренним отводом
стружки;
5) сверла одностороннего резания для рассверливания отвер-
стий.
Сверла изготовляются из углеродистых инструментальных или
быстрорежущих сталей. Не редко кромки сверла представляют со-
бой пластинки из твердых сплавов.
Рассмотрим кратко конструкцию и области применения каждого
из приведенных видов режущего инструмента.
Перовое сверло
Перовое сверло, йриведенное на фиг. 56, состоит из передней
и хвостовой частей/ соединенных между собой сваркой. Передняя
часть сверла — рабочая режущая часть длиной Ц изготовляется из
быстрорежущей стали Р9, а хвостовая часть длиной /2 — из углеро-
дистой стали. Сверло имеет две режущих кромки К, расположенных
под углом 2ср к его оси и две вспомогательных кромки длиной
/4=0,4с? для зачистки поверхности и направления сверла. Опытами
установлено, что величина угла 2ср должна находиться в пределах
90—140°, причем меньший предел относится к сверлам для сверле-
ния мягких материалов, а больший предел — для сверления твер-
дых и высокопрочных сталей. Режущие кромки К имеют выемки для
130
дробления стружки и лучшего ее отвода. Вспомогательные кромки
на длине.затачиваются так, чтобы их размер по диаметру был
равен диаметру отверстия d. Рабочая часть сверла имеет обратную
конусность до 0,15—0,25 мм на диаметр. Задний угол режущих
и вспомогательных кромок обычно равен 8—10°, а передний угол
чаще всего — нулю. Сверло 1 с помощью хвостовика скрепляется
со стеблем 2. Стебель и сверло имеют продольные каналы, по кото-
рым подводится охлаждающая жидкость (направление движения
жидкости показано стрелкой Л), а сверло, кроме того, еще имеет
два выходных канала, наклоненных под углом 40° к оси сверла, для
направления жидкости к режущим кромкам. Перовые сверла опи-
санной конструкции применяются для сверления отверстий диамет-
ром 12—30 мм. Сверление перовым сверлом из-за низкой произво-
дительности в практике применяется сравнительно редко.
Сверло с перкой конструкции Плюснина
Перовое сверло Плюснина сборное и состоит из перки 1, корпуса
сверла 2, направляющих шпонок 3 и винтов крепления 4 (фиг. 57),
Перка 1 сверла, изготовляемая из пластинки быстрорежущей
стали Р18, имеет две режущие кромки К, расположенные под углом
130°, и две вспомогательные кромки; В, затачиваемые по размеру
диаметра отверстия d. Перка пригоняется по пазу корпуса голов-
ки 2 и закрепляется в них винтом 4. Корпус 2 головки сверла имеет
131
четыре направляющих шпонки 3. Со стеблем 5 сверло соединяется
своим хвостовиком, на котором,имеется гладкий участок для центри-
рования сверла в стебле и ленточная трехзаходная резьба для креп-
ления его. Охлаждающая жидкость подается по внутреннему кана-
лу в стебле и корпусе сверла к режущим его кромкам — пластинкам,
а отводится вместе со стружкой по наружным выемкам между
шпонками корпуса головки сверла. Сверло может успешно приме-
няться для сверления глубоких отверстий диаметром от 25 до 80 мм
Фиг. 57. Сверло с перкой конструкции Плюснина.
и при сверлении сохраняет достаточно точно заданное направление.
При сверлении отверстий в стальных (сг6 = 65—76 кг/мм2) заго-
товках допускается скорость резания 16—20 м/мин при подаче до
0,15 мм!об.
Перка с удлиненными направляющими лезвиями
Перка, представляющая собой пластинку из быстрорежущей
стали Р9, имеет две главных режущих кромки с обычной заточ-
'Фиг. 58. Перка < удлиненными вспо-
могательными направляющими кром-
ками.
А—главные режущие кромки.
по внутреннему каналу стебля,
фиг. 58.
кой и две вспомогательных кромки
длиной в 1,5 раза больше обычных,
т. е. длина Z= (1,44-1,5) d
(фиг. 58). Хвостовая часть перки
имеет форму вилки, что улучшает
установку и крепление перки.
В корпусе головки или стебля хво-
стовая часть перки закрепляется
четырьмя винтами. Охлаждающая
жидкость подводится к режущим
кромкам по двум продольным от-
верстиям, а отводится со стружкой
как это указано стрелками А на
132
Перки с удлиненными направляющими позволяют сверлить от-
верстия в стальных (сг6 = 75 кг/лш2) заготовках при скорости реза-
ния до 14 м/мин и подаче 0,2 мм/об. В производстве такие перки
имеют ограниченное применение.
Геометрия заточки перки
Перки, хотя и реже, чем другие виды сверл, применяются для
сверления глубоких отверстий. Они изготовляются преимуществен-
но из быстрорежущей стали марок Р18 или Р9. Большинство перок
имеет длину /=(1,2—l,6)rf и толщину а= (0,12—0,15)rf (фиг. 59).
Фиг. 59. Геометрические параметры перки.
Для точной, пригонки перок к пазам в корпусе головки они шлифу-
ются, причем зазор между перкой и стенками паза не должен быть
более 0,05 мм. Перка имеет две режущие кромки и две направляю-
щие калибрующие кромки (фаски). Режущие кромки перки зата-
чиваются под углом 120° друг к другу и должны быть строго сим-
метричны. Главный передний угол перки у = 10—12°, а задний ее
угол а = 8—(0°. При сверлении материалов высокой прочности
и твердости угол 2ф, определяющий положение главных режущих
кромок, обычно равен 130—135°.
Для дробления стружки и обеспечения лучших условий ее отво-
да (вымывания) из отверстия на режущих кромках перки делается
несколько канавок (стружколомов) шириной и глубиной 0,6 мм.
Расстояние между канавками с = 4ч-6 мм. Канавки на кромках рас-
положены несимметрично. На вспомогательных (направляющих)
кромках перки делается фаска (ленточка) шириной 0,2—0,3 мм.
На длине Л = (0,3—0,4)б/ фаска затачивается по размеру диаметра
отверстия d, а на остальной части перка имеет обратный конус, при-
чем ее диаметр на 0,1—0,15 мм меньше диаметра отверстия d. Пос-
ле закалки и отпуска перка должна иметь твердость /?с=61—64.
Высота уступа вилки /2 и ширина п збва вилки являются размерами
конструктивными.
133
Приведенные геометрические параметры перки установлены
практикой и рекомендуются для проектирования сверл. В отдель-
ных специальных сверлах эти данные следует уточнять примени-
тельно к конкретным условиям их работы.
Ложка
Ложка как инструмент для сверления глубоких отверстий при-
меняется в производстве с давных времен. В технической докумен-
тации, относящейся к производству XIX в., встречается описание
инструмента для сверления каналов орудий, который по форме на-
поминает ложку. Название инструмента ложка является, очевидно,
Фиг. 60. Сверло одностороннего резания — «Ложка».
/—обрабатываемая заготовка, 2—резец-пластинка, 3—болт крепления рез-
ца, стебель, 5—трубка для подвода охлаждения, 6—шпонка, р—главная
режущая кромка резца.
чисто производственным и, видимо, появилось также в прошлом
веке. Этот инструмент довольно широко применялся еще до 1940 го-
да и только в последние годы он применяется редко.
Ложка состоит из стебля 4, в скошенном пазу которого закреп-
ляется резец 2 с помощью болта 3 (фиг. 60). Охлаждающая
жидкость подводится к резцу по трубке 5, уложенной в продольном
пазе на наружной поверхности стебля, а отводится вместе с струж-
кой по наружному его скосу. При сверлении стружка часто закли-
нивается и тогда ее удаляют вручную длинным металлическим
крючком. Шпонки 6 направляют стебель ложки и обеспечивают
устойчивое положение инструмента в процессе резания.
Резец представляет собой пластинку с одной режущей кромкой
р длиной несколько больше, чем радиус отверстия (см. фиг. 60).
134
Ширина резца пластинки с=20—30 мм должна соответствовать раз-
меру паза стебля, толщина л=5—8 мм и уступ Ь = 2—3 мм. Радиус
закругления при вершине г—1,5—2,5 мм, длина отверстия является
конструктивным размером. Ложка применяется для сверления от-
верстий диаметром d = 40—100 мм при скорости резания 12—‘
18 м!мин и подаче 0,1—0,25 мм/об.
На фиг. 61 приведена ложка измененной конструкции, известная
в производстве как «сверло ГГ». У этого сверла резец 8 не закреп-
лен, как у ложки, и при вершине имеет угол, кроме того, он имеет
Фиг. 61. Схема сверления ложкой (сверло ГГ).
/—обрабатываемая заготовка, 2—сальник, 3—трубка для подвода охлаждающей
жидкости, 4—корпус муфты подвода охлаждающей жидкости, 5—стебель, 6 и 7—
муфта и шпонка крепления стебля, 8—резец, 9—головка стебля (ложка), 10—на-
правляющие шпонки сверла, 11—тяги муфты 4, Е—стрелки направления потока
охлаждающей жидкости.
две режущих кромки и установлен под углом, составляющим его
передний угол. Для более точного направления и устойчивости рез-
ца при сверлении применены три направляющих металлических
шпонки 10. Стебель сверла 5 крепится на суппорте станка с по-
мощью муфты 6 со шпонкой 7.
Охлаждающая жидкость подается к режущим кромкам резца
насосом по трубке 3 и далее по кольцевому зазору между наруж-
ной поверхностью стебля и внутренней поверхностью отверстия,
а отводится вместе со стружкой по внутреннему каналу стебля, как
это указано стрелками EF. Для исключения утечки охлаждающей
жидкости наружу на стебель надевается специальное приспособле-
ние, состоящее из муфты 4, тяги 11 со связями, пружины и сальника.
При сверлении приспособление скользит по наружной поверхно-
сти стебля и все время прижимается к торцу трубы Л Приспособ-
ление по конструкции сложно и в эксплуатации требует специаль-
ной настройки. При сверлении малых отверстий диаметром до 60 мм
приспособление не всегда обеспечивает отвод стружки. Ложка но-
135
вой Конструкции позволяет сверлить отверстия при скорости реза-
ния 14—18 м!мин и подаче 0,16—0,20 мм/об, но она в производстве
широкого применения не получила. По конструкции и характеру про-
цесса резания ложку и «сверло ГГ» следует отнести к группе режу-
щих инструментов одностороннего резания с внутренним отводом
стружки.
Сверло одностороннего резания с внутренним отводом стружки
К сверлам одностороннего резания относятся сверла, у которых
главная режущая кромка расположена только по одну сторону от
его оси. Такие сверла применяются для сверления глубоких отвер-
стий диаметром от 25 до 75 мм.
Фиг. 62. Сверло одностороннего резания с внутренним
отводом стружки.
/—обрабатываемая заготовка, 2—сверло, 3—стебель сверла,
Л и Лj —главные режущие кромки.
Сверло одностороннего резания с внутренним отводом стружки
имеет режущую часть длиной 12, приемную часть длиной /3 и кре-
пежную часть длиной /4 (фиг. 62). Режущая часть сверла диамет-
ром до 40 мм изготовляется из быстрорежущей стали, а приемная
и крепежная части сверла из углеродистой инструментальной стали,
причем обе части свариваются друг с другом. В режущей части
сверл диаметром свыше 35 мм чаще всего применяются пластинки
из быстрорежущей стали или пластинки из твердых сплавов. Пла-
136
стинка закрепляется на участке длиной 1\ (см. фиг. 64). Если при-
меняются пластинки, то корпус такого сверла изготовляется на
углеродистой инструментальной стали. После термической обработ-
ки пластина или режущая часть сверла из быстрорежущей стали
должна иметь твердость /?с = 62—64, а приемная и крепежная его
части — твердость Rc —35—40.
При сверлении металла сверло деформирует и срезает слой ме-
талла и преодолевает силы трения. Суммарными составляющими
усилия резания при сверлении являются: усилие подачи Р?> направ-
ленное параллельно оси сверла, вертикальная сила создающая
крутящий момент, и радиальная сила Ру (фиг. 63). Эти силы в про-
Фиг. 63. Геометрические параметры сверла и схема сил, действующих при свер
леиии сверлом одностороннего резания (см. фиг. 62).
4—«нулевой» стержень, 5—лыска задней поверхности.
цессе резания возникают одновременно как на режущих кромках К
и сверла, так и на вспомогательной режущей кромке f. Радиаль-
ная составляющая Pyi будет направлена в противоположную сто-
рону составляющей Ру, поэтому результирующее усилие в радиаль-
ном направлении будет N=Py—Pyl.
Усилие подачи PiS действует на сверло, стебель и станок. Для
обеспечения устойчивого положения сверла при действии крутящего
момента силы Pz необходима упорная направляющая фаска е.
Радиальная составляющая N влияет на направление сверла
и обусловливает необходимость направляющей упорной фаски в\.
Величины сил Ps и Ps можно определить опытным путем на станке
с помощью приборов.
Определение же величины радиальной составляющей N, оказы-
вающей большое влияние на процесс сверления, представляет боль-
шие трудности.
Образование на сверле двух режущих кромок Ли Ki имеет
целью:
1) разделение радиальной составляющей силы резания на две
силы Рд и РУ1 и уменьшение величины их равнодействующей
N=Py—Pyi. В результате увод сверла уменьшается и сверло будет
работать в более благоприятных условиях;
137'
2) уменьшение величины суммарной осевой силы подачи Р$, ко-
торое достигается тем, что режущая кромка К\ продолжена за осе-
вую линию на величину а и смещена ниже центра на величину у,
а вершина сверла смещена из центра в точку В. Благодаря этому
у такого сверла отсутствуют перемычка и нулевая скорость резания;
3) уменьшение радиальной и осевой составляющих усилия ре-
зания вследствие смещения вершины сверла на величину 3 обеспе-
чивает лучшие условия для работы сверла (см. фиг. 62 и 63). При
таком смещении вершины сверла разделяется стружка, образую-
щаяся при резании, уменьшается увод сверла от заданного направ-
ления и облегчается отвод стружки.
Величины углов режущей части сверла следует задавать с уче-
том условий и продолжительности работы сверла. По опыту произ-
водства передний угол у для режущих кромок К и /G нужно де-
лать равным нулю, что упрощает заточку сверла и увеличивает его
стойкость. Задний угол а режущей кромки К и такой же угол а,
режущей кромки должны быть разными по величине. Задавая
величины этих углов, необходимо учитывать, что в процессе свер-
ления они будут уменьшаться с приближением режущей кромки
к центру сверла и с увеличением подачи s0. Каждая точка режущей
кромки сверла в процессе, резания описывает винтовую линию, угол
наклона которой со определяется из условия
где — диаметр окружности, описываемой любой точкой режущих
кромок К и Ki сверла в мм\
So — подача в мм/об.
По этой формуле при $о = 0,2 мм и с?к=30 мм угол наклона вин-
товой линии g)^1°35', а при dK~ 10 мм и той же подаче w^4°. Этим
значениям углов со и будут соответствовать уменьшение задних
углов а и «1 в процессе резания.
В практике задний угол а в пределах 7—9°, а задний угол си —
в пределах 12—15°. Кроме того, режущую кромку К] следует сни-
зить относительно центра сверла на величину у = 0,02с?. Задний угол
вспомогательной калибрующей кромки f обычно равен 4—5°, а угол
а2 по поверхности Ь этой кромки —12—16°.
Углы при вершине сверла обычно имеют следующие значения:
в=64°, gi=72° и е2 —54°. Эти величины углов способствуют лучшему
подводу охлаждающей жидкости и повышают устойчивость сверла
в процессе резания (см. фиг. 62 и 63).
Режущая кромка Ki должна быть такой ширины, чтобы общая
ширина режущей части сверла удовлетворяла условию .
Обычно у сверла величины а=0,04с? и (с^0,28с? и 3^0,22с?).
Смещение режущей кромки сверла относительно его центра на
величину у и а дает возможность образовать нулевой стержень 4,
который исключает нулевую скорость резания, уменьшает осевое
138
усилие резания Ps и сохраняет более стабильной величину заднего
угла си режущей кромки К]. В итоге улучшается работа сверла
и уменьшается его увод-
’ Сверло одностороннего резания имеет только одну калибрую-
щую кромку f шириной 0,44-0,9 мм со стороны режущей кромки Л’
и с противоположной ей стороны — упорную направляющую фас-
ку 2]. Калибрующая кромка f создает необходимую чистоту поверх-
ности и сохраняет постоянство диаметра отверстия на всей его глу-
бине. Она, зачищая поверхность при сверлении, не должна врезать-
ся в металл, чтобы не уводить сверло от заданного ему направления,
а это возможно в том случае, если радиальные усилия будут удов-
летворять следующему условию:
Ру >
и если на упорную направляющую фаску е\ будет действовать
сила Af, равная разности этих радиальных усилий. Для соблюдения
последнего условия необходимо, чтобы конструктивно были выпол-
нены неравенства
S<C0»25rZ и ^>8.
Практически сверла одностороннего резания диаметром от 30
до 75 мм с внутренним отводом стружки обычно имеют следующие
геометрические параметры (см. фиг. 62 и 63):
ширина калибрующей крдмки f............•..........0,4—
ширина лыски b.................................... 0,15rf
углы при вершине е и£] соответственно............. 64—72°
задний угол а кромки К............................ 7—9°
задний угол Д] кромки К\ ......................... 12—15°
задний угол д2 лыски b............................ 14—16°
ширина В кромки К\ по радиусу..................... 0,2rf
диаметр (поз. 2) у нулевого стержня ..............(0,04—9,03)rf
обратная конусность сверла на участке /2 и h> на
диаметр ..............................................от 0,15 до
0,25 мм
Следует заметить, что обратная конусность для стандартных
спиральных сверл не превышает 0,1 мм на диаметр. Значительно
большая обратная конусность у специальных сверл глубокого свер-
ления уменьшает трение и нагрев сверла, налипание частиц метал-
ла к поверхности сверла. Все эти факторы имеют важное значение
для продолжительной работы сверла при сверлении глубоких отвер-
стий.
Стружку для уменьшения ее размеров и получения удобной для
ее отвода (вымывания) по внутреннему каналу сверла и стебля
формы необходимо дробить. Для дробления стружки сверло должно
иметь стружколомы. На режущей кромке располагаются от 2 до 4
стружколомов, имеющих ширину /2=34-5 мм глубиной /г= 1 мм, при
этом у калибрующей кромки ширина стружколома должна быть не-
139
сколько больше, чем остальных участков режущей кромки, т. е.
п^п (см. фиг. 63).
Направление движения сверла обеспечивается направляющими
фасками: е шириной 8—12 д/л/, в1 шириной 6 4-8 мм и ст шириной
2~3 мм, последняя, кроме этого, обеспечивает направление движе-
ния охлаждающей жидкости при подводе ее к режущим кромкам
и отводе ее вместе со стружкой (см. фиг. 62 и 64). Центральный
угол ф главной выемки сверла следует брать в пределах 110—115°,
Обратная конусность
015 мм на ЮОмм длины
Фиг. 64. Сверло (лопаточное) одностороннего резания с пластинкой твер-
дого сплава.
а—сечение по ВВ (вставные направляющие кулачки).
а радиус 7? равным 0,7d. Для сверл диаметром 30—60 мм охлаж-
дающая жидкость подается под давлением около 3—8 ат, при этом
следует избегать встречных потоков и завихрений жидкости, застой-
ных зон и резких перепадов сечения потока жидкости, так как все
это способствует правильному отводу стружки.
Рациональный подвод жидкости и хороший отвод стружки
создают благоприятные условия для работы сверла, поэтому опре-
деление размеров сверла и стебля с учетом этих условий имеет важ-
ное значение.
Наружный диаметр стебля определяется из условия обеспечения
необходимой его жесткости и кольцевого зазора между стеблем
и заготовкой для подвода охлаждающей жидкости. Практически
наружный диаметр стебля определяется из соотношения
£=(0,76—0,85)4
140
а внутренний его диаметр с учетом условия нормального отвода
стружки — из соотношения
Di= (0,42—0,5) rf.
Внутренний диаметр крепежной части сверла d$ должен быть на
0,3—0,5 мм меньше внутреннего диаметра стебля D\ (см. фиг. 62
и 64).
Площади сечений внутренних каналов сверла и стебля должны
каждая составлять 26—30% площади сечения просверливаемого
отверстия, а живое сечение стебля, при котором
обеспечиваются требуемые его прочность и жест-
кость, должна быть равна 45% площади сечения
просверливаемого отверстия.
В приемной части сверла, служащей для на-
правления жидкости со стружкой при вытекании
ее из главной выемки сверла в канал стебля, все
поверхности должны быть гладкими, а острые
края и грани скругленными. Длина приемной ча-
сти сверла
Z3= (l,4—l,0)rf.
На наружной поверхности крепежной части
сверла имеются два гладких участка диаметром di
и d± для центрирования сверла относительно стеб-
ля и ленточная двух- или трехзаходная резьба для
крепления сверла в стебле. Обычно длина крепеж-
ной части сверла
(1,3—0,9)d,
Фиг. 65. Сверло од-
ностороннего реза-
ния с внутренним
отводом стружки.
а общая его длина
Z=(3,8-T-2,5)d.
Сверла одностороннего резания с режущей частью (или пла-
стинками) из быстрорежущей стали могут успешно применяться
при сверлении стали (сгъ = 75 ка/до/2) со скоростью резания 20—•
30 м/мин и подачей 0,14—0,20 мм/об. Конструкция и общий вид
сверла одностороннего резания с пластинками из твердого сплава
приведены на фиг. 64 и 65.
Сверло одностороннего резания с наружным отводом стружки
Сверло одностороннего резания с наружным отводом стружки
состоит из рабочей части (колоска) длиной Z и стебля (фиг. 66).
Такие сверла применяются для сверления отверстий диаметром от
6 до 20 мм в заготовках ружейных стволов при глубине сверления
до 1500 мм. Длина колоска зависит от размера диаметра сверла,
так, например, для сверл 0 6 мм она равна 60 мм. а для сверл
0 15 мм — примерно 85 мм. Колоски и стебель штампуются в го-
141
рячем состоянии для получения в них требуемой формы выемки для
отвода стружки. Колосок изготовляется из быстрорежущей инстру-
ментальной стали, а стебель—из углеродистой конструкционной ста-
ли повышенного качества или из легированной стали для ружейных
стволов, обладающей хорошими упругими свойствами. Стебель
и колосок свариваются друг с другом в стык.
Толщина стенки сверла, определяемая по его диаметру d, обыч-
но равна 0,15с?. Наружный диаметр стебля d\ должен быть на
0,3—0,6 мм меньше диаметра свёрла d, а внутренний его диаметр
Фиг, 66. Сверло одностороннего резания с наруж-
ным отводом стружки.
так же, как и внутренний диаметр колоска, должен быть равен
(0,65—0,7) d.
Геометрия заточки сверла показана на фиг. 66. Задний угол
сверла берется в пределах 12—15°, обратная конусность его колоска
создается уменьшением диаметра колоска на 0,10-^0,20 мм на всей
его длине. Ширина калибрующей кромки f обычно 0,4—0,5 мм.
Вершина сверла смещается относительно его оси на величину
3=0,2rf.
Для рассматриваемого типа сверл (малых диаметров) особенно
большое значение имеют размеры и форма получаемой при сверле-
нии стружки, которые зависят от диаметра сверла, величины пода-
чи и количества стружколомов на режущей кромке. Обычно такие
сверла имеют два или три стружколома.
Номинальный наружный диаметр сверла d определяется расче-
том с учетом того, что ружейные стволы после сверления дополни-
тельно обрабатываются для получения в них чистого и прямого ка-
нала. Эта обработка включает специальные операции развертыва-
ния или протягивания, выполняемые специальными протяжками —
брошами.
142
Глубокие отверстия малых диаметров сверлятся при подаче
0,02—0,026 мм/об или 40—60 мм/мин. Возможный увод сверла за-
висит главным образом от величины подачи s0. Охлаждающая'
жидкость подводится по каналу стебля в количестве 6—10 л]мин,
а отводится вместе со стружкой по наружной выемке в сверле
и стебле.
Сверла двустороннего резания с внутренним отводом стружки
Сверло двустороннего резания имеет две режущих кромки, рас-
положенных на противоположных друг другу радиусах (фиг. 67).
Каждая режущая кромка снимает толщину стружки, равную поло-
вине подачи сверла за один его оборот. При таком расположении;
Обратная конусность
уменьшение диаметра на 0.2 мм
на юо мм длины
.в
2? -
Калить на длине
l~5d 62’64
сечение по 88
Коническое
углубление при "
!заточке типа М
Фиг. 67. Сверло двустороннего резания с двумя режущими кромками
с внутренним отводом стружки.
режущих кромок составляющие усилия резания симметричны отно-
сительно оси сверла, что в значительной степени уменьшает дей-
ствие радиальных сил и возможный увод сверла. Заданное направ-
ление движения сверла сохраняется фасками f и о.
Затыловка сверла осуществляется заточкой задней его поверх-
ности по радиусу, равному 0,5rf, и заточкой заднего его угла до 10\
при этом на его задней поверхности оставляется контрольная лен-
точка размером е = 0,8—1,3 мм.
Для уменьшения размеров перемычки сверла делается специаль-
ная выточка b такой величины, чтобы ширина перемычки была
1,6—2,5 мм. Охлаждающая жидкость подается к режущим
кромкам по наружной поверхности стебля и наружным выемкам
сверла, а стружка, увлекаемая потоком жидкости, сначала посту-
пает в выемки Б сверла, а затем во внутреннюю полость приемной
части сверла и стебля, как это показано стрелкой С на фиг. 67.
143
Режущая часть сверла изготовляется из быстрорежущей стали или
-В случае применения пластинки — из твердого сплава. В остальном
конструкция сверла ясна из фиг. 67 и не требует специальных по-
яснений. Основные геометрические параметры сверла приведены
в табл. 20.
Таблица 20
Основные геометрические параметры сверла двустороннего
резания с внутренним отводом стружки
№ по пор. Наименование параметров и размеры их в мм Услов- ное обо- значение парамет- ров по фиг. 67 Номи- наль- ный раз- мер Допуск на из- гото- нление Возмож- ные от- клонения
1 Толщина перемычки т 2,0 -0,2 ±0,5
2 Угол при вершине 2? 120° ±2° ±4°
3 Передний угол 7 8° +2° +3°
4 Ширина передней выемки а 4 ±0,5 +2
5 Расстояние от центра до ре- жущей кромки п 1,5 ±0,2 +1,0
6 Разница в расположении ре- жущих кромок Ъ 0 не более 0,02 0,4
7 Ширина фаски f 4 ±0,3 + 1.0
8 Ширина фаски с 3 ±0,3 ±0,5
9 Задний угол а 10° ±1° +2°
10 Ширина контрольной ленточки е 1,4 ±0,2 0,2
11 Непараллельность режущ-их кромок 0 0,10 0,15
12 Обратная конусность—умень- шение диаметра 0,2 ±0,1 —
На фиг. 68 показано сверло двустороннего резания, у которого
длина режущей части сверла показана больше 2,5rf. При изнаши-
вании такое сверло может быть несколько раз переточено, если
оно было изготовлено из быстрорежущей или легированной инстру-
ментальной стали. Большая длина сверла способствует лучшему со-
хранению им заданного направления движения, но при этом увели-
чивается трение при вращении сверла, поэтому крепежная часть
у него должна быть более прочной, чем у обычного сверла. Устрой-
ство сверла достаточно наглядно показано на фиг. 68.
При сплошном сверлении глубоких отверстий наибольшие труд-
ности заключаются в обеспечении непрерывности процесса, т. е.
стойкости сверла на всей глубине сверления. Особенно это важно
при сверлении каналов длиной свыше 5000 мм. Сверла двусторон-
него резания, у которых размер перемычки режущих кромок сведен
144
до возможного минимума или перемычка исключена совершенно,
являются наиболее производительными при наличии у них обрат-
ной заточки величины типа М. Обратная заточка вершины сверла
типа М заключается в том, что у режущих кромок шириной до 5 мм
выемка b делается такого размера, что перемычка совершенно исче-
зает и в центре сверла образуется коническое углубление, как это
видно на эскизе фиг. 67. ,
При одной и той же скорости резания подачу для сверл двусто-
роннего резания можно увеличить в два раза в сравнении с пода-
Фиг. 68. Сверло с двумя режущими кромками с внутренним отводом
стружки.
чей, применяющейся для сверл одностороннего резания, так как
каждая из режущих кромок снимает стружку толщиной, равной
0,5 подачи.
Для сверх двустороннего резания при .сверлении отверстий
в стальных (ст& = 75—80 кг/мм2) заготовках применяется следующий
режим резания: подача 0,3—0,4 мм/об. и скорость резания 20—
30 м/мин.
Спиральные сверла с внутренним отводом стружки
Спиральные сверла с внутренним отводом стружки при сверле-
нии глубоких отверстий более производительны, чем перки. Кон-
струкция и геометрические параметры таких сверл приведены на
фиг. 69 и 70.
Спиральные сверла такого типа применяются для сверления от-
верстий диаметром от 25 до 70 мм, при этом удовлетворительный
отвод стружки обеспечивается только при сверлении отверстий диа-
метром свыше 35 мм, Существенный недостаток спиральных сверл—
145
наличие поперечной перемычки между режущими кромками, имею-
щей нулевую скорость резания. Попытки исключить в них перемыч-
ку. просверлением в центре сверла отверстия для получения нулево-
го стержня диаметром около 2 мм не дали положительных резуль-
татов.
При сверлении глубоких отверстий спиральными сверлами полу-
чается несколько больший увод сверла и более грубая поверхность,
чем у сверл одностороннего и двустороннего резания. Такие сверла
Фиг. 69. Сверло спиральное с двумя режущими кромками и внутренним отво-
дом стружки.
Спираль сверла правая 2Q*
Рабочие поверхности wvz
целесообразно применять для грубого (предварительного) сверле-
ния отверстий диаметром 35—60 мм, с последующим рассверлива-
нием их сверлом одностороннего резания на диаметр 80—100 мм.
Нормы размеров крепежной части сверла в одинаковой мере дей-
ствительны и для спиральных сверл.
Охлаждающая жидкость подводится к режущим кромкам по
наружным выемкам сверла, а отводится вместе со стружкой снача-
ла в главную выемку и затем по внутреннему каналу сверла и стеб-
ля, как это видно из фиг. 70. Для подвода в сверло охлаждающей
жидкости применяется специальное приспособление, состоящее из
водоприемника 4, сальникового устройства 5, ниппеля б, сальника 7,
подвижного люнета 8 и упругих упоров 9. Приспособление устанав-
ливается на люнет 8 и на стебель 3 станка и упругими упорами 9
поджимается к торцовой поверхности обрабатываемой заготовки /
для устранения возможной в этом месте утечки охлаждающей
жидкости. Охлаждающая жидкость насосом подается по специаль-
ному шлангу в ниппель 6 и далее по кольцевому зазору между стеб-
146
лем сверла 2 и заготовкой 1 к режущим кромкам сверла. Для спи-
ральных сверл с внутренним отводом стружки рекомендуется сле-
дующий режим резания при сверлении стальных (ст&=75 кг! мм?)
4
6 7
—L $
г
8
р
__^Направление движения 'у
охлаждающей жидкости
J
. Направление
подачи сверла
и стрдж к и
Фиг. 70. Схема сверления спиральным сверлом (см. фиг. 69).
/—обрабатываемая заготовка, 2—стебель сверла, 3—стебель станка, 4—
водоприемник, 5—сальник, 6—ниппель, 7—сальник 8—подвижной лю-
нет, Р—упругий упор.
заготовок: подача 0,16—ОДО мм/об, скорость резания 18ч-25 м/мин,
причем меньшие пределы подач относятся к сверлам меньших диа-
метров (25—35 мм).
Рассверливание глубоких отверстий
В практике производства труб применяется операция — рассвер-
ливание глубоких отверстий до требуемого размера трубы перед
их термической обработкой. Необходимость этой операции объ-
ясняется тем, что рассверление глубоких отверстий диаметром от
60 до 100 мм при длине сплошной заготовки свыше 4000 мм встре-
чает значительные технологические трудности, так как с увеличе-
нием диаметра сверла и длины заготовки увеличиваются дефекты,
возникающие при сверлении, а именно увод сверла от заданного ему
направления. В таких заготовках более целесообразно сначала свер-
лить глубокие отверстия диаметром до 60 мм, а затем рассверлить
их до требуемого размера (70—100 мм).
Для рассверливания глубоких отверстий применяется сверла
одностороннего резания с пластинкой из твердого сплава—лопаточ-
ное сверло, показанное на фиг. 71. Корпус 1 такого сверла изготов-
ляется из углеродистой инструментальной стали, при этом направ-
ляющие его фаски (кулачки) 2 подвергаются поверхностной терми-
ческой обработке. Охлаждающая жидкость, подводимая из канала:
крепежной части сверла, проходит по боковым каналам в главную*
выемку сверла и поступает затем к его режущей и калибрующей
кромкам, растекается далее по наружным выемкам сверла. Струж-
ка отводится охлаждающей жидкостью по предварительно просвер-
ленному в заготовке глубокому отверстию.
147
Главная режущая кромка пластинки 3 из твердого сплава обра-
зует при вершине сверла угол в 70°, а противоположная ей кромка
на корпусе сверла, не участвующая в резании, — угол, значительно
меньший по величине (около 60°), с тем, чтобы между этой кром-
кой и поверхностью резания заготовки 4 получился зазор Е. Через
этот зазор подводится и охлаждающая жидкость к тыльной стороне
режущей кромки, что улучшает отвод стружки и исключает трение
торцовой части корпуса сверла о поверхность резания.
Процесс резания при рассверливании отверстия происходит
в более благоприятных условиях, чем при сплошном сверлении, так
Сечение поАбв
3' '
+Направление движения
охлаждающей, жидкости
Фиг. 71. Лопаточное сверло одностороннего резания с пла-
стинкой твердого сплава для рассверливания глубоких от-
верстий.
как вершина сверла и близко прилегающие к ней поверхности, име-
ющие нулевую или малые скорости резания, не участвуют в резании;
сверло более точно сохраняет заданное направление и облегчен
отвод стружки, при ее вымывании потоком жидкости в направ-
лении подачи. В результате при рассверливании можно значитель-
но повысить режим резания. В практике производства для рассвер-
ливания отверстий применяется скорость резания 40—60 м/мин
и подача 0,18—0,3 мм/об, что значительно превышает скорости ре-
зания и подачи при сверлении сплошной заготовки.
Применение в сверлах глубокого сверления пластин из твердых
сплавов представляет более трудную задачу, чем применение их
в обычных резцах, вследствие особенностей технологического про-
цесса изготовления сверл, наличия в них перемычки, работающей
при нулевой скорости резания, и необходимости иметь стружколомы
для дробления стружки. Несмотря на это, пластинки из твердых
сплавов находят все большее применение во всех конструкциях
сверл. Наиболее широко в сверлах применяются пластинки из твер-
дых сплавов ВК8 и Т15К6. Применение пластин без стружколомов
создает трудности в отводе стружки, так как стружка получается
большой ширины. В остальном устройство и геометрия заточки
сверл с пластинками из твердых сплавов аналогичны сверлам
с пластинками из быстрорежущей стали.
148
§ 20. РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ СПЛОШНОМ СВЕРЛЕНИИ
Как уже отмечалось в предыдущих параграфах настоящей гла-
вы, сплошное сверление глубоких отверстий является специальной
операцией, к которой предъявляются следующие требования:
1) возможность непрерывного сверления на всю заданную глу-
бину отверстия;
2) получение прямолинейного отверстия или возможно меньший
увод сверла от заданного ему направления движения;
3) нормальный отвод стружки в процессе выполнения всей опе-
рации сверления;
4) исключение вибраций режущего инструмента, которые могут
возникнуть при сверлении вследствие недостаточной его жесткости;
5) возможность сверления заготовок из' материалов с высокими
механическими свойствами (например, из легированных сталей);
6) сохранение удовлетворительной стойкости режущего инстру-
мента в продолжении всей операции.
Все эти требования следует учитывать при определении опти-
мального режима резания, т. е. режима, обеспечивающего вы пол не-,
ние операции при наименьшем машинном времени обработки.
Требование непрерывности сверления на всю заданную глубину
обусловлено тем, что при остановке станка и выводе из отверстия
стебля с режущим инструментом может произойти выкрашивание
его режущих кромок, особенно если в режущем инструменте при-
меняются чувствительные к выкрашиванию пластинки из твердых
сплавов. Кроме того; замена поврежденного инструмента вызывает
простой станка и нарушает при этом нормальный отвод из отвер:
стия стружки. По этим соображениям в практике производства не-
прерывность сверления является одним из основных требований.
С увеличением подачи сверла резко возрастает осевое усилие ре-
зания особенно при частичном износе и притуплении режущих кро-
мок сверла, при этом нарушаются условия нормального отвода
стружки, увеличивается увод сверла. Поэтому при выборе для каж-
дого типа сверла и марки обрабатываемого материала величины
подачи необходимо стремиться не только к уменьшению машинного
времени операции сверления, но и к уменьшению величины увода
сверла.
При сверлении условия отвода стружки зависят от ее формы
и давления в потоке охлаждающей жидкости, увлекающем за со-
бой стружку. Для создания нормальных условий отвода стружки
необходимо, чтобы стружка была мелкой в виде завитков, чтобы
охлаждающая жидкость циркулировала при давлении от 4 до 10 ат
(меньший предел для сверл больших диаметров) и расходе от 40
до 70 л!мин.
Скорость резания определяется механическими свойствами ма-
териала заготовки, степенью стойкости режущего инструмента, раз-
мером диаметра сверла и величиной подачи сверла. При сверлении
прочных и обладающих большой вязкостью легированных сталей
скорость резания должна быть меньше, чем скорость резания угле*
149
родистых сталей средней твердости. В этом случае коэффициент
обрабатываемости следует принимать равные около 0,8. В начале
сверления на участке длиной 2—3 диаметра сверла и в конце на
участке длиной до 50 мм режим резания следует уменьшать, чтобы
обеспечить спокойный ввод и выход сверла.
Средние данные о режимах резания при сплошном сверлении
глубоких отверстий, обобщенные на основе опыта работы, приве-
дены в табл. 21.
Таблица 21
Средние данные о режимах резания при сплошном сверлении глубоких
отверстий (сверло из быстрорежущей стали диаметром 30—60 мм)
№ по пор. Тип сверла Предел прочности обрабат ываемого материала 0^=59—60 кг/мм2 Предел прочности обрабат ываемого материала 0^=70—80 кг/мм2
подача мм) об скорость резания м}мин подача мм]об скорость резания MjMUH
1 Перка Плюснина. 0,15—0,20 16-20 0,12—0,15 16—18
2 Перка с удлинен- ными направляющи- ми 0,18—0,25 15-20 0,12—0,18 14—16
3 Ложка и сверло ГГ 0,15-0,26 16—20 0,10—0,16 14—16
4 Сверло односто- роннего резания с внутренним отводом 0,15—0,26 25-35 0,10—0,16 18-25
.5 Сверло односто- роннего резания с внутренним отводом стружки и пласти- ной из твердого сплава 0,15—0,26 40—60 0,15—0,20 30-50
6 Сверло двусто- роннего резания 0,24—0,36 25-35 0,18—0,30 18-25
7 Спиральное свер- ло 0,18-0,28 18—25 0,12—0,16 16-18
Примечание. Меньшие по величине подачи относятся к сверлам
диаметром 30 мм.
Сверление глубоких отверстий относится к операциям грубой
механической обработки, для которых основным показателем произ-
водительности труда является объем снимаемой в единицу времени
стружки. Однако такой показатель для операций глубокого свер-
ления не отражает действительного положения, ибо при этом не
учитываются основные требования — непрерывность и глубина
сверления. Эти требования могут быть удовлетворены при обеспе-
чении необходимых качественных показателей, а именно наиболь-
150
шей глубины сверления в единицу времени и отсутствии увода
сверла.
Более правильной оценкой производительности труда при глу-
боком сверлении будет глубина сверления в течение одного часа.
Сравнительные данные о производительности труда по объему сни-
маемой стружки и по глубине сверления за один час приведены
в табл. 22.
Таблица 22
Глубина сверления (Sr) и объем снимаемой стружки Wr при
сплошнсм сверлении глубоких отверстий за один час
Скорость резания в м\мин Глубина свер- ления Sr мм и объем снимаемой стружки Wr в см% Сверло диаметром 30 мм Сверло диаметром 60 мм
Подача сверла So в мм/об
0,15 0,25 0,15 0,25
15 Sr 1425 2375 715 1190
Wr 1005 1670 2010 3350
25 $r 2400 3990 1200 2000
Wr 1680 2785 3380 5660
Из данных этой таблицы видно, что при одинаковых режимах
резания у сверла диаметром 30-м.м глубина сверления S? в два раза
больше, а объем стружки Wr в два раза меньше, чем у сверла диа-
метром 60 мм. Таким образом, глубина сверления за один час яв-
ляется более объективным показателем производительности труда
при сверлении глубоких отверстий.
Величина подачи, как и скорость резания, при сверлении глу-
боких отверстий имеет важное значение, а именно: с увеличением
подачи увеличивается толщина стружки и ее жесткость, что затруд-
няет отвод стружки, особенно при сверлении отверстий малых диа-
метров (до 35 мм). Для сверл одностороннего резания скорость ре-
зания следует брать несколько большую, чем для сверл двусторон-
него резания с перемычкой. При определении подачи и скорости
резания для сверления глубоких отверстий следует в режимы реза-
ния, рекомендованные для нормальных спиральных сверл с глуби-
ной сверления не более 5d, вводить поправочный коэффициент,
равный 0,65—0,70.
§ 21. КОЛЬЦЕВОЕ СВЕРЛЕНИЕ
Кольцевое сверление применяется для получения глубоких от-
верстий диаметром свыше 100 мм. Схема такого сверления была
приведена на фиг. 54.
151
При кольцевом сверлении сердцевина заготовки выходит сплош-
ным стержнем диаметра 0,5rf и только часть металла перерабаты-
вается в стружку. Как уже говорилось (см. § 17), при кольцевом
сверлении можно применять многорезцовый инструмент, что обес-
печивает большую производительность труда.
В производстве преимущественно применяется двустороннее
кольцевое сверление.
Головки для кольцевого сверления
На фиг. 72 и 73 приведены типовые конструкции головок для
кольцевого сверления глубоких отверстий различных диаметров.
Головка состоит из корпуса 1, резцов 2> клиньев 3 для крепления
резцов и направляющих шпонок 4. Головки других, конструкций
Фиг. 72. Головка для кольцевого сверления с пятью резцами.
1—корпус головки» 2—резцы, 3—клин резцов, -направляющая шпонка.
могут не иметь отдельных направляющих поверхностей и вместо
них имеют направляющие поверхности на самом корпусе (фиг. 73
и 74).
Корпус головки представляет собой полый цилиндр (внутренний
диаметр d2), головка имеет переднюю рабочую часть длиной 1\ по
образующей цилиндра и хвостовую (крепежную) часть, соединяю-
щуюся со стеблем станка (см. фиг. 72 и 73).
В рабочей части головки имеются выемки Ж для отвода струж-
ки, поступающей в кольцевой зазор между стеблем станка и заго-
товкой и увлекаемой потоком охлаждающей жидкости. Головка
несет на себе несколько резцов. Резцы крепятся на головке различ-
ным способом. Один из способов крепления резца — крепление с по-
мощью клина 3 и рифленой поверхности, имеющей вид гребенки
152
(шаг ниток 1,5 мм, глубина до 0,8 мм и угол профиля 90°), показан
на фиг. 72. Такое крепление надежно, прочно, удобно в обращении
и позволяет регулировать положение резцов в корпусе головки пос-
ле повторной их заточки.
Другой способ крепления резцов в головке показан на фиг. 73.
При этом способе крепления требуется точная пригонка резца по
Фиг. 73. Головка для кольцевого сверления с пятью резцами.
/—корпус головки, 2—резец, Г—направляющие кулачки, /(—режу-
щая кромка резца, направляющий стержень резца.
пазу головки и пригонка направляющего стержня Е по отверстию.
В этом случае невозможно регулировать положение резцов в голов-
ке после повторной их заточки и пригонка каждого резца по пазу
будет индивидуальной.
Головка в отверстии направляется металлическими шпонками 4,
расположенными непосредственно за резцами (см. фиг. 72). В от-
дельных случаях шпонки могут быть из-
готовлены из твердых пород дерева (ба-
каут, самшит, дуб). Чаще всего вместо
шпонок применяются направляющие,
изготовляемые наплавкой более твердо-
го, чем корпус головки, металла. Иногда
направляющие Г (см. фиг. 72) головки
представляют собой утолщения (кулач-
ки), получаемые при механической об-
работке корпуса головки (см. фиг. 72,
74 и 75). Наружный диаметр металли-
ческих направляющих должен быть с
учетом износа кромок резцов на 0,3—
к ~ г 1 ’ Фиг. 74. Головка для кольцево-
0,6 мм меньше размера диаметра про- го сверления с шестью резцами,
сверливаемого отверстия d. Диаметр на-
правляющих головки в случае необходимости может быть увеличен
до требуемого размера наплавкой их с последующей шлифовкой.
Наружный диаметр d$ корпуса головки должен быть на 5ч-8 мм
меньше диаметра просверливаемого отверстия.
Выемку Ж следует делать возможно большей с учетом сохране-
ния необходимой прочности корпуса головки. Объем выемки опрс-
153
деляется ее радиусом г, диаметром просверливаемого отверстия
и количеством резцов на головке.
В табл. 23 приведены значения углов ф и О для головок с раз-
личным количеством резцов,
Таблица 23
Основные параметры головок кольцевого сверления глубоких отверстий
(см, фиг. 72)
№ по пор. Диаметр п рос ве р л и вае м ого отверстия в мм Количество резцов на головке Угол е° Угол „о т.
1 100—120 3 63 57
2 120-200 5 38 34
3 140—250 6 30 30
4 250-400 6 28 32
5 250-400 8 22 23
Радиус выемки г связан с диаметром просверливаемого отвер-
стия и определяется из соотношения
г-(0,42—0,45)^.
Все остальные размеры головки являются конструктивными раз-
мерами, определяемыми с учетом следующих соображений:
1) наименьшая толщина стенки головки должна удовлетворять
требованиям прочности головки с учетом наибольших размеров
диаметров rf2 и d^
2) кольцевой зазор на сторону между наружной поверхностью
высверливаемого стержня и внутренней поверхностью головки,
определяемый разностью размеров диаметров d\ и rf2, должен быть
возможно меньше по величине, но достаточным для подвода охлаж-
дающей жидкости и свободного перемещения стержня в головке
и во внутренней полости стебля (см. фиг. 72);
3) кольцевой зазор на сторону между наружной поверхностью
диаметра стебля D и внутренней поверхностью просверливаемого
отверстия диаметра d, определяемый разностью размеров диамет-
ров, должен быть достаточным для свободного отвода (вымыва-
ния) через него стружки и на 1,54-2 мм больше, чем зазор выемки
Ж по радиусу г;
4) стебель должен обладать достаточной жесткостью и прочно-
стью для сверления отверстия на наибольших режимах резания;
5) ширина резца В или ширина кольцевого отверстия при свер-
лении должна быть возможно меньшей, но достаточной для обес-
печения необходимой толщины стенки головки и зазоров для под-,
вода охлаждения и отвода стружки напором охлаждающей жидко-
сти (см. фиг. 72).
154
По опыту производства средние значения конструктивных раз-
меров головок можно определять по следующим соотношениям:
наружный диаметр высверливаемого стержня
= (0,60—0,73) d;
внутренний диаметр головки
d2= (0,66—0,76) d;
наружные диаметры направляющих (центрирующих) поверхно-
стей хвостовой части головки
d3= (0,75—0,84) d;
di= (0,72—0,80) d-,
наружный диаметр стебля станка
£>=(0,84—0,89)4/;
внутренний его диаметр
Di = (0,66—0,75) d.
При этом меньшие размеры относятся к головкам диаметра 100 мм.
а большие — диаметра 300 мм\
ширина резца
£=(0,2—0,133)4/;
длина рабочей части головки 1\ должна быть возможно мень-
шей, но достаточной для размещения резцов и обеспечения необ-
ходимой длины направляющих шпонок. Обычно
£ = (0,80—0,40) d;
длина резьбового участка хвостовой части головки
/2= (0,504-0,32)4/;
длина направляющих и центрирующих участков головки
/з= (0,204-0,09)4/;
/4=(0,Ю—0,07)4/;
общая длина корпуса головки
/=(1,6—0,84)4/.
Получив из перечисленных соотношений основные размеры го-
ловки и наметив затем ее конструкцию, можно все остальные кон-
структивные размеры определить, пользуясь размерами на фиг. 72
и 73. Корпус головки изготовляется из легированной стали высокой
прочности и после термической обработки должен иметь твердость
Rc =50—54. Все поверхности головки должны быть гладкими,
а острые грани скруглены по большим радиусам. Основные разме-
ры головок кольцевого сверления различных диаметров приведе-
ны в табл. 24.
155
Таблица 24
Основные размеры головок кольцевого сверления
(фиг. 72 и 55)
№ по пор. Наименование размеров и величина их в мм Условное обозначение размера по фиг. 72 и 73 Диаметр просверли- ваемого отверстия в мм
100 140 200 300
1 Наружный диаметр высверли- ваемого стержня 60 i 84 132 220
2 Внутренний диаметр головки ^2 66 92 141 230
3 Наружный диаметр напра- вляющей и центрирующей поверхности ^3 76 106 159 252
4 То же 73 102 153 245
5 Радиус выемки Ж Г 43 60 88 135
6 Наружный диаметр стебля станка D 85 118 172 268
7 Внутренний диаметр стебля станка Di 67 93 142 232
8 Ширина резца В 20 28 34 40
9 Длина рабочей части головки Ц 80 85 105 115
10 Длина резьбы на головке h 50 65 80 90
И Длина направляющего и цен- трирующего участка головки h 18 20 25 25
12 Общая длина головки I 160 185 230 250
13 Зазор на сторону между го- ловкой и высверливаемым i стержнем д 1 3 4 4,5 о
14 | Зазор на сторону между вы- I сверливаемым стержнем и стеблем станка д. ! 3,5 4,5 5 6
15 j j Зазор на сторону между го- ловкой и отверстием заго- • товки по выемке Ж ж ' 7 10 12 15
16 Зазор на сторону между стеб- 1 лем станка и внутренней 1 поверхностью отверстия за- 1 готовки \ Жу i 7,5 1 И 14 1 16
17 I Наименьшая толщина стенки головки на участке d.{ ' с ’ 3,5 j 5 6 7,5
18 | Наименьшая толщина стенки стебля по диаметрам d3 и D | 4,5 1 6 6,5 8
19 Наибольшая толщина стенки стебля । 9 12,5 15 18
156
На фиг. 74 и 75 приведены головки кольцевого сверления отвер-
гай малых и больших диаметров с шестью резцами каждая по кон-
струкции аналогичные головкам, по-
казанным на фиг. 72 и 73.
Резцы для головок кольцевого
сверления
Резцы головок кольцевого сверле-
ния представляют собой пластинки из
быстрорежущей стали марки Р18
(фиг. 76 и 73). Величина ширины ре-
жущей кромки резца В имеет важ-
ное значение при кольцевом сверле-
нии. С увеличением ширины резца
облегчается подбор необходимых
размеров головки и зазоров для от-
вода стружки, указанных в табл. 25.
Однако при этом резко уменьшается
наружный диаметр высверливаемого
сплошного стержня, а следовательно,
снижается эффективность кольцевого
сверления.
Фиг. 75. Головка с шестью резца-
ми для кольцевого сверления от-
верстий больших диаметров.
/—4—резцы, 2 и <3—резцы, 5 и б1—рез-
цы с симметрично расположенными
режущими кромками.
На главной режущей кромке резца необходимо иметь стружко-
ломы, наибольшее расстояние между которыми должно быть
в 1,5—2 раза меньше зазора Ж с тем, чтобы стружка по своей ши-
рине могла свободно проходить в эти зазоры. Выемка на передней
поверхности резца должна быть такой формы, чтобы обеспечивала
получение стружки малыми завитками. Передний угол резца у сле-
дует сохранять в. пределах 12—14°, а задний угол а в пределах
7—9°. Выемка на передней поверхности резца должна иметь шири-
ну в 4—5 мм. На задней и передней поверхностях резца следует
оставлять контрольные фаски f шириной 0,2—0,3 мм для повыше-
ния стойкости резца и уменьшения его износа. Остальные размеры,
приводимые на фиг. 73, соответствуют резцу для сверления отвер-
стий диаметра d= 175 мм.
Завершающую операцию заточки резцов необходимо произво-
дить после сборки и закрепления их в гнездах головки, при этом
все резцы должны иметь одинаковое положение в гнездах, опре-
деляемое размерами d и db а главные режущие кромки их нахо-
дились бы в одной и той же торцовой плоскости. Симметричность
расположения резцов в гнездах головки обеспечивает благоприят-
ные условия работы вспомогательных их кромок на участке длиной
/о (по диаметрам d и d\) и равномерное распределение между всеми
резцами подачи s0. В результате толщину снимаемой каждым рез-
цом стружки можно определять из соотношения
*0
п
s
л
(28)
157
где Sn— толщина снимаемой каждым резцом стружки в дел;
«о — подача головки за один оборот заготовки в мм-,
п — количество резцов головки.
Устройство и расположение резцов на головке, показанной на
фиг. 75, имеет следующие особенности. В этой головке два резца,
условно назовем их 1 и 4-й резцы, расположены симметрично на
одном и том же диаметре (внизу и вверху) и имеют ширину режу-
щей кромки В, равную ширине кольцевого отверстия при сверлении,
два смежных резца 5 и 6 имеют ширину режущей кромки резца
Фиг. 76. Резец головки’кольцевого сверления. (Материал резца — сталь Р9).
Размеры стружколомов в мм
№ резца
1 и 3 7 6 5
2 и 4 5,5 6,5 7
5 6,5 6 6
В|=0,6В и расположены со стороны внутренней поверхности голов-
ки и, наконец, два смежных резца 2 и 3 имеют также ширину режу-
щей кромки В] и расположены со стороны наружной поверхности
головки.
При описанном расположении резцов на головке снимаемая
стружка по толщине или по величине подачи $о делится на четыре
равные части, а по ширине стружки — на две равные части. Такое
расположение резцов вызывает трудности в их изготовлении и за-
точке. Однако головка работает надежно и стружка по. ширине
и толщине разделяется на много частей, что облегчает ее отвод из
просверливаемого отверстия.,
Более простой способ дробления резцами стружки показан на
схеме фиг. 77. В этом случае устройство головки и резцов обычное,
158
но первый и третий резцы имеют ширину режущей кромки А=0,5Вт
а остальные три резца ширину В, причем они установлены с усту-
пом относительно первого и третьего резцов, равным величине по-
дачи So (см. фиг. 77, в).
При включении головки в течение первого оборота будут сни-
мать стружку шириной А только первый и третий резцы (см.
фиг. 77,а), а далее будут производить резание все резцы
(см. фиг. 77, б). Заточка и установка резцов при описанной схеме
резания является более сложной.
Фиг. 77. Схема деления стружки по глубине и подаче
при кольцевом сверлении глубоких отверстий головкой
с пятью резцами.
а—стружка, снимаемая 1 и 3 пезцами, б—стружка, снимае-
мая всемл резцами, s—схема расположения резцов.
Наиболее простым и распространенным способом дробления
стружки является симметричное расположение резцов на головке,
при котором толщина стружки или подача равномерно распреде-
ляется между всеми резцами, а деление стружки по ширине дости-
гается с помощью стружколомов (см. фиг. 72).
Режимы резания при кольцевом сверлении
Кольцевое сверление глубоких отверстий существенно отличает-
ся от процессов сплошного сверления и расточки. При кольцевом
сверлении отсутствует нулевая скорость резания, получается сплош-
ной стержень, который в процессе сверления вращается в полости
стебля, стружка не отделяется свободно, а ее отвод через кольцевой
зазор, имеющий малые размеры, затруднен. Все эти факторы со-
ставляют особенности процесса кольцевого сверления.
Режим резания при кольцевом сверлении определяется механи-
ческими характеристиками материала заготовки, размерами диа-
159
метра и глубиной просверливаемого отверстия, конструкцией и ко-
личеством резцов на головке, маркой материала резцов и условия-
ми охлаждения и отвода стружки.
С увеличением прочности и вязкости материала заготовки ско-
рость резания и подача при кольцевом сверлении уменьшаются.
Если принять за единицу режим резания при сверлении заготовки,
предел прочности материала которой о& = 60 кг/мм2, то для заготов-
ки, материал которой характеризуется пределом прочности
90 кг/мм2, режим резания следует уменьшить, введя поправоч-
ный коэффициент, равный 0,8, т. е. режим резания должен быть
уменьшен на 20%.
Размер диаметра просверливаемого отверстия не оказывает
существенного влияния на величину скорости резания, однако
с увеличением диаметра кольцевого сверления подачу можно увели-
чить, оставляя скорость резания неизменной, так как она зави-
сит только от механических свойств обрабатываемого мате-
риала.
Например, при переходе от диаметра отверстия 120 мм к диа-
метру 250 мм необходимо при сверлении вводить поправочный коэф-
фициент, на величину подачи равный 1,3, т. е. увеличивать ее
на 30%.
При увеличении диаметра просверливаемого отверстия улучша-
ются условия процесса резания, отвода стружки и появляется воз-
можность увеличения количества резцов головки. Эти факторы по-
зволяют увеличивать толщину снимаемой стружки, т. е. увеличивать
подачу головки.
С увеличением глубины сверления необходимо снижать скорость
резания из-за ухудшения условий отвода стружки, уменьшения
жесткости высверливаемого стержня и возникновения его вибра-
ций. При очень длинных трубах процесс сверления приходится пре-
рывать и отрезать высверливаемый стержень длиной до 3—5 м
с помощью специальной головки.
Охлаждающая жидкость при кольцевом сверлении подается под
давлением в 3—5 ат.
Применяемые при кольцевом сверлении режимы резания для
резцов из быстрорежущей стали приведены в табл. 25.
Из таблицы видно, что с увеличением количества резцов на го-
ловке производительность процесса сверления значительно воз-
растает.
С применением в резцах пластинок из твердых сплавов скорость
резания может быть увеличена до 50 м!мин, а в отдельных случаях
при глубине сверления /<4000 мм до 75 м)мин, при этом подача
для головки с тремя-пятью резцами не должна превышать
0,5 мм!об.
Приводимые в табл. 25 режимы резания являются средними,
применявшимися на многих заводах. В каждом отдельном случае
при выборе режима резания следует учитывать последний опыт
производства и лабораторных исследований.
160
Таблица* 25
Режимы резания прн кольцевом сверлении глубоких отверстий резцами
из быстрорежущей стали
Диа- метр Материал заготовки, имеющий предел прочности а^=60 кг}мм2 Материал заготовки, имеющий предел прочности <зь-90 кг)мм^
про- сверли- ваемого отвер- стия Головка с тре- мя резцами Головка с пятью и шестью резцами Головка с тре- мя резцами и Головка с пятью шестью резцами
мм V м/мин So мм[об млЦчас г? м\мин so ММ1об Sr млЦчас V м/мин s0 ММ [об Sr мм мае V м[мин so Мм! об Sr мм! час
120 22 0,3 1044 24 0,38 1450 20 0,24 760 21 0,34 1128
150 22 ,0,33 924 24 0,48 1468 : 20 0,27 690 20 0,38 965
170 21 0,36 860 23 0,54 1393 20 0,30 675 20 0,42 944
200 21 0,39 780 23 0,60 1314 19 0,33 594 19 0,45 804
300 20 0,43 554 23 0,66 920 19 0,35 436 19 0,48 580
Примечание: v—скорость резания, s0—подача за оборот,
подача в час.
§ 22. ДЕФЕКТЫ, ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИИ
При сплошном и кольцевом способах сверления глубоких отвер-
стий встречаются следующие дефекты:
1) увод сверла от заданного направления;
2) кривизна канала отверстия;
3) образование уступов на внутренней поверхности канала от-
верстия при двустороннем сверлении;
4) эллиптичность и овальность отверстия канала;
5) многогранность внутренней поверхности канала.
При уводе сверла просверливаемое отверстие чаще всего искрив-
ляется. Величина увода сверла зависит от конструкции режущего
инструмента и его заточки от технического состояния станка, режи-
ма резания, качества подготовки заготовки к сверлению и марки ее
материала, от размера диаметра просверливаемого отверстия и глу-
бины сверления.
Например, у сверл одностороннего сплошного резания при пра-
вильной подготовке направляющих их поверхностей увод будет
меньше, чем у сверл двустороннего резания. При правильной на-
стройке станка, приспособлений и заточке сверла одностороннего
сплошного резания увод при глубине сверления до 4000 мм не пре-
вышает обычно 0,3—0,60 мм. Кольцевое сверление дает увод режу-
щего инструмента меньше, чем сплошное. Скорость резания непо-
средственно не связана с уводом сверла, но, учитывая ее связь по-
дачей и износом режущих кромок сверла (резца), можно сделать
161
вывод, что с увеличением скорости увод сверла возрастает. Большое
значение для процесса сверления имеет направляющие фаски, ку-
лачки, шпонки и качество применяющейся смазочно-охлаждающей
жидкости. Хорошие смазочные свойства охлаждающей жидкости
обеспечивают более благоприятные условия для процесса резания’,
так как уменьшается износ направляющих поверхностей и режу-
щего инструмента, его вибрации и увод. Механические свойства ма-
териала заготовки имеют весьма существенное значение для про-
цесса сверления. Неоднородность по твердости и вязкости мате-
риала заготовки по ее длине и в сечениях в значительных пределах
влечет за собой изменение величин усилий резания в процессе
сверления, что способствует увеличению увода сверла. Таким обра-
зом, увод сверла вызывается различными факторами, учесть влия-
ние которых часто не представляется возможным. Используя
опытные данные об уводе сверл двустороннего сплошного резания
отверстий диаметром от 30 до 75 мм, можно увод сверла опреде-
лять по следующей эмпирической зависимости:
0,65—0,005^+0,154 (29)
где — увод сверла в мм*
d — диаметр сверла в мм*,
I — глубина сверления в м.
По этой зависимости увод сверла диаметром 30 мм при глубине
сверления от 3 до б м равен 0,95—1,4 мм, а для сверла диаметра
70 мм он равен 0,75—1,2 мм. При диаметре же сверла 70 мм и глу-
бине сверления 10 м увод сверла составит 1,8 мм.
Приводимые величины увода сверл являются средними и соот-
ветствуют правильной настройке станка, нормальным условиям
процесса резания и отвода стружки.
В практике производства увод сверла колеблется в значительно
больших, чем средние значения, пределах, а именно у сверл диамет-
ра 50—60 мм, при глубинах сверления 4000—6000 мм увод может
составлять 0,5—5 мм. Однако на практике увод сверла свыше 3 мм
получается сравнительно редко.
При сверлении отверстий малых диаметров 7—14 мм- и глубине
сверления 800—1600 мм увод сверла достигает 0,4—1 мм. В от-
дельных случаях он может увеличиваться до 2 мм и в таком случае
исправить этот дефект в отверстиях малых диаметров невозможно
и заготовка чаще всего бракуется.
Увод сверла обычно влечет за собой искривление канала произ-
вольной формы, причем на отдельных его участках стрелка кривиз-
ны может достигнуть 0,4 величины увода сверла.
При одновременном двустороннем сплошном и кольцевом спо-
собах сверления увод сверл может быть направлен в разные сторо-
ны, в этом случае на внутренней поверхности канала в сечении,
в котором происходит встреча двух сверл, получается уступ. При
наличии такого уступа в нем при термической обработке заготовок
могут возникнуть трещины, как правило, этот дефект перед терми-
ческой обработкой заготовки следует устранять расточкой канала,
162
если высота уступа превышает 2 мм. Эллиптичность и овальность
отверстия получается при неправильном центрировании режущего
инструмента относительно стебля и стебля с инструментом относи-
тельно оси вращения заготовки. В этом случае получается большой
односторонний износ направляющих* и режущий инструмент дает
эллиптическое или овальное отверстие.
Многогранность внутренней поверхности отверстия — дефект
сравнительно редкий, встречающийся преимущественно при кольце-
вом сверлении. При правильной концентричной шлифовке направ-
ляющих поверхностей головки и боковых фасок на резцах такого
дефекта обычно не наблюдается. При сплошном сверлении сверла-
ми одностороннего резания, у которых боковая контрольная фаска
была заточена по высоте неправильно, может также возникнуть
граненость отверстия. Многогранность по глубине отверстия обыч-
но наблюдается по пологой спирали.
Все перечисленные дефекты являются следствием неудовлетво-
рительной подготовки заготовки (заточка шеек, центрирование,
подготовка заправочного отверстия), заточки и установки режущего
инструмента.
Учитывая встречающиеся при сверлении дефекты, необходимо
для их устранения увеличивать припуски на заготовку и прибегать
к дополнительным операциям черновой расточки, что естественно,
увеличивает время на изготовление изделия. Поэтому в производ-
стве следует систематически изучать результаты технологических
процессов сверления, для того чтобы своевременно принимать необ-
ходимые меры к полному устранению или к уменьшению встречаю-
щихся дефектов.
Глава VII
РАСТОЧКА ГЛУБОКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЙ
§ 23. СПОСОБЫ РАСТОЧКИ
Расточка глубоких отверстий (труб)—операция механической
обработки, при которой последовательным срезанием припуска ме-
талла получается прямое цилиндрическое отверстие с гладкой чи-
стой поверхностью.
При расточке труб удаляются дефекты предыдущих операций,
т. е. дефекты стального литья, если труба получена центробежным
литьем, дефекты термической обработки, правки и сверления.
Расточка трубы производится вместе с операциями обточки
наружной поверхности, как это было указано в § 14 гл. V по про-
филю обрабатываемых отверстий различают операции: расточки
цилиндрических и конических труб и глубоких отверстий более
сложного профиля (например, зарядные каморы и цилиндрическо-
конические трубы).
По характеру обработки, т. е. по степени точности размеров по-
лучаемого отверстия и чистоте обрабатываемой его поверхности,
расточка разделяется на черновую, получистовую и чистовую.
Черновая расточка имеет целью снятие слоя металла наиболь-
шей толщиной из оставленного на заготовке припуска и устранение
дефектов заготовки после ее сверления, термической обработки
и правки (кривизна и разностенность отверстия, неровности и усту-
пы на поверхности отверстия, внутренние напряжения в металле).
При черновой расточке обычно снимается до 50—65% общего при-
пуска заготовки, оставляемого для термической ее обработки, что
составляет слой металла толщиной примерно от 4 до 7 мм на сто-
рону. Черновая расточка ведется на максимальных режимах реза-
ния (по скорости и подаче) с тем, чтобы снять требующуюся часть
припуска в наименьшее время и сделать канал трубы прямолиней-
ным. Однако при черновой расточке вследствие износа режущего
инструмента указанные дефекты полностью могут быть не устра-
нены.
В результате после черновой расточки канал трубы будет ко-
нусным, разностенность и кривизна его значительно уменьшатся,
но полностью не будут устранены. Для уменьшения оставшихся
164
дефектов после черновой расточки канала обычно производится по-
лучистовая обточка наружной поверхности трубы (при скрепленных
же стволах окончательная обточка внутренней трубы).
Получистовая расточка предназначается для устранения дефек-
тов, оставшихся после черновой расточки канала и получистовой
обточки наружной поверхности трубы. При получистовой расточке
разностенность трубы и кривизна ее канала должны быть полно-
стью устранены, причем канал трубы обычно получается прямым
или может иметь кривизну в допустимых пределах. Толщина сни-
маемого при получистовой расточке слоя металла одинакова по
длине трубы и по окружности ее канала, что обеспечивает нормаль-
ную работу расточной головки в продолжении всей операции. При
получистовой расточке обычно снимается припуск от 2 до 4 мм на
сторону. Получистовая расточка является обязательной операцией,
но в отдельных случаях трубы после черновой расточки могут сразу
подвергаться чистовой расточке. Исключение получистовой расточ-
ки труб возможно только при условии, что технологический процесс
сверления и термической обработки заготовок труб достаточно
хорошо освоен и упомянутые дефекты не встречаются. Иногда полу-
чистовая расточка исключается на относительно коротких трубах,
при длине трубы не более 3—4 м и диаметре канала свыше
90—100 мм.
После получистовой расточки канала трубы все же могут оста-
ваться следующие дефекты:
конусность канала на всей длине трубы до 0,2 мм,
грубые следы резца на обработанной поверхности при чистоте
поверхности не выше V 5,
кривизна и разностенность в пределах допустимых для готовой
трубы норм или несколько больше их.
Чистовая расточка имеет целью доводку канала трубы до тре-
бований заданных техническими условиями и чертежами, т. е. ка-
нал должен быть прямым и цилиндрическим (в сечениях должна
быть окружность) его поверхность должна иметь чистоту не менее
V 6. Чистовая расточка для большинства труб артиллерийских
систем является завершающей операцией механической обработки
их каналов и только трубы — поверхности каналов орудийных
стволов, рабочие цилиндры противооткатных устройств и трубы спе-
циального назначения, для которых требуется чистота поверхности
не менее или V 9, проходят специальную операцию —
полирование или хонингование. Для этих операций оставляется при-
пуск от 0,05 до 0,15 мм на сторону.
Для чистовой расточки чаще всего применяются два резца (две
режущих пластинки), один из которых, жестко закрепленный
в расточной головке, устраняет овальность, разностенность и остав-
шуюся кривизну канала, другой — плавающий (не жестко закреп-
ленный в расточной головке) создает цилиндричность канала, дово-
дит диаметр канала до требуемого размера и обеспечивает необхо-
димую чистоту поверхности.
165
Припуск для чистовой расточки обычно составляет от 0,5 до
1,5 мм на сторону.
Чистовая расточка выполняется непосредственно после получи-
сговой расточки канала трубы, а затем уже следуют расточка за-
рядной каморы, чистовая обработка трубы по наружной поверхно-
сти и другие операции. Все операции по расточке труб производятся
на специальных горизонтальных сверлильно-расточных станках
и требуют специальных приспособлений, инструмента и настройки.
Для каждого вида операции расточки необходимо учитывать марку
материала и размеры трубы, и применять наиболее выгодный ре-
жим обработки.
Для чистовой обработки каналов труб малых диаметров (до
100 мм) чистовая расточка может заменяться операцией протяги-
вания. Однако эта операция требует специальных станков и ком-
плекта протяжек.
По характеру работы обрабатывающего инструмента расточка
может выполняться по методу сжатия и по методу растяжения.
Расточкой по методу сжатия обрабатывающего инструмента
принято называть такую операцию, когда расточная головка 2 и
стебель 1 станка проталкиваются по каналу трубы 7, при этом
стебель и расточная головка испытывают сжатие, продольный
изгиб и кручение (фиг. 78).
Расточка по методу растяжения обрабатывающего инструмента
заключается в том, что расточная головка 2 и стебель станка 1 при
рабочем ходе протягиваются через канал трубы, при этом стебель
и расточная головка испытывают напряжения растяжения и круче-
ния (фиг. 79).
В производстве труб оба метода расточки глубоких отверстий
получили широкое применение.
Расточка по методу сжатия применяется для глубоких отверстий
диаметром более 80 мм при достаточной жесткости стебля станка
и расточной головки. При этом методе настройка операции, заправ-
ку расточной головки и наблюдение за ходом операции более удоб-
ны и доступны. Кроме того, стружка не попадает на корпус голов-
ки и не налипает на наружную поверхность направляющих шпонок 4
(см. фиг. 78).
Для глубоких отверстий диаметром меньше 80 мм жесткость
стебля и расточной головки при таком методе расточки будут недо-
статочны, возникнет вибрация стебля; нарушится нормальная ра-
бота режущего инструмента головки и снизится качество расточки.
При расточке по методу растяжения стебель станка и расточная
головка даже при расточке глубоких отверстий малых диаметров
(30—45 мм) работают сравнительно спокойно при незначительных
вибрациях. По этой причине трубы малых диаметров (до 80 мм)
обычно растачивают по методу растяжения. Однако заправка рас-
точной головки перед началом операции и наблюдение за ходом
операции при таком методе расточки затруднены и неудобны, так-
как все это необходимо производить со стороны патрона или специ-
ального приспособления шпиндельной бабки. Отвод стружки также
166
несколько усложняется, так как выносимая охлаждающей жидко-
стью стружка, проходит по продольным выемкам наружной поверх-
ности корпуса расточной головки, попадает на направляющие шпон-
ки и периодически нарушает При этом работу расточной головки
и отвод стружки. Эти причины ограничивают применение в произ-
водстве расточки по методу растяжения.
Фиг. 78. Схема расточки по методу сжатия.
Л-стебель станка, 2—расточная головка, 3—резец, направляющие
шпонки, 5—суппорт, 6—подшипник стебля, 7—труба.
Существенное значение при расточке глубоких отверстий имеют
виды движения обрабатываемой трубы и инструмента. В производ-
стве наиболее распространенным является способ, при котором обра-
батываемая труба совершает вращательное движение, а инструмент
продольную подачу.
Фиг. 79. Схема расточки по методу растяжения.
1—стебель станка, 2—расточная головка, 5—резец, 4—направляющие шпонки,
5—суппорт, 6—подшипник стебля.
Значительно реже применяется вращательное движение как
инструмента, так и обрабатываемого изделия, причем инструмент
кроме этого движения, имеет еще и продольную подачу. Такие виды
движения иногда применяются при расточке глубоких отверстий
малых диаметров.
Последовательность выполнения расточных операций.
Заготовка после термической обработки и правки представляет
собой трубу, которая по наружному очертанию приближается к го-
товой детали (фиг. 80, а).
167
г)
Фнг. 80. Схема последовательности
обработки наружной и внутренней
поверхностей трубы.
а—заготовка после термической обработ-
ки, б—обточка наружных поверхностей,
в—черновая расточка канала, г—получи-
стовая обточка наружных поверхностей.
Труба-заготовка поступает на токарную операцию. Базой для
установки заготовки на станке при токарной операции служит вну-
тренняя поверхность ее канала. Переходы токарной операции обра-
ботки заготовки и последовательность их выполнения показаны циф-
рами на фиг. 80, б. После обточки наружной поверхности заготовки
по переходам 7—5 производится чистовая обточка шеек 6, которые
в дальнейшем будут служить тех-
нологическими базами для ее уста-
новки на станке при черновой рас-
точке канала. Далее производится
чистовая подрезка торцов заготов-
ки с дульной 7 и с казенной 8 ее
частей, при этом оставляется при-
пуск по длине заготовки 1\ для
окончательной чистовой ее обра-
ботки на последующих операциях.
При токарной операции с заготов-
ки снимается слой металла наи-
большей возможной толщины и
одновременно удаляются остаточ-
ные напряжения, возникшие при
термической обработке. При то-
карной операции, как уже говори-
лось, труба-заготовка, освобож-
даясь от внутренних напряжений,
будет изменять свою форму (мо-
жет быть коробление), поэтому об-
точку базовых шеек 6 рекомен-
дуется производить после обработ-
ки наружной поверхности заго-
товки.
Следующей операцией механи-
ческой обработки трубы-заготовки
будет черновая расточка ее канала
(см. фиг. 80, в). Для этой опера-
ции труба устанавливается на рас-
точном станке по технологическим
базовым поверхностям-шейкам 6,
положение которых при токарной обточке заготовки определяется
с учетом ее установки в дальнейшем на расточном станке. На чер-
новой расточке, как это было указано выше, устраняются основные
дефекты канала трубы.
Следующей после черновой расточки операцией будет получисто-
вая обточка наружной поверхности трубы (см. фиг. 80, а) и подрез-
ка ее торцов в размер /. Эта операция для многих орудийных труб,
за исключением труб большей длины и труб-лейнеров (тонкостен-
ных), заменяет завершающую чистовую операцию. В этой операции
базой для установки и центрирования трубы на станке служит
внутренняя поверхность ее канала.
168
Таблица 26
Операции обработки труб
№
по
пор.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Внутренняя труба скрепленного
ствола
(</=21О+о>2 мм, /=8000 мм)
Свободный лейнер
(</=2ОЗ,2+о>2 мм)
Заготовка—сплошная поковка
Операции:
Отрезка бахромы и подрезка
торцов
Разметка и центровка торцов
Обдирка наружной поверхности
поковки
Кольцевое сверление канала диа-
метра 180 мм
Правка заготовки после термооб-
работки
Подрезка торцов и отрезка дисков
для механических испытаний метал-
ла заготовки
Черновая обточка наружной по-
верхности и обточка шеек техноло-
гических баз
Черновая расточка канала до диа-
метра 198 мм
Получнстовая и чистовая обточка
наружной поверхности на участке
скрепления труб
Скрепление трубы с кожухом
Получнстовая расточка канала до
диаметра 206 мм
Чистовая обточка наружной по-
верхности кожуха
Чистовая расточка канала до диа-
метра 209,9+°’15 мм
Расточка зарядной каморы
Технический контроль трубы
Полирование канала
Нарезка канала
Технический контроль трубы
Чистовая обработка торцовых,
резьбовых и шпоночных поверх-
ностей
Заготовка—сплошная поковка
Операции:
Отрезка бахромы и подрезка
торцов
Разметка и центровка торцов
Обдирка наружной поверхности,
поковки
Кольцевое сверление канала
диаметра 176 мм
Правка заготовки после термо-
обработки
Подрезка торцов и отрезка
дисков для механических испыта-
ний металла заготовки
Черновая обточка наружной
поверхности и обточка шеек тех-
нологических баз
Черновая расточка канала до
диаметра 194 мм
Получнстовая обточка наружной
поверхности
Получнстовая расточка канала
до диаметра 201 мм
Чистовая расточка канала до
диаметра 203,1+°’15 мм
Расточка зарядной каморы
Технический контроль трубы
Полирование канала в размер d
Нарезка канала
Технический контроль трубы
Чистовая обточка наружной по-
верхности трубы
Чистовая обработка торцовых,
резьбовых и шпоночных поверх-
ностей
Отделочные слесарные опера-
ции и технический контроль трубы
169
Далее производится получистовая, а непосредственно за ней
чистовая расточка канала трубы. На обоих этих операциях установ-
ка трубы на станке не изменяется и заменяется только расточная
головка и ее настройка. Технологической базой для установки трубы
на станке при получистовой и чистовой расточках являются ее на-
ружная поверхность,, причем обточка шеек для этой цели не произ-
водится, особенно если труба по наружной поверхности была уже
обработана окончательно.
После чистовой расточки канала растачивается зарядная камора
трубы с оставлением припуска по всему каналу для отделочной
операции — полирования канала. В отдельных случаях последней
завершающей операцией является чистовая обработка наружной
поверхности трубы. Для примера приведем основные операции ме-
ханической обработки внутренней трубы скрепленного ствола и сво-
бодного лейнера и последовательность их выполнения (табл. 26).
§ 24. НАСТРОЙКА РАСТОЧНОЙ ОПЕРАЦИИ ПРИ РАСТОЧКЕ ТРУБ
Успешное выполнение расточной операции при расточке труб
во многом зависит от подготовки и настройки этой операции. В под-
готовку и настройку расточной операции входят следующие работы:
подготовка и регулирование станка;
проверка прямолинейности и параллельности стебля станка от-
носительно направляющих его станин;
установка, центрирование и крепление трубы на станке;
установка, центрирование (относительно стебля и трубы) и креп-
ление расточной головки;
подготовка расточной головки — заточка и установка резцов
по заданному размеру, заправка направляющих шпонок на задан-
ный размер;
предварительная расточка трубы на диаметр d и глубину I для
заправки головки и подготовки торцового среза трубы (фиг. 81).
Расточный станок должен иметь плавные главное движение
и подачу, надежное и легкое управление движением, параллельные
в вертикальной и горизонтальной плоскостях направляющие стани-
ны. Биение шпинделя (барабана) коробки главного движения
должно быть в пределах заданной точности обработки (см. гл. IX).
Перед расточкой следует проверять жесткость механизмов и люне-
тов, на которых устанавливается и закрепляется труба на станке.
Стебель станка, несущий на своем конце расточную головку,
должен быть цилиндрическим и не иметь кривизны, причем его ось
должна совпадать с осью шпинделя (барабана) коробки главного
движения. При перемещении каретки стебель должен оставаться
строго параллельным направляющим станин.
Растачиваемая труба закрепляется в патроне или в специальном
приспособлении коробки главного движения и опирается на люнеты
станка. Поверхности базовых шеек трубы должны быть концентрич-
ны относительно оси шпинделя (барабана) коробки главного дви-
жения. Это обеспечивает соосность трубы и стебля.
170
Для соосности расточной головки и стебля необходимо иметь
равномерное распределение массы головки относительно оси вра-
щения, что обеспечивается при ее изготовлении, чистые (без за-
боин) направляющие поверхности и резьбу хвостовой части головки.
Незначительное отступление в соосности или непрочное крепле-
ние расточной головки на стебле снижает качество обработки кана-
ла при расточке.
Если расточная головка имеет два или три резца, то передний
резец,2 затачивается как проходной резец, а следующий за ним 3 —
как чистовой резец (фиг. 81). При этом передний резец 2 смещается
Направление подачи
* ' инструмента
Фиг. 81. Схема настройки операции для расточки глубокого цилин-
дрического отверстия.
J—заготовка, 2 и 5— резцы, 4—виит крепления резцов, 5—направляющие
шпонки, 6—корпус головки.
относительно чистового настолько, чтобы он имел глубину реза-
ния £i, равную примерно 65—70% общего припуска t за один про-
ход на сторону для данной операции, а чистовой резец 3 глубину
резания t2, равную примерно 30—35% того же припуска на сто-
рону t. Установка чистового резца должна обеспечивать получение
отверстия диаметра d заданного для данной операции, с отклоне-
нием размера этого диаметра только в плюсовую сторону, а именно
для черновой расточки до +0,2 мм, для чистовой расточки до
+ 0,1 мм. Резцы головки должны быть прочно закреплены в голов-
ке, а режущие их кромки должны быть точно установлены по центру
растачиваемого отверстия.
Наружный диаметр D направляющих-шпонок 5, прочно закреп-
ляющихся в пазах расточной головки, должен быть больше диамет-
ра отверстия d на строго определенную величину (см. фиг. 81 и 94).
Эта разность в размерах диаметров должна быть равна 1—2 мм при
черновой расточке и 0,5—1 мм при получистовой и чистовой расточ-
ке. Меньшие из приведенных пределов относятся к трубам диамет-
ром 50—100 мм, а большие пределы —к,трубам диаметром >100 мм.
171
Наружная поверхность шпонок после их закрепления в пазах
расточной головки обтачивается на станке до требующегося раз-
мера и должна быть чистой и гладкой.
Перед расточкой труба предварительно растачивается до диа-
метра d, заданного для данной операции, на глубину I— (1,0-?2,0) d,
что обеспечивает ввод в ее канал расточной головки на всю длину
направляющих ее шпонок или не менее, чем на 70% их длины. Диа-
метр d, предварительно растачиваемого отверстия, определяется
технологически в зависимости от вида расточки (черновая, получи-
стовая или чистовая), причем допуск на этот диаметр должен быть
в два раза меньше допуска на данную операцию, т. е. +0,1 мм для
черновой операции и-+0,06 мм для чистовой операции. Осевая ли-
ния (или центр торца заготовки) получаемого отверстия на всей его
длине I должна строго совпадать с осевой линией, по которой обта-
чивались базовый шейки на наружной поверхности заготовки. Кро-
ме того, это предварительное отверстие должно быть строго цилин-
дрическим, так как направление его осевой линии является направ-
лением подачи для расточной головки при расточке трубы. Центр
предварительно расточенного отверстия диаметра d на длине I мо-
жет не совпадать с центром отверстия диаметра dx уже просвер-
ленного или ранее расточенного в заготовке.
На торце трубы 1 после предварительной расточки ее на глуби-
ну /.делаются с помощью тонкого зубила насечки Б (см. фиг. 81).
По этим насечкам, имеющим вид мелких острых заусенцев, накло-
ненных в сторону вращения трубы, срезается излишнее превышение
наружного диаметра D деревянных направляющих шпонок 5 при
вводе расточной головки в полученное отверстие.
Подготовленное таким образом предварительное отверстие глу-
биной I и диаметра d служит технологической базой (в практике за-
водов его часто называют инкубатурой) для установки расточной
головки на исходную позицию и для ее направления в процессе
расточки канала трубы.
Расточная головка, закрепленная на стебле станка, вводится
в такое отверстие под действием усилия подачи при одновременном
вращении трубы. При вводе расточной головки в отверстие ее на-
правляющие шпонки 5 под действием усилия подачи будут спрессо-
ваны, при этом остающаяся незначительная разность в размерах
диаметров D и d будет устранена срезанием шпонок острыми заусе-
ницами Б на торце трубы. Если разность в диаметрах D и d будет
значительной, например, как это иногда бывает до 4—10 мм, то при
срезании поверхность шпонок получается грубой и неровной, в ре-
зультате они в значительной степени теряют свое назначение —
направлять расточную головку.
Настройка расточной операции и особенно подготовка предвари-
тельного отверстия в заготовке и подготовка расточной головки
имеют важное значение во всей расточной операции. Правильно
подготовленная расточная головка, особенно точная и чистая обточ-
ка направляющих ее шпонок на заданный размер обеспечивают
нормальные условия выполнения расточки и повышают ее качество.
172
§ 25. УСТРОЙСТВО РАСТОЧНЫХ ГОЛОВОК
Черновые и чистовые операции расточки, несмотря на различия
по условиям и режимам работы расточных головок и другим факто-
рам, имеют вместе с тем и много общего, что облегчает проектиро-
вание и использование расточных головок. Расточные головки раз-
личаются в основном в следующем:
1) количеством и расположением на них резцов — однорезцо-
вые, двухрезцовые и многорезцовые, с односторонним и двусторон-
ним расположением резцов;
2) креплением головки со стеблем станка и креплением резцов
в корпусе головки;
Фиг. 82. Двухрезцовая расточная головка с односторонним расположе-
нием резцов.
1—труба, 2 и 3—резцы, 4—винты, 5—шпонка.
3) распределением толщины снимаемой стружки между отдель-
ными резцами по глубине резания и способом дробления стружки
для отвода ее напором охлаждающей жидкости;
4) назначением головки —для черновой и чистовой операции
расточки.
На фиг. 82 показана конструкция расточной цвухрезцовой го-
ловки с односторонним расположением резцов. Корпус 6 этой го-
ловки, как и головок другого типа, изготовляется из стали средней
твердости и чаще всего делается полым. Внутренние поверхности в,
г и в корпуса служат для установки и центрирования головки на
стебле станка, а продольное отверстие в нем •— для подвода к рез-
цам охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость, проходя
по внутренним полостям стебля и головки, поступает затем по ка-
налам б к резцам 2 и 3. В передней части головки ее продольное
отверстие заканчивается конической расточкой а, являющейся тех-
нологической базой для установки головки на специальном станке
при регулировании на ней положения резцов и обточке направляю-
щих шпонок. Во время расточки трубы это отверстие закрывается
специальной резьбовой пробкой. Резцы 2 и 3 расточной головки рас-
положены в передней ее части, причем каждый из них крепится
к корпусу двумя винтами 4. В пазах по наружной поверхности кор-
173
нуса головки закреплены четыре направляющие шпонки 5, обеспе-
чивающие направление и устойчивость головки в процессе расточки
отверстия. Для облегчения головки между шпонками 5 на ее кор-
пусе сделаны четыре выемки к, которые особо важное значение име-
ют для расточных головок больших диаметров. Для соединения
расточной головки со стеблем применяется прочное крепление в виде
ленточной двух- или т^ехзаходной резьбы г, обеспечивающей, кроме
того, удобство установки и свинчивания головки со .стебля станка.
Центрирующие поверхности в и е расточйой головки и соответ-
ствующие поверхности стебля обрабатываются чаще всего по 3-му
i--------------------------------1
Фиг. 83. Двухрезцовая расточная головка с односторонним расположе-
нием резцов и конусным хвостовиком.
/—корпус головки, 2—хвостовик готовки, 3—направляющие шпонки, 4 и 5— резцы,
5 и 7—винты для крепления резцов.
классу точности скользящей посадки с наименьшим зазором около
0,05 мм, для того чтобы достаточно легко было устанавливать и сни-
мать головку со стебля и сохранять при этом их соосность (центри-
рование). Кроме того, поверхности в, г и е служат также для уста-
новки по ним оправки, при помощи которой и центровой расточки а
головка может устанавливаться на токарном станке при обточке по
наружной поверхности ее направляющих шпонок 5 и проверки по-
ложения резцов 2 и 3.
Снаружи расточная головка должна иметь чистые и гладкие по-
верхности, все грани скругляются под большими радиусами. Это
обеспечивает нормальные условия работы расточной головки, облег-
чает вымывание стружки и исключает налипание стружки на кор-
пусе головки и на направляющих шпонках, при котором возможны
глубокие царапины на поверхности трубы. Описанная расточная
головка работает по методу сжатия (проталкивания) с отводом
стружки потоком охлаждающей жидкости при давлении 3-?-5 аг
и может в одинаковой мере применяться как для черновой, так
и для чистовой расточки.
Двухрезцовая расточная головка с односторонним расположе-
нием резцов и конусным хвостовиком для соединения ее со стеблем
станка приведена на фиг. 83. Корпус головки полый имеет продоль-
174
ный б -и боковые а каналы, по которым охлаждающая жидкость
подводится к резцам и отводится вместе со стружкой. В передней
части отверстие канала б перекрывается резцами 4 и 5 и винтом 7.
Первый резец 4, снимающий наибольшую толщину стружки (около
70% толщины снимаемого слоя металла), закрепляется на корпусе
головки винтами 6 и 7, второй резец 5, ’который воспринимает зна-
чительно меньшие усилия резания, чем первый, закрепляется только
одним винтом 6. Однако крепление второго резца одним винтом
можно допускать только на расточных головках диаметра менее
80 мм. На расточных головках диаметра свыше 80 мм следует каж-
дый из резцов крепить двумя винтами. Для обеспечения прочного
и надежного закрепления резцов отверстия для них в корпусе го-
ловки следует обрабатывать наиболее точно и при необходимости
пригонять резцы по отверстиям шлифованием.
Для направления головки применяются четыре направляющих
шпонки 3 каждая длиной примерно 0,8/к — длины корпуса.
Длина корпуса головки /к для всех типов расточных головок
определяется из соотношения
/к=( 1,0—2,0)с??
где d — диаметр растачиваемого отверстия.
Меньший из этих пределов (l,0d) следует применять для расточ-
ных головок больших диаметров (б?~200 мм), больший предел —
для головок малых диаметров (б?=40 мм).
Расточная головка соединяется со стеблем станка при помощи
конического хвостовика 2 (см. фиг. 83). Такой вид соединения прост
и удобен в изготовлении и при сборке головки со стеблем станка,
он обеспечивает также правильное центрирование головки в стебле
и надежность ее крепления. При недостаточно чистых контактных
поверхностях головки и стебля и при наличии на них смазки голов-
ка будет плохо отцентрирована и будет смещаться во время рабо-
ты, что может повлечь за собой крайне нежелательные последствия
и даже браковку трубы. Для повышения надежности крепления
головки в стебле станка Иногда применяют дополнительное крепле-
ние в виде клина (см. фиг. 88 поз. 8). Затягивание такого клина
сильными ударами молотка может привести к расклепыванию*
самого клина и граней отверстия в стебле и к появлению забоин-
на поверхности стебля. Обточка на токарном станке направляющих
шпонок головки производится при установке головки на центровые
отверстия в переднем ее торце и в торце хвостовика. Конусный хво-
стовик головки /х обычно имеет длину 0,8~-1,7б?.
Общая длина I для такого типа расточных головок равна
2,1-М,4б?, причем меньший предел следует принимать для расточ-
ных головок большого диаметра, а больший предел для головок ма-
лого диаметра.
Общие габариты расточных двухрезцовых с односторонним рас-
положением резцов и конусным хвостовиком головок для различных
диаметров сведены в табл.27, из которой видно, что наличие хво-
стовика значительно увеличивает общую длину расточной головки,
175
что также является недостатком. По этой причине расточные голов-
ки с конусным хвостовиком для расточки отверстий диаметром
свыше 150 мм применяются очень редко. Наибольшее распростра-
нение получило резьбовое крепление головок в стебле станка
(см. фиг. 85 и 87).
Таблица 27
Габариты расточных двухрезцовых головок с односторонним
расположением резцов и конусным хвостовиком
(см. фиг. 83)
№ по пор. Размеры в мм и коэффициенты, характеризующие их соотношения Диаметр d растачивае- мого отверстия в мм
50 100 150 200
1 Длина размера /к Коэффициент KK~IKjd 100 2,0 160 1.6 170 1,15 200 1,0
2 Длина хвостовика Zx Коэффициент 80 1.6 130 1,30 150 1,0 160 0,8
3 Общая длина 1 Коэффициент Кч—М 230 4,6 360 3,6 405 2,7 440 2,2
Расточные головки с коническим хвостовиком, работающие по
методу сжатия (проталкивания), широко применяются для черно-
вых и чистовых операций. Однако способ крепления расточных голо-
вок с коническим хвостовиком совершенно нельзя применять для
головок, работающих по методу растяжения, даже при наличии
клина (см. фиг. 88).
Из числа многорезцовых расточных головок на фиг. 84 показана
трехрезцовая расточная головка с двусторонним расположением
резцов. Расточная головка такого типа применяется для черновой
и получистовой (предварительной) расточки отверстий диаметра
свыше 150 мм. При двустороннем расположении резцов первый ре-
зец снимает стружку толщиной около 55% толщины всего снима-
емого головкой припуска, а два других резца, расположенные на
противоположной стороне головки, снимают остальную часть при-,
пуска. При таком положении резцов усилие резания будет распре-
деляться более равномерно. Черновая расточка трехрезцовыми го-
ловками более производительна, чем двухрезцовыми головками,
так как за один проход такой головкой можно снимать слой метал-
ла толщиной до 12 мм на сторону, помимо этого, при трехрезцовой
головке получаются более мелкая стружка и повышается стойкость
резцов. Все эти преимущества трехрезцовой головки имеют суще-
ственное значение при расточке трубы длиной свыше 6000 м.
В остальном конструкция трехрезцовой головки подобна конструк-
циям уже описанных головок и достаточна ясна из фиг. 84.
176
Другой тип многорезцовой, расточной головки — 8-резцовая
расточная головка, приведен на фиг. 85. Такого типа высокопроиз-
водительные расточные головки с восемью или шестью резцами при-
меняются для черновых операций.
Фиг. 84. Трехрезцовая расточная головка с двусторонним распо-
ложением резцов.
/—обрабатываемая заготовка. 2, 3 и 4—резцы. 5—корпус головки, на-
правляющие шпонки. 7 и 5—винты крепления резцов, Л —глубина резания
первым резцом. t2 и —глубина резания вторым и третьим резцами.
Шестирезцовые головки применяются обычно для расточки от-
верстий самого малого диаметра (^=70 лиг), а головки с большим
количеством резцов для расточки отверстий больших диаметров.
Так, например, восьмирезцовые головки применяются для отвер-
Фиг. 85. Восьмирезцовая расточная головка.
1—опорный конус для резцов, 2—винты крепления резцов. 3—резцы. 4—направ-
ляющие шпонки, 5—корпус головки, 6—гайка и контргайка для регулировки
положения опорного конуса и его закрепления. В—каналы для подвода охлаж-
дающей жидкости, Е—ленточная резьба для крепления головки на стебле.
стай диаметра НО мм и больше этой величины. По конструкции
резцов, их расположению и креплению многорезцовые головки рез-
ко отличаются от одно- и двухрезцовых головок. Резцы на таких
головках круглые и калиброванные. Они расположены по окруж-
ности головки на равных расстояниях и помещаются в гнездах под
177
углом ф—120°, как это показано на фиг. 85. Резцы вставляются
в гнезда, опираются на поверхность опорного конуса 1 и закрепля-
ются каждый двумя винтами 2. Опорный конус имеет утолщение
по диаметру d^ точное пригнанное по внутренней поверхности го-
ловки. Это утолщение служит центрирующей поверхностью относи-
тельно корпуса головки. При помощи опорного конуса, гайки
и контргайки 6 можно легко регулировать размер выступающей
части резцов при первоначальной и повторной после износа заточ-
ках резцов. Конструкция резца многорезцовой головки показана на
фиг. 86. Передняя часть резца изготовляется из прутков специаль-
Фиг. 86. Резец для расточной головки, приведенной на
фиг. 85. (Сталь Р9).
ной инструментальной быстрорежущей стали, а его хвостовая
часть — из обычной углеродистой стали. Обе части резца свари-
ваются.
Размеры резцов, показанные на фиг. 86, имеют следующие зна-
чения:
для отверстия диаметра rf=70 мм, 1=68 мм и /1=48 мм;
для отверстия диаметра d= 110 мм, 1 = 75 мм и 1\ = 52 мм.
Четыре направляющих шпонки 4 многорезцовой расточной го-
ловки, расположенные на корпусе, крепятся к нему обычным для
всех расточных головок способом (см. фиг. 85). Режущие кромки
резцов должны быть расположены в одной плоскости и подача на
оборот делится на количество резцов. Для многорезцовых расточ-
ных головок рекомендуется следующий режим резания: глубина
резания или толщина снимаемого слоя металла от 5 до 10 мм, ско-
рость резания от 15 до 20 м!мин и подача от 1,0 до 2 мм на оборот.
Основные размеры многорезцовых головок приведены в табл. 28.
Резьба Е, с помощью которой многорезцовая головка соединяет-
ся со стеблем станка, — правая, прямоугольная двух- или трехзаход-
ная (для головок диаметра 70 мм, наружный диаметр резьбы 48 мм,
внутренний 40 мм; для головок диаметра 110 мм, наружный диаметр
резьбы 75 мм, внутренний 65 мм}. Охлаждающая жидкость подво-
дится по внутреннему каналу стебля станка через выемки опорного
конуса и далее через наклонные отверстия В.
178
Таблица 28
Основные размеры многорезцовых головок в Мм
(см. фиг. 85)
d rfi 1 Л h 4 ?° К ^3
70 5О+°.о5 38Л3 190 20 50 40 120 15 35Лз/Сз
110 8о+°.°б 60Л3 220 30 60 50 118 18 56Л3/С3
На фиг. 87 приведен еще один тип многорезцовой расточной го-
ловки— четырехрезцовая расточная головка с плавающей пластин-
кой 2. Резец 1 этой головки представляет собой клинообразную
Фиг. 87. Четырехрезцовая расточная головка с плавающей пластиной,
/—резцы, 2—плавающая пластина, 3—направляющие шпонки, 4—корпус голов-
ки, 5—винты крепления сборйой плавающей пластины, А—главная режущая
кромка, Б—вспомогательная режущая кромка, В—ребристая поверхность,
Г и Д—каналы для подвода охлаждающей жидкости, Л—главная режущая
кромка’ плавающей пластины.
пластину, вставляемую в гнездо корпуса с передней торцовой части
головки и крепящуюся в нем при помощи ребристой поверхности В.
При резании усилие, прилагаемое к режущей кромке резца А, по-
вышает жесткость крепления пластины в гнезде корпуса головки.
Однако, несмотря на эти особенности крепления, пластины следует
закреплять надежно и равномерным усилием, в противном случае
слабо закрепленная в гнезде корпуса головки пластина в начальный
момент расточки отверстия может сместиться и далее почти не бу-
дет принимать участия в резании. Режущие кромки резца А явля-
179
ются главными, так как снимают до 70% толщины слоя металла за
один проход; а режущие кромки Б — вспомогательными, последние
снимают до 10% припуска и калибруют отверстие, делая его по-
верхность более чистой. Для получения точного по размеру и чисто-
го канала в растачиваемой трубе головка имеет плавающую пла-
стинку 2, которая снимает за рабочий проход слой металла толщи-
ной примерно до 20% припуска. Плавающая пластинка 2 не закреп-
лена в корпусе головки 4, но точно пригоняется по отверстию в нем
так, чтобы она свободно перемещалась в радиальном направлении
и не имела бы вибраций в процессе резания. Режущая кромка К
Фиг. 88. Расточная головка с двумя пластинками.
/—винт крепления передней пластины, 2—корпус головки, 3—пластинка, жестко за-
крепленная, 4—направляющие шпонки, 5—плавающая пластинка, 6—свинтная упор-
ная гайка, 7—стебель, 8—клнн крепления головки на стебле.
передней части пластинки снимает основную часть стружки в то
время, как остальная ее часть на длине I является калибрующей
и работает, как развертка. Плавающая пластинка состоит из двух
частей, которые прочно соединяются между собой при помощи реб-
ристой поверхности и двух винтов 5. Такая конструкция крепления
пластинки позволяет регулировать ее положение по размеру диа-
метра растачиваемого отверстия и производить многократную ее
заточку после износа. Для дробления стружки на обоих боковых
режущих кромках пластинки делаются выемки (стружколомы),
расстояния между которыми различны и не совпадают на двух про-
тивоположных режущих кромках. Охлаждающая жидкость подво-
дится к резцам по внутреннему каналу через отверстия Г и по на-
клонным отверстиям Д. Для увеличения сечения выходных отвер-
стий канала Г на наружной поверхности пластинки делаются не-
большие выемки. Описанная расточная головка применяется для
получистовой и чистовой расточки. В качестве другого примера
использования в расточных головках пластин-резцов на фиг. 88 по-
казана расточная головка с двумя пластинками-резцами. Передняя
пластинка 3 этой головки прочно закрепляется в корпусе 2 вин-
180
том 1, а задняя пластинка 5 при черновой расточке отверстия за-
крепляется в корпусе неподвижно, а при получистовой и чистовой
расточке остается свободной — плавающей. Расточная головка со-
единяется со стеблем станка с помощью конического хвостовика
и клина 8. Такое соединение надежно и применяется при расточке
отверстий по методу сжатия. Для съема головки со стебля станка
необходимо вытолкнуть клин 8 и затем, свинчивая гайку 6, упира-
ющуюся в торец стебля 7, легко смещают головку относительно
стебля станка.
Крепление расточной головки со стеблем станка может также
осуществляться с помощью резьбы, как это показано на фиг. 87.
Фиг. 89. Конструкция и геометрия пластинок для расточных
головок.
а—передняя жестко закрепляемая пластинка, б—ступенчатая жестко
закрепляемая пластинка для деления глубины резания на слой.
/-—главная режущая кромка первой ступени, 2—вспомогательная
режущая кромка первой ступени. 3 и 4—главная и вспомогатеть-
ная режущие кромки второй ступени, о—режущая кромка для чи-
стовой обработки.
В этом случае головка может работать по методу растяжения, при-
чем неподвижную пластинку 2 следует располагать за сечением АА
и эту часть корпуса головки между гайкой 6 и шпонками 4 необхо-
димо будет несколько удлинить, а концевую часть корпуса с вин-
том 1 наоборот укоротить (см. фиг. 88). Крепление пластинок в го-
ловке при этом осуществляется с помощью только боковых винтов.
Данная конструкция головки применяется главным образом при
расточке отверстий малых диаметров, примерно до 75 мм. Для та-
ких отверстий применить конструкцию головки с радиальным (боко-
вым) расположением резцов, как это показано на фиг. 82—84, зна-
чительно труднее, поэтому использование вместо резцов пластинок
является более рациональным.
На фиг. 89 приведены две конструкции пластинок, применяю-
щихся в расточных головках, с геометрическими данными их заточ-
ки. Одна из этих пйастинок (см. фиг. 89, а) может применяться при
неподвижном креплении ее к корпусу головки и как плавающая,
другая (см. фиг. 89, б) является ступенчатой и работает только при
181
неподвижном — жестком креплении'к корпусу головки. В ступенча-
той пластинке: режущая кромка 1 снимает до 50% толщины слоя
металла-припуска на операцию; режущая кромка 2 является зачи-
щающей, т. е. снимает незначительный слой металла и обеспечи-
вает требуемую точность размера отверстия; режущая кромка 3
снимает до 3% припуска на операцию; режущая кромка 4 зачищает
поверхность, а режущая кромка 5 снимает тонкую стружку и обес-
печивает чистоту и требуемую точность растачиваемого отверстия,
эта кромка делается более длинной и почти не изнашивается
(см. фиг. 89,6). Таким образом, ступенчатая пластинка по существу
’ 1 з
Фиг. 90. Расточная головка с плавающей пластиной.
/—корпус головки, 2—корпус (основание) плавающей пластины, 3—резцы, жестко
закрепленные в основании, направляющие шпонки, а—центрирующее отверстие,
б—канал, подводящий охлаждающую жидкость, в и е—гладкие центрующие поверх-
ности головки, а—резьба леиточиая.
имеет три резца: черновой, получистовой и чистовой. Такая пла-
стинка хорошо дробит стружку и имеет небольшие габариты, что
и является ее основным преимуществом.
Расточная головка с плавающей пластинкой, применяемая для
чистовой расточки отверстий больших диаметров, показана на
фиг. 90. В этой головке основание 2 плавающей пластины изготов-
ляется из обычной углеродистой стали, а резцы-пластинки 3 из спе-
циальной быстрорежущей стали. Крепление пластинок 3 в основа-
нии головки осуществляется так же, как и в расточной головке на
фиг. 87.
Расточная головка с плавающей пластинкой дает чистый цилин-
дрический канал, работая по принципу развертки.
Такая головка сохраняет направление оси канала, полученного
в предшествовавшей операции, дает правильную форму в сечениях
и одинаковый размер диаметра по всей длине трубы. Однако эта
головка недостаточно производительна, поэтому в производстве
применяется ограниченно. Охлаждающая жидкость подается к пла-
стинкам по внутреннему каналу и по наклонным отверстиям б.
На фиг. 91 приведена расточная головка с роймой для чистовой
расточки, работающая по методу растяжения. Ройма представляет
182
собой сборную плавающую пластину с двумя резцами-пластинка-
ми 3 (фиг. 92). Ройма свободно вставлена в паз корпуса 2 головки.
Регулирование положения резцов по размеру диаметра растачива-
емого отверстия осуществляется при помощи клина 4 и винта 5.
Ройма сохраняет свойство плавающих пластин и, кроме того, обла-
дает следующим преимуществом перед цельными и составными
пластинами. Режущие кромки резцов роимы расположены в одном
и том же сечении по диаметру, в то время как у цельных пластин
они смещены на половину толщины пластинки, поэтому у пластинок
искажается геометрия заточки. Установку резцов роймы по размеру
диаметра растачиваемого отверстия можно производить после их
заточки. Собранная ройма по своим размерам (длине L и высоте Н)
значительно больше цельных пластин и поэтому она применяется
только для расточки отверстий диаметром свыше 55 мм, а пластин-
ки для отверстий меньших диаметров. Ройма может применяться
как одна, так и в сочетании с неподвижно закрепленной в головке
пластинкой, показанной на фиг. 88. Крепление расточной головки
с роймой в стебле 8 станка осуществляется при помощи хвостовика
с ленточной резьбой и переходной оправки 7 или непосредственно
со стеблем 8 станка без переходной оправки. Переходные оправки
позволяют использование различных по размерам головок на одном
и том же стебле станка. В практике встречается расточная головка
с роймой и конусным хвостовиком, работающая по методу сжатия
(проталкивания). Такая головка работает хуже, чем головка, ра-
ботающая по методу растяжения.
В остальном конструкция расточной головки с роймой достаточ-
но ясна из фиг. 91 и 92. В табл. 29 приведены основные размеры
роймы для описанного типа расточных головок. Следует отметить,
что режим работы расточных головок с роймой и с плавающими
пластинами несколько меньше, чем головок, описанных выше.
Таблица 29
Основные размеры роймы для расточных головок в мм
(см. фиг. 91 и 92)
Обозначение размеров Диаметр растачиваемого отверстия в мм
54—62 76—85 92—102 118—127 126—135
L 80 96 105 115 115
/±0,02 40 52 58 65 65
Я-0,025 5 6 6 7 7
//±0,05 20 22 24 30 30
б±0,02 20 30 36 48 50
Г 48 68 82 102 105
Расточная головка с односторонним расположением резца, при-
меняющаяся для черновой и получистовой расточки отверстий, по-
183
Фиг. 91. Расточная головка с роймой для чистовой расточки.
1 /—сборный корпус роймы, 2—корпус головки, 3~пластинки-резцы, 4—клин для регулирования положения резцов, 5—винт, 5—
1 направляющие шпонки, 7-переходная оправка, 8—стебель, Б—направление рабочего движения подачи, В—каналы, подводящие
I охлаждающую жидкость.
казана на фиг. 93, а. Эта головка при установке на ней плавающей
пластинки или роймы может применяться и для чистовой расточки
Фиг. 92, Ройма.
/—сборный корпус роймы, 2—винты крепления сборного корпуса,
3—резцы- пл а ст инки, 4—клнн, 5—винт установочный, 6—прокладки,
7—вннт крепления прокладок.
отверстий. На фиг. 93, б показана передняя часть двухрезцовой го-
ловки, у которой направляющие 3 укреплены на кожухе 2 и враща-
Фиг. 93. Расточные головки.
а—однорезцовая головка для получистовой расточки с односторон-
ним расположением резца, б—двухрезцовая головка с двусторонним
симметричным расположением резцов, /—корпус головки, 2—вра-
щающийся кожух со шпонками, 3, 4—ролики, 5~резцы, 6~винты.
ются вместе с изделием на роликах '4 относительно полого корпуса
головки 1. Резцы 5 закреплены относительно корпуса 1 неподвижно
болтами 6.
§ 26. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ШПОНКИ РАСТОЧНОЙ ГОЛОВКИ
Направляющие шпонки, закрепленные в корпусе расточной го-
ловки, служат ей опорой, воспринимают усилия резания и задают
направление движения расточной головки в трубе (см. фиг. 81).
185-
Направляющие шпонки благодаря способности пружинения
в своих гнездах смягчают вибрации расточной головки, возникаю-
щие при резании ею металла, и сглаживают неравномерность уси-
лий резания, особенно при черновой расточке. На фиг. 94 схематич-
но показано крепление различных направляющих шпонок в корпусе
расточной головки. Материалы, из которых изготовляются направ-
ляющие шпонки, весьма разнообразны: бронза, специальные износо-
Напраблепие вращения
*** заготовки
Фиг. 94. Направляющие шпонки расточной головки.
а—крепление шпоиок в пазах под ласточкин хвост, б—пазы крепления
шпонок прямоугольного сечеиня, в—неправильная запрессовка шпонки,
/—обрабатываемая заготовка, 2— корпус расточной головки, Я—направ-
ляющая шпонка.
устойчивые сплавы — «Сормайт», пластмассы и твердые породы
дерева (бокаут, самшит, дуб, бук и береза). Лучшим из этих мате-
риалов является бокаут, однако он применяется очень редко вслед-
ствие своей дороговизны и дефицитности. Применение бронзовых
направляющих не дает удовлетворительных результатов, так как
они плохо скользят по шероховатой (после черновой и получистовой
расточки) поверхности канала, быстро изнашиваются и образуют
зазоры между головкой и стенками канала, а при чистовой расточ-
ке, кроме того, оставляют на поверхности канала штрихи. Направ-
ляющие шпонки из специальных сплавов («Сормайт» и др.) и раз-
личных пластмасс свободны от указанных недостатков, поэтому они
находят большое применение. Однако из всех перечисленных мате-
риалов наиболее широко в направляющих шпонках используются
специальные сорта дуба, самшита и твердых пород березы.
186
Твердое дерево имеет хорошие свойства пружинения, в резуль-
тате между обрабатываемой поверхностью и шпонкой почти не по-
лучается зазоров, кроме того, хорошая прирабатываемость и сколь-
жение дерева сглаживают неравномерность динамических нагрузок
при резании.
Направляющие шпонки должны изготавливаться и закреплять-
ся в гнездах таким образом, чтобы торец рабочей поверхности шпон-
ки соприкасался с обрабатываемой поверхностью канала. В этом
случае прочность крепления шпонок в пазах головки, износоустой-
чивость и скольжение шпонки значительно повышаются.
Сечения пазов в корпусе головки для направляющих шпонок
могут быть прямоугольными или в виде ласточкиного хвоста. Для
расточных головок диаметром примерно до 100 мм целесообразно
делать пазы в виде ласточкиного хвоста с углом наклона 70°, так
как в этом случае при относительно небольших размерах В и t па-
зов крепление в них шпонок будет достаточно надежным. При рас-
точке отверстий диаметром свыше 105 мм целесообразно применять
пазы прямоугольного сечения, такие пазы проще в обработке и до-
статочно надежно обеспечивают прочность крепления шпонок.
Ширина паза В для больших головок должна быть не менее 20 мм
при достаточной его глубине t. Размеры шпонок В, t, h, Н (см.
фиг. 94, а) всегда следует подбирать соответственно конструкции
расточной головки и размера диаметра растачиваемого отверстия.
Основание шпонки, которым она входит в паз головки, необходимо
обрабатывать чисто с небольшим припуском на посадку прессова-
нием.
Направляющие шпонки запрессовываются в пазы так, чтобы
не получились зазоры А и свободные просветы С (см. фиг. 94, в).
При неточной пригонке к пазу крепление шпонки во время работы
головки ослабнет, между шпонкой и поверхностью трубы появится
зазор. В результате шпонка своего назначения направляющей го-
ловки выполнять не будет. Острые боковые грани шпонки следует
скруглять или делать на них фаски с тем, чтобы размер в был на
5—6 мм меньше размера В. В противном случае под действием со-
ставляющей силы трения Т шпонка будет скалываться. Скалывание
и образование бахромы ослабляет шпонку, способствует налипанию
на ней стружки и затрудняет вымывание стружки охлаждающей
жидкостью. Кроме того, стружка, попадая на наружную поверхность
шпонки, царапает и повреждает поверхность трубы и нарушает
действие шпонки как направляющей головки.
По наружной поверхности шпонку следует обрабатывать чисто
на токарном станке с увеличением размера ее диаметра относи-
тельно диаметра растачиваемого отверстия на 1—2 мм, причем
большая разность применяется для головок больших диаметров.
При применении шпонок из специальных сплавов или пластмасс
под шпонку подкладывается тонкая резина для повышения ее пру-
жинения. Шпонки прямоугольного сечения можно использовать по-
вторно, подкладывая в пазы головки тонкие пластинки.
187
§ 27. РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ
Режим резания при расточке трубы является наиболее ответ-
ственной частью всего технологического процесса ее механической
обработки.
При установлении режима резания следует учитывать механи-
ческие свойства металла обрабатываемой трубы, длину трубы
и размер диаметра растачиваемого отверстия, конструкцию расточ-
ной головки, марку материала резцов, требования точности разме-
ров и чистоты поверхности растачиваемого отверстия и машинное
время, затрачиваемое на операцию, которое должно быть возможно
меньшим. Кроме этих перечисленных факторов, необходимо учиты-
вать и другие, подробно изложенные выше, например: тип станка
и приспособления, производственный опыт завода и др.
Для черновых и получистовых операций расточки обычно допу-
скаются значительно большие режимы резания, чем для чистовых
операций. Вместе с тем во всех операциях расточки необходимо
учитывать стойкость резца и его износ, так как операция должна
выполняться непрерывно на^ всю глубину расточки. Смена резцов
и остановка станка при расточке может привести к нежелательным
результатам, а иногда и к браку трубы.
Если при черновой расточке первый резец расточной головки
будет изношен более чем на 1 лш, то на второй резец нагрузка силь-
но возрастает, он быстрее будет изнашиваться. В результате износа
второго резца труба будет иметь конусность. По этим причинам
нельзя допускать износ переднего резца свыше 1 мм и тем более
износ второго реЗца, что устанавливается только по опыту производ-
ства.
При получистовой расточке износ переднего резца не должен
быть более 0,3—0,4 мм для того, чтобы второй резец работал в срав-
нительно нормальных условиях.
На получистовой операции расточки труб большой длины край-
не нежелательно иметь один резец с жестким креплением, целесо-
образнее иметь двухрезцовую головку.
Износ резцов при чистовой расточке должен быть в самых мини-
мальных пределах, а именно для первого резца не более 0,12 мм,
для второго резца чаще всего плавающая пластина или ройма не
более 0,04—0,06 мм за один рабочий проход.
Примерные режимы резания, в которых учтены опыт производ-
ства и результаты научно-технических исследований механической
обработки труб специального назначения (орудийные трубы, трубы
нефтяной промышленности и т. п.), приведены в табл. 30—33.
При черновой и получистовой расточках труб наиболее широко
применяются двухрезцовые головки с односторонним р асположе-
нием резцов, обеспечивающие наибольшую прямолинейность рас-
тачиваемого отверстия. Скорость резания при черновой расточке
этими головками труб из стали Оь = 75—80 кг/мм2, резцами Р18
16—20 м/мин с подачей 0,4—0,6 мм на оборот.
Для черновой расточки труб наиболее производительными яв-
ляются многорезцовые головки с круглыми резцами. Для таких го-
188
Таблица 30
Режимы резания при черновой н получистовой расточке труб
двухрезцовой головкой с односторонним расположением резцов
Диаметр растачива- емого от- верстия мм Глу- бина реза- ния мм Механические свойства металла обрабатываемой трубы
65-—75 кг {мм2 зй=85—100 кг {мм2 з&=100 -115 KZjMM2
р м\мин п об/мин $0 ММ,об м]мин п об/мин *0 мм; об м]ман п об/мин So мм}об
100 22,5 71,7 0,4 18,5 59 0,35 14,5 46 0,35
150 5 21,5 45,7 0,55 18,0 40 0,45 14,0 30 0,45
200 20,5 32,6 0,60 17,0 27,3 0,50 13,6 22 0,50
250 20,0 26,6 0,62 16,6 21,2 0,52 12,3 15 0,52
100 20,0 63,6 0,35 17,5 58 0,3 12,5 40 0,3
150 10 18,4 40,0 0,40 17,0 37 0,4 11,5 25 0,4
200 18,0 28,6 0,45 16,3 26 0,45 10,0 16 0,45
250 18,0 23 0,5 16,0 20,4 0,48 9,6 12 0,48
Примечание. Резцы
Длина трубы до 5 м. Труба
из стали Р18, стойкость резцов 4—5 час.
вращается, а расточная головка имеет подачу.
Таблица 31
Режимы резания при черновой и получистовой расточке труб
для различных расточных головок
(Материал трубы а$ = 85—100 кг] мм2. Длина трубы до 5 -и)
№ по пор. Наименование расточной головки Диаметр растачива- емого от- верстия м м Материал резцов t мм so мм\об V м-мин.
1 Двухрезцовая го- ловка с односторон- ним расположением резцов 118 Р18 6 0,50 18,5
2 Шестирезцовая расточная головка с круглыми резцами 150 Р18 6,5 1,3 18,0
3 Двухрезцовая го- ловка с односто- ронним расположе- нием резцов 118 Твердый сплав 6,0 0,5 75,0
ловок при расточке труб больших диаметров скорость резания сле-
дует несколько уменьшать, а подачу увеличивать до 0,8 мм-^-1^2 мм.
При расточке труб большой длины свыше 6000 м режим резания
189
Таблица 32
Режимы резания при чистовой расточке труб двухрезцовой головкой
с односторонним расположением резцов
(Материал резца Р18. Длина трубы до 5 м)
Диаметр растачива- Глу- бина Механические свойства металла обрабатываемой трубы
—70—80 кг/мл/2 90—100 кг] мм2 0^=100—130 кг]мм~
емого от- верстия реза- ния л ^0 л V л ^0
мм м м м\мин об/мии мм[об м/мин об/мин MMjo6 MjMUH об/мии лслс/об'
НО 0,75 18,6 59 0,6 15,6 50 0,5 12,0 38 0,5
200 1,25 17,7 28,2 0,7 14,3 22,4 0,6 10,8 17,0 0,6
400 2,0 16,6 13,2 1,0 13,0 10,4 0,9 10,0 8,0 0,9
500 2,5 12,8 8,2 1,2 12,0 8,0 1,0 8,5 5,4 1,0
Таблица 33
Режимы резания при чистовой расточке труб для различных расточных
головок
(Материал трубы 85—100 кг) мм2, длина трубы до 5 м)
№ по пор. Наименование расточной головки Диаметр растачива- емого от- верстия мм Мате- риал резцов t мм $0 мм\об v MfMUH
1 ДЦухрезцовая голов- ка с односторонним расположением резцов 112 Р18 1,6 0,5 18,5
2 Плавающая ройма 85 Р18 1,0 1,2 12,5
3 Плавающая ройма, резцы твердых сплавов 85 спец. 0,5 2,5 110
следует уменьшать так, чтобы стойкость резца была удовлетвори-
тельной на всю длину растачиваемой трубы. Уменьшение следует
делать на 10—20%. Режимы резания при чистовых расточках
труб с применением в головках плавающих пластин или роймы
должны быть более низкими, а именно скорость резания до
12,5 м/мин, подача до 1 -н 1,5 мм и глубина резания 0,3—0,6 мм.
Режим резания и качество поверхности растачиваемого отвер-
стия во многом зависят от способа охлаждение резцов и отвода
стружки. Охлаждающей жидкостью чаще всего служит 5 или 10%
раствора эмульсола или сульфофрезола. В отдельных случаях для
чистовой расточки применяют минеральное масло с примесью керо-
сина.
Величина расхода охлаждающей жидкости зависит от способа
обработки трубы (черновая или чистовая расточка), размера диа-
190
метра растачиваемого отверстия и режима резания. Обычно для
предварительной получистовой расточки отверстий диаметром
100—120 мм следует жидкость подавать под давление 4-?-5 ат при
расходе до 70 л/мин. При больших диаметрах и больших длинах
труб расход охлаждающей жидкости следует увеличивать.
§ 28. ДЕФЕКТЫ, ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ ПРИ РАСТОЧКЕ ТРУБ
Отклонения действительных размеров обработанной трубы, пре-
вышающие пределы заданных по ним допусков, принято называть
дефектами механической ее обработки. В одном случае дефекты
трубы могут быть устранены последующей операцией, (например,
полирование) ее обработки; в другом случае труба с дефектами по
техническим условиям может быть допущена в эксплуатацию, но
качество ее будет несколько понижено и в третьем случае дефекты
могут быть настолько значительны, что труба бракуется.
При расточке труб большой длины характерными дефектами
являются:
конусность канала,
разностенность,
кривизна канала,
эллиптичность сечения,
грубая поверхность обработки (штрихи, царапины).
Конусность канала трубы возникает в результате износа в про-
цессе расточки резцов и направляющих шпонок расточной головки.
Наибольшая конусность канала трубы наблюдается при черновой
расточке, причем на 30—40% растачиваемых труб она достигает
максимальных величин, приведенных в табл. 34.
Таблица 34
Конусность канала трубы, получающаяся при черновой расточке почти
на 30% всех обрабатываемых труб
Диаметр растачиваемого отверстия в мм 85-120 100—180 150—250
Глубина расточки в мм 3000—4000 4500—5500 свыше 6000
Конусность в мм 1,0 1,3 1,6
Из данных таблицы видно, что с увеличением глубины расточки
конусность канала возрастает. Размер диаметра растачиваемого
отверстия на конусность канала практически влияния не оказывает.
Практика пройзводства показывает, что при получистовой рас-
точке трубы конусность ее канала уменьшается в три раза, а при
чистовой расточке она обычно не превышает уже 0,05—0,10 мм
и легко устраняется полированием или хонингованием.
Разностенность труб представляет очень серьезный дефект про-
изводства и может служить причиной браковки трубы. Если разно-
191
стенность не понижает прочности трубы и при этом канал ее будет
прямолинейным, то обычно с таким дефектом труба допускается
в эксплуатацию. Причиной разностенности трубы является увод
в процессе расточки головки от заданного ей направления. Увод
расточной головки получается вследствие не одинаковой толщины
снимаемой ею стружки, что почти всегда бывает при черновой рас-
точке и в некоторой степени при получистовой расточке труб. Напри-
мер, если при предварительном сплошном или кольцевом сверлении
отверстия труба получила кривизну и разностенность, то, как пра-
вило, при последующей ее расточке толщина снимаемого слоя по
окружности и длине трубы будет неодинаковой.
Как уже говорилось ранее, основными причинами кривизны
и разностенности трубы являются: увод расточной головки, уступы
на поверхности канала, полученные при сплошном или кольцевом
сверлении, и остаточные внутренние напряжения в стенках трубы,
возникшие при ее термической обработке. Эти дефекты последова-
тельно устраняются при черновой и получистовой расточках. Одна-
ко, когда настройка расточных операций выполняется недостаточно
точно, то кривизна и разностенность труб могут еще быть и после
черновой и получистовой операций расточки, но величины этих де-
фектов обычно не превышают допустимых пределов.
Эллиптичность или овальность отверстия может возникнуть
в результате неоднородности материала трубы или неправильной
обточки установочных базовых шеек по наружной поверхности тру-
бы. Величины этих дефектов обычно незначительны и в производ-
стве такие дефекты наблюдаются очень редко.
Отдельные штрихи и царапины на поверхности канала трубы,
получаемые при чистовой расточке, могут быть такой глубины, что
их не удается вывести полированием или хонингованием. Причиной
этих дефектов является налипание на поверхности направляющих
шпонок мелких кусочков стружки, которые после деформирования
обычно имеют высокую твердость. Износ и затупление режущей
кромки чистовых резцов также могут оставлять штрихи на поверх-
ности канала трубы. Повреждений поверхности канала трубы можно
избежать при нормальном вымывании стружки потоком охлаждаю-
щей жидкости, применением рационального режима резания и хо-
рошей подготовкой расточной головки, особенно ее чистовых резцов
и направляющих шпонок.
Глава VIII
РАСТОЧКА ГЛУБОКИХ КОНИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИИ
§ 29. ТРУБЫ С КОНИЧЕСКИМИ КАНАЛАМИ
Трубы с каналами переменного по длине сечения применяются
для стволов артиллерийских орудий.
Конические отверстия (каналы) с постоянной конусностью на
всей длине трубы обычно имеют конусность в пределах от 0,002 до
0,004. Конусность канала k определяется по следующей формуле
(фиг. 95):
k=-'~d2 ==2tga, (30)
где rfj и ^—соответственно наибольший и наименьший диамет-
ры конического канала;
Z—длина конического канала;
a—угол уклона конуса.
Если конусность канала k = 0,002-^0,004, то диаметр dx будет
больше диаметра d2 на 2 или 4 мм на длине канала в один метр.
Наружные трубы — оболочки с коническими каналами постоянной
конусности и внутренние
трубы-лейнеры или сво-
бодные трубы с постоян-
ной конусностью по на-
ружной поверхности при-
меняются для орудийных
стволов. Длина труб с ко-
ническими каналами на
практике достигает 2500—
5500 'мм, а иногда и более
последнего из этих разме-
ров. Трубы с коническими
каналами постоянной ко-
нусности более просты в
изготовлении, чем трубы
с коническими каналами
непостоянной конусности,
Т777777Л 7''
-------- L--------X---------- ------------
6)
Фиг. 95, Схема расточки конических каналов.
а—канал трубы с одним конусным участком, б—
канал трубы с двумя конусными участками.
193
хотя и более сложны в изготовлении по сравнению с цилиндриче-
скими трубами. Трубы же, каналы которых имеют цилиндрический
и конический участки, более сложны в изготовлении, чем трубы
с коническими каналами постоянной конусности.
При длине свыше 6000 мм трубы чаще всего имеют два кониче-
ских участка одинаковой конусности (см. фиг. 95, б). Эти участки
разделяются небольшим уступом, который одновременно является
упором крепления лейнера, не допускающим продольного его сме-
щения в оболочке. Трубы с двумя коническими каналами применя-
ются чаще всего для орудийных лейнированных стволов большой
длины.
Зарядные каморы орудий также представляют собой трубы,
с коническими каналами длиной 500—2500 мм (см. фиг. 106—108).
Конусность зарядных камор и их размеры подробно изложены
выше.
Технические требования на обработку труб с коническими ка-
налами в основном те я?е, что и для цилиндрических труб. Однако
выполнение этих требований при конической расточке глубоких от-
верстий представляет большие трудности вследствие необходимо-
сти выдерживания заданной конусности.
Перед расточкой конического канала труба должна пройти сле-
дующие операции механической обработки: черновую и получисто-
вую обточку наружной поверхности с оставлением на ней припуска
только для чистовой окончательной обточки, получистовую цилин-
дрическую расточку канала. Учитывая, что поверхность цилиндри-
ческого канала служит технологической базой для дальнейшей ко-
нической его расточки, цилиндрический канал должен быть прямым,
не иметь разностенности и овальности.
При конической расточке канала наименьший припуск fmin на
сторону определяется из выражения (см. фиг. 95).
(31)
а наибольший припуск на сторону с учетом формулы (30) из
соотношения
+ (32)
где d—диаметр цилиндрического канала трубы с припуском
для конической его расточки;
A=2tg а —конусность канала.
Для расточки конических отверстий труб припуск /min задается
по соображениям технологической возможности обработки такого
отверстия и обычно в практике производства величина этого припу-
ска равна 0,8—1,6 мм. Задавшись припуском £min можно при изве-
стных размерах трубы определить по формуле (32) необходимый
наибольший припуск для расточки ее конического канала. На-
194
пример, длина трубы /=5500 мм, конусность ее канала А=0,004
И ^mln = 1>2- ТО
^ах=- + и=-2г22^ + 1,2 = 12,2 мм.
При расточке канала трубы снимать за один проход слой метал-
ла толщиной в 12,2 мм представляет большие трудности, так как
в результате большой нагрузки резец будет быстро изнашиваться
и требования точности и чистоты поверхнотси канала не будут вы-
полнены.
По этим соображениям, если припуск /тах>5 мм, то коническую
расточку канала трубы следует производить за два или несколько
проходов с тем, чтобы наибольшая толщина срезаемого слоя метал-
ла за один проход не превышала 5 мм. В этом случае общий при-
пуск под коническую расточку распределяется примерно так, как
это показано на фиг. 95, а.
При этом первые рабочие проходы при срезании слоя толщиной
t\ и tz на участках длиной и lz следует производить при более вы-
соких режимах резания, а последний чистовой проход при срезании
припуска толщиной /з нужно производить на таком режиме реза-
ния, чтобы можно было удовлетворить требования точности и чи-
стоты поверхности получаемого отверстия. Толщина последнего сни-
маемого слоя металла /з не должна быть более 1,5 мм, т. е. она
должна быть близкой к припуску £min.
Иногда расточка конического канала трубы производится после-
довательно растачиванием за несколько проходов сначала цилин-
дрических участков, расположенных уступами (ступенями) на дли-
не /ь 12 и /з, а затем на последнем проходе растачиванием на конус
по всей длине канала трубы I (фиг. 96, а).
Такой ступенчатый способ расточки конических каналов имеет
следующие существенные недостатки: для каждого прохода необ-
ходима самостоятельная технологическая подготовка, как для от-
дельной операции; на последнем чистовом проходе толщина снима-
емого слоя Металла не будет одинаковой и, условия резания будут
значительно хуже, чем по схеме, изображенной на фиг. 95; общее
время, затрачиваемое на расточку канала, будет также значитель-
но большим, чем по схеме фиг. 95. Способ ступенчатой расточки
можно применять, если канал трубы имеет цилиндрический участок
на длине 1б (см. фиг. 96, б) и конический на длине /к. Наружная по-
верхность трубы может также состоять из цилиндрического участка
/а и конического /д (см. фиг. 96).
Расточка конических каналов всегда начинается с той его сторог
ны, которая имеет больший размер диаметра, и заканчивается на
стороне, имеющей меньший диаметр. Стебель станка при расточке
конических каналов должен работать по методу растяжения, чем
обеспечиваются лучшие условия процесса резания.
Если после расточки конических отверстий необходимо их раз-
вертывание или полирование, для этих операций следует оставлять
195
припуск, величина которого определяется в зависимости от разме-
ров канала трубы и требуемой точности его обработки, например,
для развертывания отверстия припуск на сторону не должен быть
более 0,3 мм, а для полирования или хонингования — не более
Фиг. 96. Схема ступенчатой расточки конических каналов.
а—канал трубы с постоянной конусностью,, б—канал трубы с ци-
линдрическим и коническим участками.
0,1 мм. При установке резцов для последнего чистового прохода
при расточке конических каналов эти припуски необходимо учиты-
вать.
§ 30. ИНСТРУМЕНТ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Для расточки глубоких конических отверстий применяются при-
боры и приспособления различной конструкции. Рассмотрим наи-
более типичные из них для артиллерийского производства.
Приспособление с копиром
Наиболее простым устройством, применяющимся при расточке
конических каналов, является приспособление с копиром (фиг. 97).
Стальной цилиндр (копир) 2 приспособления имеет продольный
паз Г-образного сечения, основание которого образует конус с укло-
ном 0,0017, что обеспечивает получение конического отверстия ко-
нусностью 0,0034. Конусность основания паза копира задается
с учетом получения требуемой конусности конического канала.
На передний конец копира 2 навинчивается наконечник /, который
возможно точнее пригоняется к нему. Этот наконечник имеет цен-
тральное отверстие Ц, такое же отверстие имеет и копир с противо-
положной стороны. Оба эти отверстия являются технологическими
базами для центрирования и установки приспособления на станке.
По пазу копира 2 могут свободно перемещаться колодка 4
с резцом 5 и тяга 12. Колодка 4 резца пригоняется по пазу копира
196
так, чтобы она и резец в процессе резания представляли достаточно
жесткую систему, которая не имела бы вибраций. Резец 5 закреп-
ляется в колодке двумя винтами 7 и дополнительно упорными план-
ками, которые скрепляются с колодкой винтами и гладкими шпиль-
ками 8.
Под резец 5 устанавливается клин 6, перемещая который с по-
мощью винта 3 можно установить резец в требуемое положение.
Фиг. 97. Приспособление с пазовым копиром для расточки конических каналов,
/—наконечник, 2—копир, 3—винт, 4—колодка, 5—резец, 6—клин, 7—винт, S—шпильки, 9-на*
правляющее кольцо, 10—винт, II—сухарный замок, 12—тяга, 13—шпилька, 14—направляющая
шпонка, 15—накладка, 16—желоб.
Благодаря такому устройству резец можно многократно затачивать
и устанавливать на исходный размер п0и расточке канала.
Колодка 4 скреплена с тягой 12 с помощью сухарного замка 11
и винта 10, Противоположный конец тяги 12 закрепляется в по-
движной каретке суппорта станка и фиксируется шпилькой 13,
На цилиндрическую поверхность копира 2 свободно надевается на-
правляющее кольцо 9 с четырьмя закрепленными на нем направля-
ющими шпонками 14. Кольцо 9 пригоняется по цилиндрической
поверхности копира так, чтобы оно свободно перемещалось на ней,
причем зазор не должен быть более 0,05 мм на размер диаметра,
размер наружного диаметра кольца 9 по направляющим шпон-
кам 14 должен точно соответствовать размеру диаметра канала,
197
подготовленного к конической расточке. После сборки приспособле-
ния бронзовая колодка 4 с резцом 5, направляющее кольцо 9 со
шпонками 14, закрепленное на хвостовике 4 колодки, и тяга 12 со-
ставляет одно целое, причем колодка может свободно перемещаться
по пазу копира, а кольцо — по его наружной цилиндрической по-
верхности.
В процессе расточки отверстия направляющее кольцо 9 является
опорной поверхностью для копира 2. Направляющие шпонкн 14
воспринимают усилия резания, действующие на копир, поэтому ко-
Iffn
lit
s
7
3
Колодка с *
резцом
Фиг. 98. Схема установки ва станке заготовки
и приспособления для расточки конических ка-
налов, приведенвого на фиг. 97.
1—планшайба станка, 2—центр шпинделя, 5—цилиндр
с пазовым копиром, 4—кулаки, 5—заготовка, 6—рама,
7—выемка для удобства заправки колодки с рез>
цами.
пир не будет прогибаться
и его вибрации умень-
шатся.
Копир имеет вырез В,
который позволяет уста-
навливать колодку с рез-
цом с наружной стороны
копира или устанавливать
резец на требуемый раз-
мер непосредственно на
станке (см. фиг. 97 и 98).
Собранное приспособ-
ление вставляется в под-
готовленную для расточки
трубу 5 так, что его конец
выступает из нее (см.
фиг. 98). После этого тру-
ба 5 концом с приспособ-
лением для расточки уста-
навливается в приспособ-
лении 6 с помощью кулач-
ков 4, а противоположным концом—в люнете станка. Далее копир 3
одним своим концом устанавливается на центр 2 передней бабки 1
станка, а противоположным концом жестко закрепляется в специ-
альном люнете. Копир 3, отцентрированный относительно направ-
ляющих станин и оси шпинделя станка, жестко закрепляется и при
расточке остается неподвижным.
После установки копира производится центрирование и окон-
чательная установка относительно его наружной
бы 5. При расточке труба 5 получает вращение от
станка в то время, как шпиндель передней бабки
неподвижными. Тяга 12, закрепленная в каретке
с колодкой 4 и резцом 5 совершают продольное
пазу копира (см. фиг. 97). Охлаждающая жидкость подводится
к резцу 5 по продольному каналу К в тяге 12 и по наклонному ка-
налу 16.
Существенным недостатком описанного приспособления является
сложность технологического процесса изготовления его копира. Паз
в копире фрезеруется после предварительной его обточки и терми-
ческой обработки (закалки и отпуска), благодаря чему копир в ре-
поверхности тру-
главной передачи
и копир остаются
суппорта, вместе
перемещение по
198
зультате остаточных напряжений деформируется. Для устранения
деформаций копир проходит многократную механическую обработ-
ку, его наружная поверхность и паз шлифуются. Копир обычно на
1,2 м длиннее растачиваемой трубы, его наружный диаметр меньше
внутреннего диаметра канала на 25—35 мм. На фиг. 97 длина и на-
ружный диаметр копира даны для растачиваемой трубы длиной
4000 мм при диаметре канала 112 мм. Копир должен обладать до-
статочной жесткостью для сохранения точности его наружного кон-
тура и формы Г-образного паза.
Фиг. 99. Многолезвийный резец-пластинка.
При износе направляющих шпонок 14 во время расточки канала
трубы между ними и поверхностью канала образуется зазор, кото-
рый влечет за собой возможность увеличения амплитуды вибрации
копира и его прогиба. В результате при расточке канала не будет
выдержана заданная его конусность и ухудшится чистота его по-
верхности. Описанное приспособление может быть использовано
только для расточки каналов труб с постоянной по ее длине конус-
ности, что ограничивает использование приспособления. Расточный
резец для приспособления с пазовым копиром показан на фиг. 99.
Он представляет собой многолезвийную пластинку из быстрорежу-
щей стали Р18 или Р9.
На режущей кромке такой пластинки имеются фигурные выем-
ки, которые образуют пять самостоятельных зубцов (резцов).
Передний зуб снимает наибольшую часть припуска, всегда изнащи-
вается сильнее, чем остальные, и делается более прочным и более
длинным. Последний зуб снимает наименьшую часть припуска
и должен обеспечивать требуемую точность обработки и чистоту
поверхности канала трубы. Этот зуб не должен изнашиваться, при-
чем его режущая кромка в два раза длиннее режущей кромки
переднего зуба. Многолезвийный резец подобной конструкции хо-
рошо себя зарекомендовал на практической работе.
199
Приспособление для конической расточки труб
(фиг. 100)
Для расточки конических отверстий любой конусности в трубах
длиной до 10 м применяется приспособление, показанное на
фиг. 100 и 101. Приспособление состоит из головки 3, стебля 15
станка, внутренней тяги 14 и механизмов червячной и реечной пере-
дачи. Головка 3 полая изготовлена из стали средней твердости, ее
внутренняя поверхность обработана по 3-му классу точности, а на-
ружные поверхности сопрягаемых с нею деталей обработаны по
2-му классу ходовой посадки. В прямоугольном окне головки раз-
15
13
_.5Ц1
Ю 11 12
3 Н
3 4 5 6 7 3 9
т
10Z50(L)
Фиг. 100, Приспособление для расточки ко-
нических каналов.
7—крышка, 2 и 72—направляющие цилиндры
клина, 5—корпус головки приспособления, 4—ко*
лодки, 5 и £—резцы, 7—винт крепления резцов,
5—клин, 9—колодки, 10—деревянные направляю-
щие, 77—винты, 13—гайка крепления , колодок, 14—
внутренняя тяга, 15—стебель, 16—прокладка.
Сечение
по АЗ
мещены колодки 4 с резцами 5 и 6. Эти колодки пригоняются в окне
возможно точнее, но так, чтобы они могли свободно перемещаться
в радиальном направлении. На наружной поверхности головки
имеется четыре паза, в которых при помощи гайки 13 закреплены
колодки 9 с деревянными направляющими 10, Хвостовая часть го-
ловки соединяется со стеблем 15 станка с помощью резьбового со-
единения, а передняя ее часть закрывается крышкой 1.
Колодки 4 с резцами посажены на конусную поверхность кли-
на 8. Между колодками и клином имеются бронзовые прокладки 16,
поверхности которых пригоняются по конусной поверхности клина.
При перемещении клина 8 влево (по чертежу) колодки 4 с резца-
ми можно установить на наибольший диаметр d\ растачивае-
мого отверстия, а при перемещении его вправо (рабочий
ход) диаметр растачиваемого отверстия будет уменьшаться до диа-
метра d%, JXrk создания достаточной жесткости крепления колодок
и резцов клин 8 имеет две направляющих опорных втулки 2 и 12,
закрепленных винтами.
200
Для* посадки колодок с резцами на направляющие поверхности-
клина или для съемки их необходимо клин сместить в крайнее ле-
вое положение, чтобы колодки сошли с направляющих клина
на участок длиной I, причем длина этого I участка должна быть
больше длины колодок 1\. Клин 8 соединен при помощи резь-
бы и шпильки с внутренней тягой 14, которая проходит в полости
стебля 15 и может перемещаться в ней, чем и обеспечивается пере-
мещение клина.
Фиг. 101. Механизм продольного смещения тяги и клина относительно при-
способления для расточки конических каналов, приведенного на фиг. 100.
14—тяга, 15—стебель, 17—стопорный винт, 18—муфта, 19—винт, скрепленный с тягой.
20—червячная шестерня, 21—крышка, 22—червячный валик, 23—муфта, 24—реечная ше-
стерня, 25—шпонка, 26—рейка.
Тяга 14 другим своим концом соединена на резьбе и шпильке
с винтом 19, имеющим наружную ленточную резьбу (фиг. 101).
Стебель 15 прочно соединен с корпусом муфты 18, которая за-
крепляется в подвижной каретке суппорта 27 станка (фиг. 102).
Муфта 18 одновременно служит и корпусом для сборки червячной
пары 20 и 22 (см. фиг. 101).
Растачиваемая труба 32 устанавливается на станке в корпусе
планшайбы 30 главного движения и на люнете 31 (см. фиг. 102).
После установки трубы в ее канал вставляется стебель станка, на
конце которого закрепляется расточная головка 33, указанная на
фиг. 100. При такой установке приспособления расточка кониче-
ского отверстия начинается с большего по размеру диаметра и за-
канчивается на меньшем диаметре, при этом стебель станка будет
работать на растяжение.
201
202
670 -
7777777777777777777777771
10
19
Разрез по рг ™
27
23
26
Направление повачи стебля
Фиг. 102. Схема установки трубы на
станке при расточке в ней конического
канала с помощью приспособления, при-
веденного на фиг. 100.
/fr—стебель, 18—муфта, 19—винт внутренней тягн, 23—валнк муфты, 24—реечная шестерня, 26—рейка, 27—наметка подвиж-
ной каретки суппорта, 28—станнна станка, 2Р—люнет, 30--планшайба шпиндельной бабкн, 5/—люнет, 32—заготовка-труба,
33—расточная головка приспособления.
При расточке заготовка совершает вращательное движение,
а подвижная каретка суппорта 27 со стеблем 15, расточная голов-
ка 33 и муфта 18 имеют поступательное движение подачи в направ-
лении стрелки Е. При продольном .перемещении каретки 27, муф*
ты 18 и стебля 15 цилиндрическая шестерня 24, находящаяся в за-
цеплении с неподвижной рейкой 26 станка, обкатываясь по рейке,
будет совершать вращательное движение. Вращение цилиндриче-
ской шестерни 24 благодаря шпонке 25 будет передаваться муф-
те 23, а следовательно, и червячному валику 22, так как последний
соединен с муфтой при помощи шпонки (см. фиг. 101). Вращатель-
ное движение от червячного валика 22 передается червячной
шестерне 20, которая навинчена на винт 19, имеющий ходовую лен-
точную резьбу. Вращательное движение шестерни 20 будет пре-
образовано в поступательное движение винта 19, так как шестер-
ня 20 не может перемещаться в продольном направлении, имея
ограничения в виде муфты 18 и крышки 21.
Таким образом, при продольном перемещении каретки суппор-
та 27 и стебля 15 по направляющим станинам станка внутренняя
тяга 14 будет перемещаться вместе со стеблем и, кроме того, будет
иметь возможность продольного перемещения относительно стебля
благодаря вращательному движению червячной шестерни 20
(см. фиг. 101 и 102). Одновременно с продольным движением
тяги 14 клин 8 будет перемещаться относительно головки 3,
при этом колодки 4 с резцами 5 и 6 получают возможность переме-
щаться в радиальном направлении, плотно прилегая к опорным по-
верхностям клина 8 (см. фиг. 100). В результате диаметр растачи-
ваемого отверстия буд^т все время уменьшаться и в конце расточки
будет равен диаметру d2. По выходе расточной головки из трубы ее
резцы займут положение, близкое к указанному на фиг. 100.
В описанном приспособлении конусность растачиваемого канала
трубы определяется передаточным числом кинематической цепи от
цилиндрической реечной шестерни 24 до винта 19 тяги 14 и конус-
ностью клина 8. Если известны характеристики цилиндрической
шестерни 24 (число зубцов z=18 и модуль т = 3), червячного вали-
ка 22 (четырехзаходный модуль т = 4 и шаг t = 20,26 мм) и чер-
вячной шестерни 20 (число зубцов z=44 и модуль т=4 мм)
станка, а также шаг ленточной резьбы винта 19 и уклон конуса
клина 8 приспособления, то легко определить общее передаточное
число между продольным перемещением стебля 15 с расточной го-
ловкой и радиальным перемещением колодок 4 с резцами. Для
любой другой величины конусности растачиваемого отверстия мож-
но выбрать такие сменные детали, которые проще в изготовлении:
например, цилиндрическую шестерню 24, винт 19 и шестерню 20,
которую целесообразно иметь со сменной внутренней ступицей.
Подвод к резцам охлаждающей жидкости в приспособлении
производится через полость между стеблем 15 и внутренней тягой
14. Расточка конических труб с помощью описанного приспособле-
ния производится за один рабочий проход, при этом направление
движения головки обеспечивается цилиндрической поверхностью
203
канала. При расточке канала первые два резца должны снимать
стружку толщиной до 80% толщины снимаемого слоя металла,
а два последних чистовых резца — меньшую толщину слоя металла,
обеспечивая требуемую точность и чистоту поверхности конического
канала.
Приспособление с плавающей пластиной
Приспособление со сборной плавающей пластиной (резцами)
представляет собой сложный агрегат станка, имеет передние на-
правляющие 20 по цилиндрической поверхности и задние (за
плавающей пластиной) направляющие И по конической поверх-
ности (фиг. 103). Полый корпус 5 приспособления, изготовленный
из стали средней твердости, с помощью муфты 19 .прочно соеди-
няется со стеблем 17 станка. В прямоугольных окнах корпуса 5
смонтированы две колодки с резцами 14 — пластинками из быстро-
режущей стали и три направляющие шпонки И, закрепленные на
колодках 6. Для повышения жесткости Корпуса 5 в местах, ослаб-
ленных окнами, и создания достаточной опорной поверхности для
колодок к корпусу приварены стальные бобышки 9 и 13. Плаваю-
щая пластина представляет собой сборку, состоящую из пластин-
ки 15 с двумя Т-образными наклонными пазами и двух колодок,
в которых закреплены резцы 14 винтами 12. Пластина хорошо при-
гнана по пазу оправки и окну корпуса 5.
Оправка 16, смонтированная внутри корпуса, является деталью,
с помощью которой регулируется положение резцовых колодок
и колодок задних направляющих шпонок 11. Она центрируется от-
носительно корпуса 5 в средней его части втулкой 21, а в передней
части — муфтой 10. Контактные поверхности этих деталей и вну-
тренняя поверхность корпуса обрабатываются с повышенной точ-
ностью. Муфта 10 закреплена на оправке 16 неподвижно гайкой 8„
контргайкой 7, винтами 23, поэтому она вместе с оправкой может
иметь только продольное перемещение относительно корпуса 5 при-
способления.
На наружной поверхности муфты 10 имеются Т-образные пазы
с уклоном на конус для колодок 6 с деревянными направляющи-
ми 11. Оправка 16 в средней своей части имеет прямоугольное окно
для пластинки 15, свободно перемещающейся в радиальном направ-
лении относительно оси оправки. Пластинка 15 имеет Т-образные
пазы с уклоном на конус для двух колодок с резцами 14.
С помощью резьбового хвостовика оправка 16 соединена с тя-
гой 18, проходящей внутри стебля 17 станка. В результате оправ-
ка 16 вместе с пластиной 15 и муфтой 10 может тягой 18 переме-
щаться в продольном направлении относительно корпуса 5 приспо-
собления. При перемещении оправки 16 колодки с резцами 14 и ко-
лодки 6 с направляющими шпонками 11, двигаясь по своим конус-
ным Т-образным пазам в пластинке 15 и в муфте 10, будут утапли-
ваться (при рабочем ходе) или выдвигаться в радиальном направ-
лении относительно корпуса 5.
204
Фиг. 103. Приспособление с плавающей пластиной для расточки конических каналов.
1—вннт, 2— полый стержень, 3—колпак, 4—обрабатываемая заготовка, 5—корпус приспособления, 6— колодки, 7 и 8—гайка
н контргайка, 9 и 13— бобышки, /0—муфта, 11—задние направляющие шпонки, 12—-винт, /4-—резцы, 15— пластина, 16—
оправка, 17—стебель, 18—тяга, 19—муфта, 20—-передние направляющие шпонки, 21—втулка, 22—обойма, 23—вннт, Ж—
канал, подводящий охлаждающую жидкость.
»s
s
о
о.
о
и
&
Торцовая передняя по-
верхность корпуса 5 закрыта
колпаком 3, в центральное
коническое отверстие которо-
го вставлен и затем приварен
полый стержень 2. Наружная
цилиндрическая поверхность
стержня 2 служит опорной
направляющей (центрую-
щей) базой приспособления
в начале расточки трубы до
того момента, когда опорной
базой станут задние направ-
ляющие шпонки 1L
Обойма 22 с направляю-
щими шпонками 20 направ-
ляет приспособления по ци-
линдрической части канала.
Таким образом, в начале
расточки приспособление на-
правляется в растачиваемой
трубе передними направляю-
щими 20 и наружной цилин-
дрической поверхностью
стержня 2, покоющейся в
подшипнике опорной стой-
ки 19 станка (фиг. 104). Ко-
гда труба будет расточена
настолько, что задние на-
правляющие 11 будут распо-
ложены на конической ее
поверхности, стержень 2 вы-
ходит из подшипника опор-
ной стойки и приспособления
направляются передними 20
и задними И направляющи-
ми (см. фиг. 103). Охлаж-
дающая жидкость ПОДВОДИТ-
СЯ к резцам по внутренним
каналам тяги 18 и оправки 16
наклонным отверстиям Ж.
Схема специального стан-
ка, на котором производится
расточка конических каналов
с помощью приспособления,
показанного на фиг. 103, при-
ведена на фиг. 104. Растачи-.
ваемая труба 4 устанавли-
вается одним своим концом
206
в люнете 1, другим—в планшайбе коробки 6 главного движения.
Главное движение осуществляется от электродвигателя 3, причем
труба 4 вращается по стрелке v'. Электродвигатель 8 вращает через
коробку подач 7 ходовой винт 14. При вращении винта 14 суппорт 13
станка вместе со стеблем 17, поперечной рейкой 9 и внутренней тя-
гой 18 совершают'продольные перемещения по направляющим ста-
нинам станка по стрелке $ при рабочем ходе или в обратном направ-
лении при холостом ходе суппорта. Станок имеет копирную линей-
ку 11, установленную на специальных опорных жестко соединенных
Фиг. 105. Станок для расточки конических каналов, чертеж которого при-
веден на фиг. 104.
со станиной станка кронштейнах. Угол наклона копирной линейки а
относительно направляющих станин станка можно изменять вин-
тами 10. Отсчет величины угла а производится по шкале 12, кото-
рая, имея большой радиус кривизны, позволяет устанавливать
линейку 11с большой точностью.
Копирная линейка 11 ползуном связана с рейкой 9, зацепляю-
щейся с шестерней, установленной в подшипнике 15. Эта шестерня
имеет внутреннюю ленточную ходовую резьбу для хвостовой части
тяги 18. Рейка 9 состоит из двух частей, которые можно смещать
относительно друг друга винтом 16, это позволяет устранять люфты
в зубчатом зацеплении и повысить точность работы механизма.
Таким образом, при перемещении суппорта 13 вдоль направля-
ющих станин станка вместе с ним перемещаются в этом же направ-
лении стебель 17, тяга 18 и рейка 9. Одновременно с движением
суппорта ползун рейки 9, скользя по копирной линейке И, будет
перемещать ее в перпендикулярном относительно направляющих
станин станка направлении (по стрелке F) ц будет при этом вра-
щать шестерню, в которую ввинчен хвостовик тяги 18. При враще-
нии шестерни тяга 18 будет перемещаться в продольном направле-
нии по стрелке Т. В результате комплексного движения тяга 18
207
вместе со стеблем 17 и суппортом 13 будет перемещаться по стрел-
ке $ и одновременно от рейки 9 и вращательного движения реечной
шестерни она смещается относительно суппорта и стебля в противо-
положную сторону (по стрелке Т). Окончательная скорость про-
дольного перемещения тяги 18 по стрелке $ будет меньше скорости
движения стебля.
Описанные приспособления и станок позволяют при конической
расточке трубы производить несколько рабочих проходов при неиз-
менных установке трубы, настройке станка и приспособления.
Для каждого из проходов следует только смещать оправку 16 отно-
сительно корпуса головки 5, пользуясь установочным винтом 1, ко-
торый во время выполнения операции расточки снимается (см.
фиг. 103). Если резцы 14 после первого прохода будут затуплены,
то их можно заменить новыми или переточить, а затем уже уста-
новить на требуемый размер. Копирная линейка 11 станка, кото-
рую можно легко установить на требуемый угол а, позволяет раста-
чивать трубы различной конусности.
Общий вид станка для расточки конических каналов дан на
фиг. 105.
§ 31. РАСТОЧКА КОНИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
К коническим отверстиям специальных профилей относятся за-
рядные каморы орудийных стволов длиной от 500 до 2500 мм, име-
ющие профили, соответствующие развертке, показанной на фиг. 106
и 108. Профиль канала зарядной каморы обычно образуется не-
сколькими усеченными конусами различной конусности, а иногда
как коническими, так и цилиндрическими участками. В практике
артиллерийского производства, кроме зарядных камор, встречают-
ся трубы различных других назначений, имеющие каналы с кони-
ческими и цилиндрическими участками, расточка которых принци-
пиально ничем не отличается от расточки зарядных камор. Техниче-
ские требования на устройство и обработку зарядных камор были
изложены выше в гл. III. Зарядные каморы патронного заряжания
глубиной до 1000 мм обрабатываются в два этапа, а именно снача-
ла производится предварительная расточка цилиндрических уча-
стков, затем — окончательное развертывание.
При обработке такой каморы на первом этапе расточной резец
устанавливается в оправке длиной /з, которая закрепляется в суп-
порте станка. При первом проходе производится расточка цилин-
дрического участка каморы длиной /з до диаметра несколько мень-
шего, чем диаметр d$ с оставлением припуска для дальнейшего его
развертывания до 0,4 мм на сторону.
Во втором проходе цилиндрический участок растачивается на
глубину l\ до диаметра d<^d% с оставлением припуска на сторону
0,4 мм (см. фиг. 106,^).
В третьем проходе производится расточка цилиндрического уча-
стка на глубину 0,5/1 с оставлением такого же по величине при-
пуска, что и во втором проходе. Предварительная расточка дает
208
предварительный ступенчатый профиль каморы, состоящий из от-
дельных цилиндрических участков, на каждом из которых оставлен
наименьший припуск для развертывания. Каждый цилиндрический
участок должен быть концентричным (соосным) относительно ка-
нала трубы. Более точно предварительная расточка каморы может
быть произведена с помощью копирной линейки, применяемой на
универсальных токарно-винторезных и расточных станках.
Фиг. 106. Развертка для чистовой обработки зарядной каморы.
а—продольный разрез, б—поперечное сечение развертки, в—профиль зарядной каморы.
После предварительной расточки производится развертывание
каморы за два прохода черновой и чистовой развертками. Эти раз-
вертки должны иметь профиль зарядной каморы, при этом в пе-
редней их части имеются сменный направляющий цилиндр для
центрирования и направления развертки относительно цилиндриче-
ской части канала. Конструкция развертки показана на фиг. 10&
Зубцы развертки желательно делать косыми и располагать по спи-
рали для улучшения условий резания. Для развертывания труб ма-
лых диаметров применяются цельные развертки, при обработке же.
зарядных кямор большой глубины развертки делаются сборными
со сменными ножами (фиг. 107). Сборная развертка представляет
собой оправку 1 с прямоугольным окном, в которое вставляется
пластина 5 с ножами 2. На передний конец оправки насажен смен-
ный цилиндр длиной /н= (2—2,5)d, имеющий два направляющих
участка В, наружные диаметры которых равны диаметру d цилин-
209
дрической части канала. Пластина 5 точно пригоняется по прямо-
угольному пазу оправки и при черновых проходах закрепляется не-
подвижно на оправке, а при чистовых — оставляется в ней свобод-
ной (плавающей). Крепление ножей 2 на пластине 5 допускает ре-
гулировку их положения по заданному размеру диаметра разверт-
ки и позволяет производить повторную заточку ножей. Ножи могут
быть цельными и составными, причем целесообразнее применять
ножи, состоящие из двух частей, а именно: одна часть для разверт-
ки основного конуса на длине /ь другая часть для остальных уча-
Фиг. 107. Развертка с плавающей пластиной для чистовой обра-
ботки зарядной каморы,
/—оправка, 2—ножи, 3—направляющий цилиндр, -/—гайка, 5—пластина.
стков каморы. Заточка ножей сборной пластины по профилю долж-
на точно соответствовать профилю и размерам каморы. Ножи изго-
тавливаются из полос быстрорежущей стали.
Зарядные каморы картузного заряжания имеют более сложный
профиль, чем у каморы патронного заряжания, состоящий из не-
скольких усеченных конусов и цилиндрических участков
(фиг. 108, в).
Приспособление для расточки камор картузного заряжания
представляет собой полую трубу 3, которая одновременно служит
и стеблем станка. Наружная поверхность и канал трубы 3 обраба-
тываются с повышенной точностью, как это видно из фиг. 108.
На переднем цилиндрическом участке трубы устанавливается коль-
цо 1, длиной около двух диаметров d, которое центрирует трубу 3
относительно цилиндрической части канала и одновременно являет-
ся опорной базой, воспринимающей действующие на стебель усилия
резания.
Во внутренней полости трубы 3 монтируется копир 4, на оба
цилиндрических конца которого напрессованы направляющие втул-
ки 6. Копир 4 строго фиксируется в определенном положении
210
в трубе 3 с помощью шпоночного паза D, имеющегося на его по-
верхности и на поверхности направляющих втулок 6, и входящих
в него штифтов 5.
На средней части копира 4 оставлен выступ Е прямоугольного
сечения, который и представляет собой собственно копир. Профиль
копира точно соответствует профилю каморы, причем его средний
цилиндрический участок длиной I короче такого же участка каморы.
Фиг. 108. Приспособление для расточки зарядной каморы картузного заряжания.
а—приспособление в собранном виде, б—копир, к—профиль зарядной каморы.
1—направляющее кольцо, 2—колодка с резцами, 5—стебель, 4—копир, 5—винт, (У—втулка, 7—
тяга, Е—профильный выступ копира, Д—паз.
Этим повышается жесткость копира. Стебель станка имеет прямо-
угольное окно, в которое вставляется колодка 2 с резцами.
В колодке имеется паз, с помощью которого она соединяется с пря-
моугольным выступом Е—копиром (см. сеч. АБ). Копир 4 соединен
с тягой 7, от которой он и получает продольное перемещение отно-
сительно стебля 3 при расточке каморы.
При расточке каморы обрабатываемая труба вращается (глав-
ное движение), а стебель 3 перемещается вдоль нее. При перемеще-
нии стебля 3 тяга 7 с копиром 4 остаются неподвижными, тогда как
колодка 2 с резцами будет иметь продольное перемещение вместе
со стеблем 3 и поперечное в соответствии с наклоном копира.
При движении на участке I колодка 2 в радиальном направ-
лении не перемещается. Учитывая, что длина участка / копира зна-
211
чительно меньше длины цилиндрического участка каморы, необхо-
димо на участке, равном разности этих размеров, обеспечить одно-
временное (совместное) перемещение стебля 3 и тяги 7, что легко
достигается установочными упорами на станке.
Для установки резцов на колодке копир 4 должен иметь свобод-
ный участок длиной /2, причем его длина должна быть больше дли-
ны /1 резцовой колодки 2.
Расточка с помощью описанного копирного приспособления от-
верстия сложного профиля производится достаточно точно при
предварительной настройке операции, т. е. станка, приспособления,
обрабатываемой трубы и правильного выбора режима резания.
Глава IX
СТАНКИ ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ И РАСТОЧКИ
ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ
§ 32. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО СТАНКОВ
Металлорежущие станки для сверления и расточки глубоких от-
верстий относятся к группе общих сверлильных и расточных стан-
ков. В артиллерийском производстве эти станки по конструктивным
разновидностям разделяются на:
горизонтальные сверлильно-расточные одношпиндельные, кото-
рые, в свою очередь, разделяются на станки для одностороннего
и двустороннего сверления;
горизонтальные сверлильно-расточные двухшпиндельные;
сверлильные многошпиндельные (шесть и двенадцать шпинде-
лей) полуавтоматы, предназначенные для сверления каналов отно-
сительно малых диаметров от 5 до 18 мм глубиной до 1600 мм. Эти
станки могут быть'горизонтальными и вертикальными.
В зависимости от веса и габаритов горизонтальные сверлильно-
расточные станки разделяются на три группы:
средние весом до 10 т и длиной до 8 м;
крупные весом от 10 до 30 т и длиной до 20 м;
тяжелые весом свыше 30 т и длиной до 40 м.
Общая длина станка должна быть в 2,1—2,4 раза больше дли-
ны обрабатываемой заготовки.
По степени специализации выполнения технологических работ
станки для сверления и расточки глубоких отверстий относятся
к специальным станкам, выполняющим определенные операции
с помощью специального инструмента.
На этих станках, кроме основных операций по сверлению и рас-
точке глубоких отверстий, можно выполнять и другие операции, на-
пример, обточку наружных поверхностей труб, базовых шеек и под-
резку торцовых поверхностей. Эти операции выполняются с исполь-
зованием суппортов токарного типа, которые на таких станках
имеются, однако эти токарные операции выполняются сравнительно
редко и не являются основными для данных станков.
На таких станках обрабатываемая заготовка устанавливается
и закрепляется в патроне или в планшайбах ^шпиндельной бабки
213
и дополнительно в одном или двух люнетах. Все движения на стан-
ках разделяют на рабочие и вспомогательные. К рабочим движе-
ниям относятся глагвное и движение подачи.
Главное движение станка определяется скоростью резания в про-
цессе обработки заготовки. Это движение передается от двигателя
станка через коробку скоростей на шпиндель станка. Главное дви-
жение чаще всего сообщается заготовке и только в отдельных слу-
чаях режущему инструменту. На осуществление главного движе-
ния расходуется наибольшая часть мощности двигателя станка.
Движение подачи определяется одним из размеров сечения
стружки, снимаемой с заготовки режущим лезвием инструмента.
Движение подачи это продольное перемещение при сверлении
и расточке или поперечное перемещение при торцовом точении ре-
жущего инструмента за один оборот вращения заготовки.
Металлорежущие станки имеют коробки скоростей и подач,
с помощью которых устанавливаются различные скорости главного
движения и движения подач.
К вспомогательным движениям относятся движения, связанные
с установкой на станке заготовки и инструмента, например, подвод
инструмента в исходное положение перед рабочим ходом, ускорен-
ный отвод инструмента, переключение скоростей главного движе-
ния и подач, пуск и остановка станка. Все эти движения могут осу-
ществляться вручную и автоматически. На новых современных или
на старых модернизированных станках эти движения автоматизи-
рованы и управление ими осуществляется от одной кнопочной элек-
тропанели или от аппарата управления, что в значительной мере
повышает производительность работы станка.
В последние годы электрификация металлорежущих станков
находит все большее применение, при этом каждый станок снаб-
жается индивидуальным электродвигателем, который через коробку
скоростей передает движение на шпиндель станка (главное движе-
ние), а от последнего через коробку подач движение передается
суппорту станка. Крупные станки имеют несколько электродвигате-
лей, например, электродвигатель главного движения и подач, элек-
тродвигатели для быстрого перемещения суппорта или каретки со
стеблем и подачи охлаждающей жидкости.
Основной характеристикой каждого электродвигателя является
его эффективная мощность N& и число оборотов его вала п. Для
двигателей, осуществляющих рабочие движения станка, одним из
основных требований являются сохранение постоянства или незна-
чительное изменение оборотов его вала при больших изменениях
нагрузки. Электродвигатели обычно имеют реверсивные устройства
для изменения направления их вращения.
Пуск и остановка станка осуществляется рубильником, смонти-
рованным на специальном щитке, или от кнопочного управления.
Кнопочное управление более удобно для размещения на станке
и в обслуживании особенно больших станков, такое управление
можно дублировать с обоих концов станины станка, что сокращает
время на выполнение операций управления. К механизмам управ-
214
ления также относятся маховички и рукоятки переключения скоро-
стей и реверсирования двигателя, предохранительные и блокиро-
вочные устройства, исключающие перегрузки или возможность
одновременного включения двух передач или движений.
§ 33. ГОРИЗОНТАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК ТС-90
Станок ТС-90 является горизонтальным токарно-сверлильным
станком, предназначенным для сверления глубоких отверстий
в сплошных заготовках, для сверления и расточки отверстий шпин-
делей станков, полых валов и специальных труб длиной до 3800 мм
(фиг. 109 и 110). Высота центров станка 300 мм, следовательно,
обрабатываемый вал (труба) может иметь наружный диаметр до
450 мм.
Основные данные станка
Характеристика главного электродвига-
теля Aff.
мощность............................... 7 кет
скорость вращения.................. 950 об/мин
Число ступеней скоростей главного дви-
жения ................................ 8
Скорость вращения шпинделя............. 19—412 об/мин
Число-рабочих подач:
прямых.............................. 6
обратных........................... 6
диапазон подач..................... 0,05—1 мм\об
Характеристики электродвигателя
ускоренного перемещения заднего суп-
порта:
мощность............................... 1,2 кет
скорость вращения.................. 1480 об/мин
Скорость ускоренной подачи............. 2,2 MjMun
Шаг резьбы ходового винта (ХВ) .... 8 мм
Устройство станка
(см. фиг. 109 и НО)
Станок состоит из следующих основных частей: станины Л ко-
робки главного движения 2, коробки подач 3, переднего 10 и задне-
го 19 суппортов.
Станина станка собрана из двух частей, соединенных между
собой шпильками и болтами. Общая габаритная длина станка око-
ло 10 000 мм. Коробка главного движения 2 установлена на направ-
ляющих станины и закреплена на них неподвижно.
Передний суппорт 10 может передвигаться вдоль станка по на-
правляющим станины от привода коробки подач или вручную при
вращении штурцала 11. На фартуке суппорта 10 имеется рукоят-
ка 17 для включения и выключения фрикционной муфты Ф в ко-
робке главного движения, осуществляющей пуск и остановку стан-
215
ка. Маховичок 18 служит для
включения и выключения ме-
ханической подачи заднего
суппорта 19. При сверлении и
расточке отверстий передний
суппорт 10 станка закрепляет-
ся неподвижно, а задний суп-
порт 19 во время рабочего
хода может перемещаться
вдоль направляющих станины
от ходового винта ХВ при
включенной разъемной гайке Г
с помощью рукоятки 23. Для
перемещения заднего суппорта
вручную необходимо пользо-
ваться штурвалом 24/ предва-
рительно . включив фрикцион-
ную муфту tn. Задний суппорт
передвигается вдоль станка
электродвигателем более
быстро, чем передний, что не-
обходимо для быстрого отвода
и подвода стебля С станка с
режущим инструментом. Для
включения ускоренного движе-
ния заднего суппорта необхо-
димо предварительно выклю-
чить гайку Г ходового винта
ХВ и включить шестерню 20
поворотом рычага Р. При этом
муфта т штурвала 24 будет
выключена, шестерня 20, изго-
товленная за одно целое с
муфтой е, будет передвинута
вперед и сцеплена с шестер-
ней 66 и с шестерней 20, сидя-
щей на одном валу с червячной
шестерней 40. При включении
электродвигатель М2 будет
вращать однозаходный червяк
и далее через червячную ше-
стерню и цилиндрические ше-
стерни на реечную шестер-
ню 15.
Обрабатываемая деталь
(изделие) 8 устанавливается
на станке и закрепляется в па-
троне 7 и в люнете 9. Полый
стебель С прочно закрепляется
216
в подшипнике заднего суппорта 19 с. помощью рукоятки 20 и бол-
тов. Передняя часть стебля с режущим инструментом центруется
относительно направляющих станины и. может свободно переме-
щаться в подшипнике 15 переднего суппорта 10.
Главное движение станка осуществляется электродвигателем
Это движение передается ременным приводом 5 (от шкива диамет-
ром 235 мм) на шкив 6 (диаметра 310 мм) и на первый вал коробки
Фиг. ПО. Кинематическая схема станка ТС-90.
С—стебель, ХВ—ходовой винт, Г—матка винта, Р—рычаг, Ф—фрикционная муфта, е и
т—муфты переключения (остальные позиции по фиг. 109, цифры на шестернях — число
зубцов).
скоростей главного движения. Шестерни 45 и 53, сидящие на валу
свободно, могут передавать вращение только при включении фрик-
ционной муфты Ф с помощью рукояток 14 и 17. Для быстрого пре-
кращения главного движения имеется ленточный тормоз, сблокиро-
ванный с фрикционной муфтой Ф. При пуске станка и включении
фрикционной муфты ленточный тормоз выключается, при выключе-
нии же муфты он автоматически включается и быстро прекращает
движение. При различном положении рукояток А, Б и В шпинделю
станка можно сообщить восемь различных скоростей вращения
в пределах от 19 до 412 об/мин. Для повышения плавности пере-
дачи на шпиндель крутящего момента двигателя цилиндрические
шестерни 32 и 80 имеют косые зубцы.
Пустотелый шпиндель станка вращается в конусных бронзовых
подшипниках. Осевое усилие резания, действующее на шпиндель,
воспринимается упорными шариковыми подшипниками.
217
Вращение от шпинделя передается коробке подач через ремен-
ную передачу от шкива Е (диаметром 200 мм) на шкив диаметром
245 мм и далее на шестерни 35 и 95. «Перемещая блок шестерен 35,
73 и 53 рукояткой 4, можно установить три различные скорости
подачи, а перемещая блок шестерен 43 и 91, рукояткой 12 можно
установить дополнительно еще три скорости подачи.
Таким образом, коробка подач имеет шесть различных скоро-
стей, но с помощью рукоятки 13 реверсивного механизма на ходо-
вой винт ХВ можно передать всего 12 различных скоростей с про-
дольной подачей инструмента от 0,05 до 1,0 мм на один оборот
шпинделя, причем эти скорости могут быть прямыми или обратны-
ми. Автоматическое выключение подачи обеспечивается упорами 16,
устанавливаемыми в любом положении в зависимости от требуемой
глубины сверления или расточки.
Ходовой винт ХВ вращается в бронзовых подшипниках и распо-
ложен в желобе между направляющими станины, он имеет шаг
резьбы 8 мм.
Станок снабжается насосной установкой, состоящей из электро-
двигателя, шестеренчатого насоса и трубопровода. Охлаждающая
жидкость подается по трубопроводу 22, подключенному к заднему
концу стебля С. Подача охлаждающей жидкости регулируется кра-
ном 21. Давление охлаждающей жидкости может быть доведено до
40 ат. Использованная охлаждающая жидкость сливается в корыто
25 станка, из него в отстойник и затем снова подводится к насосу.
§ 34. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ДВУСТОРОННИЙ СВЕРЛИЛЬНО-
РАСТОЧНЫЙ СТАНОК —2
Горизонтальный двусторонний сверлильно-расточной станок—2
применяется для сплошного и кольцевого двустороннего сверления
глубоких отверстий (фиг. 111): На станке можно также произво-
дить и одностороннее как сплошное, так и кольцевое сверление,
и расточку труб, однако общая глубина сверления или расточки
в этом случае будет меньше, чем при двустороннем сверлении. При
двустороннем сверлении глубоких отверстий станок используется
наиболее производительно.
Основные данные станка
Габариты:
длина.............................................. 15 600 мм
ширина ........................................ 1950 мм
высота......................................... 1600 мм
Вес станка в собранном виде........................ 26 500 кг
Внутренний диаметр барабана шпиндельной бабки . . . 450 мм
Наружный диаметр обрабатываемой трубы:
наибольший......................................... 400 мм
наименьший..................................... НО мм
218
Фнг. 111. Горизонтальный двусторонний сверлнльно-расточный станок—2.
I и 7—верхние подвижные станины, 2—кнопочная панель подач,
3—люнет, 4—кнопочная панель скоростей, 5—шпиндельная баб-
ка, б—упоры, 8 и 10—станина станка, 9—ходовой валик, Т—об-
рабатываемая заготовка (труба), Ф—-барабан шпиндельной
бабки, У—кулачки барабана, С—передние суппорты, Ci—карет-
ки, Ш—стебель, Н—коробка скоростей, Л-Р—маховичок быстрого
перемещения верхней станины н быстрого перемещения и ра-
бочей подачи каретки Ct и стебля, Г—рукоятка изменения
направления подачи, К и Д—рукоятка и маховичок изменения
величины подачи, Е—рукоятка перебора, Л, В и В—рукоятки
переключения скоростей, X—вал перебора для ручного смеще-
ния каретки Сь Л—муфта.
«О
Расстояние от планшайбы барабана шпиндельной бабки
до верхних станин в их крайних положениях:
по правой станине............................. 10 000 мм
по левой станине.............................. 7000 мм
Ход станка:
а) продольное перемещение подвижных верхних ста-
нин (суппортов С):
правой...................................... 4250 мм
левой....................................... 1450 мм
б) продольное перемещение кареток С\ по верхней
подвижной станине:
правой........................................ 2800 мм
левой....................................... 2800 мм
Длина нерабочего участка стебля на каждой его стороне 1500 мм
Наибольший диаметр стебля Ш....................... 120 мм
Наибольший диаметр просверливаемого отверстия . . . 170 мм
Наибольшее расстояние от планшайбы барабана шпин-
дельной бабки до подшипника суппорта С:
на правой стороне............................. 5350 мм
на левой стороне................................ 2500 мм
Характеристики электродвигателя главного движения
мощность...................................... 24,5 л. с.
скорость вращения............................. 950 об/мин
Характеристики электродвигателей М2 и М3 суппортов С:
мощность................•........................ 5 л. с.
скорость вращения............................. 1420 об/мин
Характеристики электродвигателей насосов М4 и ЛТ5:
мощность...................................... 5,5 л. с г
скорость вращения............................. 1420 об/мин
Диапазон оборотов главного движения барабана шпин-
дельной бабки (всего 16 скоростей).............. 2,7—134 об/мин
Диапазон рабочих подач стебля за один оборот барабана
Ф (всего 12 подач).............................. 0,027—2,07 мм/о&
Ускоренные нерабочие подачи:
для каретки со стеблем относительно верхней
подвижной станины ............... 1835 мм\мин
для верхней станины (суппорт С) относительно
нижней станины.............................. 1500 мм/мин
Устройство станка
Станок состоит из следующих главных частей и механизмов:
двух нижних станин правой 8 и левой 10, установленных на фунда-
менте и скрепленных болтами; двух верхних подвижных станин
левой 1 и правой 7; шпиндельной бабки 5; установленной непо-
движно на нижней станине; полого барабана Ф с двумя планшай-
бами и коробки скоростей Н главного движения, размещенных
в корпусе шпиндельной бабки 5, двух суппортов С, в которых раз-
мещены механизмы подач и передние подшипники для центриро-
вания и направления стеблей станка двух кареток часто на-
220
зываемых задними суппортами, в которых закрепляются стебли Ш\
двух насосов, подающих охлаждающую жидкость к режущему
инструменту; электродвигателей, механизмов и приборов управле-
ния, люнетов 3 (см. фиг. 111).
Обрабатываемая труба Т устанавливается в двух планшайбах
барабана Ф и закрепляется в них кулачками У и, кроме того, до-
полнительно на двух люнетах 3. Она центруется относительно на-
правляющих станины и оси вращения барабана.
Подвижные верхние станины станка 1 и 7 могут перемещаться
вдоль направляющих нижней станины, а каретки С\ со стеблем Ш—
вдоль направляющих верхней станины. Такое устройство станка
дает возможность при данных его габаритах обеспечить большую
глубину сверления. Правая станина 8, как это видно из приведен-
ных основных данных станка, значительно длиннее левой стани-
ны 10, что при двустороннем сверлении дает возможность предва-
рительно выключать левый суппорт и заканчивать сверление с пра-
вой стороны, а при одностороннем сверлении или расточке длинных
труб позволяет снимать верхнюю левую станину 1 и устанавливать
обрабатываемую трубу в планшайбах барабана шпиндельной бабки
ина люнетах только левой станины.
Главное движение станка осуществляется электродви-
гателем М\ и коробкой скоростей Н, расположенной в корпусе
шпиндельной бабки 5. Вращение электродвигателя передается на
первый вал коробки скоростей, на котором имеется два блока ци-
линдрических шестерен на скользящих шпонках, что дает возмож-
ность передать на второй вал четыре различных скорости вращения
(фиг. 112). Блоки шестерен первого вала перемещаются махович-
ком А. На третьем валу имеется блок из двух шестерен на сколь-
зящей шпонке, перемещаемый рукояткой 5. В результате различ-
ных комбинаций сцепления блоков шестерен на четвертый вал ко-
робки скоростей передается восемь различных скоростей. На пятом
валу коробки насажен блок из двух шестерен на скользящей шпон-
ке, перемещаемых рукояткой В. От этого вала на шестерни 19, 20
и 21 последнего вала коробки будет передано 16 различных скоро-
стей вращения. Шестерня 21, находящаяся в зацеплении с шестер-
ней 22, насаженной на вал барабана Ф шпиндельной бабки, будет
вращать барабан Ф, а вместе с ним и обрабатываемую трубу Т.
Уравнение, определяющее передачу движения, будет иметь сле-
дующий вид:
(33)
где Пб — число оборотов в минуту барабана шпиндельной бабки;
По — число оборотов' в минуту первого вала коробки скоростей,
равное числу оборотов электродвигателя (950 об/мин);
zK — передаточные отношения коробки скоростей, имеющие
16 различных значений.
Данные о шестернях, червячных винтах и реечных зацеплениях
станка приведены в табл. 35.
221
Фнг. 112. Кинематическая схема горизонтального двустороннего сверлильно-расточного станка—2, приведенного на фиг. 111.
(буквы — позиции по фиг. 111, цифры — номера шестерни).
Таблица 35
Данные шестерен, червячных винтов и реечных зацеплений на горизонтальном сверлильно-расточном станке—2
(см. фиг. 112)
to о сю № позиций / 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 /5 ! 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Число зубцов Z 25 55 30 50 35 45 40 40 21 59 50 21 63 32 45 20 59 35 35 44 21 108 36 44 56 | 39 39 30 30 30
Модуль т 4 4 4 4 4 4 4 4 5 5 4 5,5 5,5 6 6 6 6 6 7,5 7,5 8 8 8 6 6 4 4 4 4 4
Длина зу- ба b в мм 48 48 48 48 48 48 48 48 55 55 48 60 60 65 65 60 60 60 90 90 118 118 30 60 60 30 30 30 30 30
№ позиций 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 45 47l । 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
Число зубцов Z 48 22 56 39 26 102 48 48 32 96 35 93 20 75 25 50 25 36 Однозаходный шаг 9,525 мм 36 92 27 48 Однозаходный шаг 9,525 мм 60 13 Рейка 39 39 30
Модуль т 4 4 4 4 3 3 4 4 3 3 3 3 4 4 5 5 6 6 3 3 5 5 — 7 4 4 4
Длина зу- ба Ъ в мм 30 30 30 30 30 30 30 30 48 30 40 30 40 40 50 50 50 50 40 40 40 40 60 60 30 30 30
№ позиций 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77l 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89
Число зубцов Z 30 30 48 22 56 39 26 102 48 48 32 96 35 93 20 75 25 50 25 36 Однозаходный шаг 9,525 мм 36 92 27 48 Однозаходный шаг 9,525 мм 60 13 Рейка
Модуль т 4 4 4 4 4 4 3 3 4 4 3 3 3 3 4 4 5 5 6 6 3 3 5 5 — 7
Длина зу- ба b В ММ ; | 30 30 I 30 30 | 30 30 | 30 | 30 I 30 30 48 30 40 | 30 I 40 | 40 | 50 50 I 50 50 40 40 40 1 40 60 60
Наибольшее передаточное отношение коробки скоростей рас-
сматриваемого станка определится из следующего соотношения.
. *7 *4 *14 *15 *19 *21 (34)
га г11 *15 *18 *20 *22
Подставляя в выражение (34) числовые значения зубцов на
шестернях из табл. 5 (см. стр. 225), получим
40 50 32 45 35 21
I,—------— . — • —----—=0,1414.
1 40 50 45 35 44 108
Отсюда наибольшее число оборотов барабана шпиндельной
бабки nt будет из формулы (33) равно
nt=950 • 0,1414= 134,3 об/мин.
Передаточное отношение коробки скоростей для восьмой ступе-
ни скорости будет иметь вид
_ *7 *9 *14 *15 *19 *21 (35)
*8 *10 *15 *18 *20 *22
После подстановки в это выражение числовых значений количе-
ства зубцов на шестернях из табл. 35 получим, что
г ® .21..32 J5 . — .— = 0,0503.
8 40 59 45 35 44 108
Число оборотов барабана шпиндельной бабки на восьмой сту-
пени скорости
и8=и0/8 = 950-0,0503=46,6 об/мин. (36)
Наименьшее передаточное отношение для 16-й ступени скоро-
сти
25 21 21 20 35 21 ЛЛЛОО.
rts= — . — • — ------— • —=0,00284,
16 55 59 63 59 44 108
а наименьшее число оборотов барабана шпиндельной бабки
П1б=По • Пб=950 • 0,00284=2,7 об/мин.
Подсчитывая таким же порядком промежуточные передаточные
отношения, можно получить все 16 значений чисел оборотов бара-
бана.
Движение подачи осуществляется несколькими способа-
ми: от главного движения барабана Ф шпиндельной бабки, рабочие
подачи парами шестерен 22 и 23, 24 и 25, коробки скоростей и от
вала шестерни 25 к правому и левому суппортам С. Ускоренные
подачи (нерабочие движения) осуществляются от электродвигате-
лей М2 и М3.
Правый и левый суппорты С имеют одинаковые органы управ-
ления подачами, состоящие из (фиг. 113):
224
1) маховичка Л—Р, три положения которого дают:
быстрое перемещение верхней станины;
быстрое перемещение каретки Ci и стебля;
рабочую подачу каретки Ci и стебля;
2) рукоятки Г для изменения направления подачи;
3) маховичка Д для изменения величины подачи;
4) рукоятки К для изменения величины подачи;
5) рукоятки Е для включения и выключения перебора при изме-
нении величины подачи.
Вал перебора имеет квадрат X, с помощью которого можно по-
вернуть вал, передавая это движение ходовому винту и вручную
Фиг. 113. Панели управления горизонтального сверлильно-
расточного станка—2 (см. фиг. 111).
сместить каретку Сг со стеблем в исходное ее положение (см.
фиг. 112). Для ограничения хода каретки Сг со стеблем и автомати-
ческого выключения ее движения на станке имеются ограничите-
ли 6, которые можно смещать и устанавливать в требуемом месте
(см. фиг. 111).
Механизмы подач левого суппорта С имеют следующие особен-
ности:
1) рабочие подачи каретки Сг и стебля осуществляются переда-
чей вращения от шестерни 25 на общий вал суппортов и, следова-
тельно, блоку двух шестерен 26 и 28, сидящих на валу на скользя-
щей шпонке. От шестерен 26 и 28 вращение передается в прямом
или обратном направлениях, через паразитную шестерню 29, на
блок из трех шестерен 27, 32 и 30, сидящих на полой втулке на непо-
движных шпонках. Далее движение передается на блок трех
шестерен 31, 33 и 34, насаженных на третий вал на скользящей
шпонке, и от него блоку из двух шестерен 35 и 37, насаженных на
вал на неподвижной шпонке. От этого блока движение передается
блоку шестерен 36 и 38, насаженных на полую втулку на скользя-
щей шпонке. На этой же втулке на неподвижной шпонке насажена
и шестерня 39, имеющая зубцы в 1,7 раза длиннее зубцов шестер-
ни 40.
225
Таким образом, шестерни 36, 38 и 39 свободно вращаются на
своем валу и не передают ему вращательного движения. Вал полу-
чает движение от муфты Ю, которая перемещается рукояткой Е
вправо (по чертежу), через перебор — шестерни 39, 40, 41 и 42 или
через прямую передачу при смещении муфты Ю влево и включении
внутренних зубцов левой стороны муфты с шестерней 39. Муфта Ю
насажена на втулку на скользящей шпонке, а ее втулка — на вал
на неподвижной шпонке.
С блока шестерен 36 и 38 движение будет передано шестерням
43 и 44, а при включении муфты, управляемой рукояткой Л, движе-
ние с шестерни 44 будет передано шестерням 45, 46, 47 и 48. Блок
шестерен 46 и 47 свободно насажен на вал, а шестерня 48 насажена
неподвижно на ходовой винт 49, вращение которого преобразуется
в поступательное движение подачи каретки С\ и стебля Ш. Ходовой
винт 49 однозаходный имеет шаг 22/3 нитки на дюйм. С помощью
описанной кинематической цепи можно получить 12 различных по-
дач прямого и обратного движения каретки;
2) ускоренное движение каретки Cj и стебля осуществляется
электродвигателем М3 через шестерни 50, 51, 45, 46 и далее на хо-
довой винт 49. При этом муфта, управляемая рукояткой Л, соеди-
няется с шестерней 51 с помощью фрикционного конуса, а муфта,
управляемая рычагом Р не будет соединена с шестерней 53;
3) ускоренное движение суппорта С также осуществляется элек-
тродвигателем М3 через шестерни 50, 51, 52 и 53. При этом муфта,
управляемая рычагом Л, должна быть выключена и находится
в нейтральном положении, а муфта, управляемая рычагом Р, долж-
на быть соединена с шестерней 53. Вращение шестерни 53 через
муфту, управляемую рычагом Р, передается валу и червячному
винту 54, от которого движение будет передано на червячную ше-
стерню 55 и шестерню 56, находящуюся в зацеплении с рейкой 57.
Механизмы подач правого суппорта С и кинематическая цепь
передачи на него движения аналогичны описанным.
Уравнение, определяющее рабочую подачу каретки Q за один
оборот барабана Ф шпиндельной бабки, будет иметь вид
sp = мм[об> (37)
где ii — передаточное отношение между шестерней 22 барабана Ф
и шестерней 25 вала 9, передающего движение к суппор-
там. По данным табл. 35.
2?22 <2*24 108 44 33
<2*23 2 25 36 56 14
— передаточное отношение коробки подач, которое может
иметь 12 различных значений;
4 — шаг ходового винта 49, имеющего средний диаметр 72,5 мм
— 127’3
\ х 40
226
40 ’
. - 27,3 =0,02 мм/об.
Наибольшее значение передаточного отношения iE.
i — г37 г43 £45. £4£
max
*27 г34 238 г44 г46 248
Подставляя в это выражение данные из табл. 37, получим
. ___j39 39 48 20 25 J5 = _5_
к max “ 39 39 48 ' 75 50 ’ 36 ~ 54 '
По аналогии наименьшее значение передаточного отношения гЕ
__ 39 22 20 32 35 20 25 25 _ 1
ктш— 39 • 56 ’ 102 ’ 96 ’ 93 ’ 75 ’ 50 ’ 36 “ 1116 *
Зная гктах и zKmin, получим, пользуясь формулой (37), что
наибольшая подача каретки Сг
33 5 127-3 о Ло , ,
s,=—-------------= 2.08 мм1об.
1 14 54
а наименьшая подача
„ =33 1
12 14 1116
Аналогичным методом можно определить и остальные десять
подач рабочего движения каретки Сь
Уравнение, определяющее ускоренную подачу $в каретки Ct
и стебля, имеет вид
sK = ny7x [мм/мин], (38)
где п0 — число оборотов в минуту электродвигателей М3 и М2
(«о= 1420 об/мин),
i — передаточное отношение от электродвигателя до ходового
винта 49;
— шаг ходового винта (22/3 нитки на один дюйм, т. е.
9,525 мм').
По данным табл. 36 передаточное отношение
36 25 25 25 л юс
1= — . — - —=------=0,136.
92 50 36 92-2
В результате ускоренная подача каретки Ct
sK—1420 • 0,136 • 9,525= 1835 мм/мин.
Уравнение, определяющее ускоренную подачу суппорта С
и верхней станины, будет иметь вид
sc = nj^mz [мм/мин], (39)
где 1С— передаточное отношение от электродвигателя до шестер-
ни 56 реечного зацепления;
227
пг — модуль шестерни 56;
г —число зубцов реечной шестерни 56.
Так как передаточное отношение
L =?50 *52.£5£= 36 27 _L=0)0037,
25\ ^53 г55 92 48 60
то подача суппорта
sc = 1420 • 0,0037 • 3,14 • 7 • 13= 1500 мм/мин.
Органы управления станка расположены на лицевой стороне
шпиндельной бабки, щиток 4 с двумя кнопками для пуска и оста-
новки электродвигателя главного движения и на суппортах С —
Фиг. 114. Горизонтальный сверлильно-расточный станок для двусто-
роннего кольцевого сверления.
щитки 2 с кнопками для пуска или остановки электродвигателей М2
и Л43, для передвижения суппортов к барабану (прямая подача)
или передвижение их от барабана фиг. 113.
Охлаждающая жидкость в правом и левом суппортах подается
насосами, приводимыми в действие электродвигателями М4 и Л45.
Производительность каждого насоса в 50 л)мин при давлении до
16 ат. Емкость резервуара для охлаждающей жидкости 1150 л. Схе-
ма подачи охлаждающей жидкости показана на кинематической
схеме станка на фиг. 112.
Общий вид станка приведен на фиг. 114.
Слабым звеном станка по подаче являются муфты П вала 9.
Коэффициент полезного действия станка можно принимать рав-
ным 0,75.
§ 35. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ДВУСТОРОННИЙ СВЕРЛИЛЬНО-
РАСТОЧНЫЙ СТАНОК —3
Горизонтальный двусторонний сверлильно-расточный станок—3
предназначен для сплошного и кольцевого сверления глубоких от-
верстий и расточки труб. Пользуясь суппортами, на станке можно
228
производить некоторые операции токарной обработки, обточку шеек,
подрезку торцов трубы, расточку заправочного отверстия перед
операцией сверления или расточки.
На станке целесообразно производить сплошное сверление от-
верстий диаметром свыше 30 мм, так как при сверлении отверстий
диаметром меньше 30 мм нельзя получить скорость резания свыше
40 м/мин.
Наиболее целесообразно станок использовать для двустороннего
сплошного и кольцевого сверления.
Благодаря тому, что правая станина значительно длиннее левой,
на станке можно также эффективно производить одностороннее
сверление и расточку глубиной несколько большей, чем при двусто-
роннем.
Основные данные станка
Габариты:
длина................................................. 18 500 мм
ширина............................................. 2 750 мм
высота............................................. 1 850 мм
Диаметр отверстия вращающегося барабана............. 460 мм
Наибольший наружный диаметр обрабатываемой трубы,
закрепляемой в планшайбах барабана шпинделя .... 440 мм
Расстояние от планшайбы барабана шпинделя до станины:
по правой стороне................................... 10 200 мм
по левой стороне ............................... 6300 мм
Наибольший ход каретки со стеблем:
на правой стороне................................... 7 400 мм
на левой стороне................................ 3 800 мм
Продольный ход суппортов:
правого............................................. 5 200 мм
левого.......................................... 1 500 мм
Наибольшая глубина сверления при одновременном свер-
лении с двух сторон ................................ 6 000 мм
Наибольшая глубина сверления или расточки только
с правой стороны при снятых с левой станины карет-
ке и суппорте и установке люнетов только на левой
стороне............................................... 7 200 мм
Характеристики электродвигателя Afj главного движения:
мощность.............................................. 30 л. с.
скорость вращения................................. 960 об/мин
Характеристика электродвигателей Л42 и Л43 ускоренной
подачй:
мощность............................................ 3 кет
скорость вращения............................... 1 440 об/мин
Характеристики электродвигателя насоса М4:
мощность............................................ 6,5 л. с.
скорость вращения............................... 1 420 об/мин
производительность насоса при давлении до 12 am . . до 55 л}мин
Диапазон скоростей главного движения—барабана шпин-
деля (8 скоростей).................................. 7—127 об/мин
Диапазон подач на Один оборот планшайбы барабана
шпинделя:
для каретки...............•......................... 0,087—3,2 мм)об
229
для суппорта ................................... 0,17—6,5 мм\об
Ускоренная подача каретки со стеблем............... до 3305 мм]мин
Коэффициент полезного действия станка равен........ 0,8
Устройство станка
Станок состоит из сле-
дующих частей и механиз-
мов: станин А (средней,
левой и правой); шпин-
дельной бабки 5, в кото-
рой размещены вращаю-
щийся барабан с двумя
планшайбами Ф и короб-
ка скоростей главного
движения; двух передних
суппортов С с коробками
подач суппортов, попереч-
ными салазками и резцо-
выми головками Г; двух
кареток (задние суппор-
ты) со стеблем Т; двух
передних подшипников /7,
укрепленных на плитах
передних суппортов и слу-
жащих для направления
стеблей; коробки подач Д;
двух коробок передач £;
люнета Л и органов
управления (фиг. 115).
Обрабатываемая тру-
ба И устанавливается и
закрепляется в двух план-
шайбах Ф барабана шпин-
деля и дополнительно на
одном или двух люнетах.
При сверлении труба И
совершает только вра-
щательное движение, а
режущий инструмент, за-
крепленный на стебле,
только продольную по-
дачу.
Органы управления
станка (см. фиг. 115):
рукоятки 1, 2 и 3, рас-
положенные на лицевой
стороне шпиндельной баб-
ки, служат для изменения
230
скоростей главного движения, т. е. чисел оборотов планшайб Ф
барабана;
рукоятки 4 и 5 изменяют подачи суппортов С или рабочей пода-
чи кареток К\
рукоятка 6 изменяет направление подачи;
рукоятка 7 включает механическую рабочую, ручную или уско-
ренную подачу кареток К\
рукоятка 8 включает подачу суппортов или кареток при дей-
ствии вручную (см. фиг. 116);
маховичок 9 управляет ручной подачей суппортов или сверлиль-
ных кареток К\
маховичок 10 управляет поперечной подачей вручную;
рукоятка 11 включает продольную или поперечную подачу суп-
портов С.
Кинематическая схема станка приведена на фиг. 116, а данные
шестерен и червячных винтов в табл. 36.
На этой схеме:
Главное движение осуществляется электродвигателем М\
и передается через коробку скоростей Б на барабан Ф шпиндельной
бабки, в планшайбах которой закрепляется обрабатываемая тру-
ба И. В главном движении можно получить восемь различных чисел
оборотов в минуту.
Уравнение, определяющее передачи главного движения, имеет
следующий вид:
я = [об/мин], (40)
где i — передаточное отношение коробки скоростей;
По — обороты электродвигателя Alj (лго = 96О об/мин).
Наибольшее передаточное отношение коробки скоростей
I
1 z4 z7 zn zl4 z15 ’
Подставляя в это выражение число зубцов шестерен из табл. 36,
получим
21 27 34 20 46 23
I,—-----------------— 0,133.
1 33 27 ‘34 46 23 96
Отсюда число оборотов планшайбы Ф барабана шпинделя
Hi = 0,133 • 960 = 127 об/мин.
Остальные значения чисел оборотов главного движения опре-
деляются таким же методом и приведены в табл. 36.
Движение подачи осуществляется от механизма главного
движения и передается на коробку подач Д, т. е. от шестерни Zi5 на
шестерню г16 (см. фиг. 116). С шестерни 16 вращение передается на
шестерни 17, 18, 19 и 20, на вал которой насажен блок из четырех
шестерен на скользящей шпонке. Далее от этого блока шестерни
движение передается на блок шестерен 22, 24, 26, 28 и 29, жестко
насаженных на общую втулку, которая свободно вращается на
231
Таблица 36
Данные шестерен, червячных винтов и реечных зацеплений
горизонтального сверлильио-расточного стайка—3
(см. фиг. 116)
№ пози- ции Число зуб- цов Z № по- зиции Число зубцов Z № по- зиции Число зубцов Z № пози- ции Число зубцов Z № пози- ции Число зубцов Z
/ 21 24 40 47 Шаг 38,1 мм 70 28 93 26
2 33 25 32 48 22 71 28 94 Одноза- ходный
3 27 26 48 49 46 72 22 95 36
4 27 27 20 50 34 73 46 96 21
5 20 28 60 51 42 74 54 97 54
6 34 29 27 52 26 75 14 98 14
7 34 30 82 53 Одноза- ходный 76 28 99 Шаг 5,08 мм
8 20 31 27 54 36 77 28 100 26
9 48 32 82 55 21 78 42 101 Трехза- ходный
10 20 33 54 56 54 79 21 102 36
11 46 34 55 57 14 80 42 103 31
12 21 35 50 58 Шаг 5,08 мм 81 36 104 30
13 48 36 33 59 26 82 36 105 26
14 23 37 51 60 Трехза- ходный 83 Шестиза- ходный 106 Шаг 12,7 мм
15 96 38 28 61 36 84 48 107 34
16 32 39 k 28 62 31 85 Шаг 38,1 мм 108 34
17 38 40 42 63 30 86 22 109 28
18 54 41 21 64 26 87 46 ПО 28
19 39 42 42 65 Шаг 12,7 мм 88 46 111 28
20 54 43 36 66 34 89 34 112 28
21 46 44 36 67 34 90 34 113 22
22 34 45 Шестиза- ходный 68 28 91 34 114 46
23 40 46 48 69 28 92 42 115 54
1 116 14
232
Фиг. 116. Кинематическая схема
(буквы — позиции по фиг.
двустороннего горизонтального сверлильно-расточного станка-3
115; цифры — номера шестерен; Mi и М2—электродвигатели).
валу. Этот вал вращается шестерней 32, сидящей на валу на сколь-
зящей шпонке, от шестерней 30 и 31 перебора или при прямой пере-
даче при соединении кулачковых муфт рукояткой 4 от шестер-
ней 32 и 29.
Таблица 37
Числа оборотов барабана шпиндельной бабки горизонтального
сверлильно-расточного станка—3
(см. фиг. 116)
Ступени Положение рукояток Число оборотов барабана в минуту
1 3 2
1 1 1 1 127
2 2 75
3 1 2 53
4 2 31
5 1 2 1 28
6 2 16,3
7 1 2 11
8 2 7
Далее движение передается через шестерни 33 и 34 и муфту Н
на общий вал коробок передач Е, от которых движение уже пере-
дается на суппорты или каретки К. Рукояткой 6 коробки подачи Д
можно изменять направление подачи на прямое или обратное.
От шестерни 38 (или 76) коробки передач Е движение передает-
ся сначала на шестерню 40 и спаренную с ней коническую шестер-
ню 41 и далее на коническую шестерню 42, свободно сидящую на
своем валу. Шестерни 43 и 44 получат вращение после того, как
с помощью рукоятки 7 кулачковая муфта, сидящая на скользящей
шпонке, по отношению к шестерне 42 будет включена, а относитель-
но шестерни 71 будет выключена. В этом положении муфты фрик-
ционное звено ускоренной подачи не включено, так как рукоятка 7
для этого включения имеет отдельное положение.
При таком положении рукоятки 7 движение от вала шестерни 44
будет передаваться на червячный вал 45, червячную шестерню 46
и ходовой винт 47. Благодаря гайке на ходовом винте 47 каретка К
получит поступательное движение.
Подача на суппорт С осуществляется вращением шестерни 38
(или 76), которое передается шестерне 39 (или 77) и далее шестер-
не 50.
234
Последняя приводит в движение шестерни 51 и 52, червячную
пару 53 и 54, шестерни 55 и 56 и шестерню 57 реечного зацепления,
которая, обкатываясь по рейке 58, сообщает суппорту продольное
движение.
Следует заметить, что червячная шестерня 53 и цилиндрическая
шестерня 55 насажены на шпонках на общую сидящую свободно на
валу втулку. Червячная шестерня 61 и цилиндрическая шестерня 62
также насажены на общую втулку и вращаются свободно на валу.
Рукоятка 11 имеет два положения, при которых включается одна
или другая червячные пары, и в зависимости от этого получается
продольная или поперечная подачи суппорта.
Уравнение, определяющее рабочую подачу каретки К, за один
оборот барабана Ф главного движения, будет иметь следующий
вид:
[мм/об], (41)
где — передаточное отношение от барабана до коробки подач Д.
Это отношение постоянно и имеет следующее значение:
____________________ 96 38 39 19*13
1 *16 *18 *20 $2 54 54 9*18
z2 —передаточное отношение коробки подач Д, которое мо-
жет иметь восемь различных значений. Наибольшее из
них
I „54*
2шах г22 г34 34 ’ 55 ’
z3 —передаточное отношение коробки передач £* будет посто-
янным. Оно определяется из соотношения
i *38 *41 *43. 28 21 36 __ 1 .
^40 *42 *44 42 42 36 3
z4-г-передаточное отношение червячной пары 45 и 46 (z4=
= 6/48);
£х — шаг двухзаходного ходового винта 47 (fx — 38,1 л<ж);
=0,084 • 38,1 = 3,2 мм!об.
Уравнение, определяющее подачу s0.c суппорта С за один оборот
барабана Ф главного движения, будет иметь вид
sOiC— [мм/об], (42)
где £ и 12 — передаточные отношения, имеющие те же значения,
что и в рабочей подаче каретки /С;
fc—передаточное отношение зубчатой и червячной пар
рейки. Учитывая, что передаточное отношение шесте-
рен 38 и 39 коробки передач Е равно единице, полу-
чим, что
f -^гз8 *50 *5з *55 28 54 . 1 ' 21 QJ4
С *39 *52 *54 *56 28 26 36 54
235
т. е. оно будет иметь постоянное значение;
т — модуль;
z — число зубцов реечной шестерни.
Общее передаточное отношение i до реечной шестерни при наи-
большем значении передаточного отношения f2 будет определяться
соотношением
* = И • 12 • Ze = 0,029.
При найденном значении общего передаточного отношения i
и данных табл. 36
5о.с = Ьтг • т • z57 = 0,029 • 3,14-5,08 • 14 = 6,5 мм/об,
где т = 5,08 — модуль, z=14 — число зубцов реечной шестерни.
Остальные значения подач каретки и суппорта, подсчитанные
подобным методом, даны в табл. 38.
Таблица 38
Подачи кареток К и суппортов С за один оборот барабана
шпиндельной бабки горизонтального сверлильно-расточного
станка—3
(см. фиг. 116)
Ступени Положение рукояток Подача каретки К мм] об Подача суппорта С мм] об
5 4
1 1 1 3,2 6,5
2 2 2,36 4,7
3 3 1,58 3,13
4 4 0,79 1,56
5 1 2 0,35 0,715
6 2 0,26 0,5
7 3 0,17 0,37
8 4 0,087 0,17
Ускоренные подачи кареток К (правой и левой)
осуществляются электродвигателями М2 и 7И3. На правой каретке
вращение электродвигателя передается через цилиндрические ше-
стерни 48 и 49 при включении рукояткой 7 фрикционной муфты на
червячную пару 45, 46 и ходовой винт 47. Для передачи вращения
электродвигателя Л13 на левой каретке дополнительно имеется ко-
236
ническая пара шестерен 89 и 90, передаточное отношение которых
равно единице.
Уравнение, определяющее ускоренную подачу каретки smtn,
имеет следующий вид:
Smin = «0^x [ММ,Мин], (43)
где п0 —обороты электродвигателя М2. или М3
(ло=144О об/мин);
iy — передаточное отношение ускоренной передачи
£х—шаг ходового винта 47 (/хв38,1 мм).
При этих данных получим
smin = 1440 • 0,06 • 38,1=3305 мм!мин.
Ручная подача каретки К осуществляется махови-
ком 9, вращение которого передается шестерням 66, 67, 68, 69, 70,
71, червячной паре 45, 46 и ходовому винту 47.
Движение суппорта С вручную также осуществляется от махо-
вичка 9, вращение которого передается шестерням 72, 73, 74, 75
и 56. От шестерни 56 движение передается шестерне 57 реечного
зацепления.
Поперечная подача верхних салазок с резцовой голов-
кой суппорта С осуществляется от главного движения или вручную.
При осуществлении подачи от главного движения вращение шестер-
ни 50 передается шестерням 51, 52 и 59, далее червячной паре 60
и 61, а от последней шестерням 62, 63, 64 и далее ходовому винту 65.
Все изложенное в отношении правой стороны станка в одинаковой
мере относится и к его левой стороне, как это видно из фиг. 116.
Глава X
НАРЕЗАНИЕ КАНАЛОВ ОРУДИЙ
§ 36. УСТРОЙСТВО НАРЕЗОВ ОРУДИЙНЫХ стволов
При выстреле из артиллерийского орудия снаряд в нарезном
канале получает как поступательное, так и вращательное
движение. Последнее обеспечивает устойчивость обычного снаряда
на траектории его полета и необходимую кучность стрельбы.
Фиг. 118. Развертка нарезов перемен-
ной прогрессивной крутизны. ZH—дли-
на нарезной части канала; си—угол
крутизны нарезов у начала нарезов;
а2—угол крутизны у дульного среза
канала.
Фиг. 117. Развертка нарезов постоян-
ной крутизны. /н—длина нарезной ча-
сти канала; а—угол крутизны наре-
зов; ОВ—развертка нареза; d—калибр
орудия.
Нарезы в каналах орудий представляют собой винтовые дорож-
ки—впадины, составляющие с направлением оси канала угол а на-
клона нарезов или угол крутизны нарезов. Если снаряд, двигаясь
в канале ствола, совершает вращательное движение по часовой
стрелке (смотря со стороны открытой части канала), то нарезка та-
ких орудий называется правой и развертка ее на плоскость уОх
будет иметь вид, изображенный на фиг. 117 и 118, причем на обоих
фигурах ось Ох направлена вдоль канала ствола. Отечественные
орудия имеют правую нарезку, а орудия некоторых европейских
стран — левую нарезку.
По характеру крутизны различают нарезки:
1) постоянной крутизны, если угол а наклона нарезов на всей
длине нарезной части канала постоянен (см. фиг. 117);
2) переменной крутизны — прогрессивная нарезка, если угол а
наклона нарезов на всей длине нарезной части канала переменный
и по направлению к дульной части увеличивается (см. фиг. 118).
238
Прогрессивная нарезка может быть задана квадратной или куби-
ческой параболами или синусоидой. В орудиях отечественного произ-
водства прогрессивная нарезка задается квадратной параболой.
Немцы в своих орудиях применяли все виды прогрессивной- нарезки.
Движение снаряда по каналу происходит под действием силы
давления пороховых газов на дно снаряда, определяемой из следу-
ющего выражения:
Р ~ i
где Р — сила давления пороховых газов в кг;
Рен — давление пороховых газов на дно снаряда в кг/сж2;
F — площадь сечения канала ствола с учетом нарезов в см2.
F=(0,8—0,82) d2, здесь d — диаметр канала ствола по по-
лям или калибр орудия в см.
При поступательном и вращательном движении снаряда в кана-
ле орудия возникают следующие силы (фиг. 119):
сила нормального давления ве- Ведищи
дущего пояска снаряда на боевую поясок
Фиг. 119. Схема сил, возникающих на боевой грани нареза ОВ при движении
снаряда по каналу. ОХ—направление оси канала ствола,
а—принципиальная схема, б—силы, возникающие в канале ствола.
сила трения, возникающая на боевой грани нарезов между по-
верхностью ведущего пояска снаряда и боевой гранью vN (коэффи-
циент трения, который для меди по стали равен 0,17);
равнодействующая сил Ф нормального давления ведущего
пояска на поверхность канала по полям и нарезам. Обычно величина
равнодействующей силы не превышает 10—12% силы 7V;
сила трения, возникающая в результате действия сил нормаль-
ного давления Ф. Этой силой из-за малости ее величины в расчетах
пренебрегают;
равнодействующая сил сопротивления воздуха, выталкиваемого
снарядом из канала ствола. Эта сила из-за малости ее величины
в расчетах не учитывается.
Движение снаряда в канале орудия определяется следующими
уравнениями:
а) при поступательном движении
рсиР —- n (N sin а + vTV cos а); (44)
239
б) при вращательном движении
j — = w(JVcosa— vNsina). (45)
dt
В обоих уравнениях:
q — вес снаряда в кг,
g — ускорение силы тяжести (g=9,81 м!сек2)\
j — момент инерции снаряда относительно оси его вращения.
у 3=^ А г2, здеСЬ р — коэффициент инерции для артиллерий-
g
ских снарядов. Обычно р=0,47—0,64, в расчетах принимаем
его равным 0,57;
г — радиус канала ствола в точке приложения сил. Обычно
г= (0,5—0,508)^ при глубине нарезки /ы = 0,015d мм;
п— число нарезов в канале ствола.
Угловое ускорение d®!dt вращательного движения снаряда мож-
но выразить следующим образом:
V tga
a>= —-— ,
г
_____ d (i* tg a)
dt r dt *
Учитывая последнее выражение, уравнение вращательного дви-
жения снаряда (45) можно написать в таком виде:
~ p.r2 = nr (N COS a — Ah sin a). (46)
Решая уравнение (46) относительно N, получаем после ряда пре-
образований следующие расчетные формулы для определения нор-
мального давления ведущего пояска снаряда на боевую грань на-
реза:
а) для нарезки постоянной крутизны
^ = JLPCH^tga, (47)
п
б) для нарезки прогрессивной крутизны по закону параболы
второй степени (квадратной)
ЛГ--(«)
где^=‘е“71еД1 .
‘н
Здесь а, —угол наклона нарезов в месте, где они начинаются,
(а, = 2-^4°);
а2—угол наклона нарезов в дульной части ствола (а2 =
= 7-5-12°);
£и—длина нарезной части канала.
240
Из рассмотрения формул (47) и (48) следует, что нормальное
давление ведущего пояска снаряда N зависит от следующих факто-
ров:
1) распределения массы снаряда, которое учитывается коэффи-
циентом инерции ц;
2) величины давления пороховых газов на дно снаряда рск,
3) площади поперечного сечения канала F,
4) угла крутизны нарезов а,
5) величины кинетической энергии поступательного движения
снаряда по каналу.
На фиг. 120 приведены кривые изменения нормального давле-
ния W по длине канала орудия. Кривая Д относящаяся к нарезке
постоянной крутизны, имеет одина-
ковую закономерность с кривой изме-
нения давления пороховых газов в
канале ствола. Из фиг. 120 видно,
что на участке канала длиной 1^
от начала нарезов кривая А
расположена значительно выше кри-
вой Б, относящейся к нарезке про-
грессивной крутизны. На этом же
участке канала и температура поро-
ховых газов будет иметь наибольшее
значение. Совпадение на кривой А
по месту действия нормального дав-
ления N и температуры газов мак-
симальных значений неблагоприятно
Фиг. 120. Изменение нормального
давления N на боевую грань наре-
за по длине канала ствола.
Л—нарезка постоянной крутизны; £—про-
грессивная нарезка; о!—направление оси
канала; Zj—ординаты точки наибольшего
давления пороховых газов в канале ствола-
сказывается на нарезках, при этом
увеличивается их износ и выгорание. Кривая Б дает более плавное,
чем кривая А возрастание нормального давления при меньшей его
абсолютной величине, что создает более благоприятные условия
работы ведущего пояска снаряда, однако при этом для большинства
снарядов ведущий поясок по своей ширине должен состоять из двух
самостоятельных участков (см. фиг. 22 и 23).
Сопоставление кривых А и Б, а также кривых изменения давле-
ния и температуры пороховых газов по длине канала дает основа-
ние для вывода, что нарезка прогрессивной крутизны имеет боль-
шие преимущества перед нарезкой постоянной крутизны. При этом
малая величина угла а при нарезке прогрессивной крутизны умень-
шает нормальное давление N на 20—25% на участке канала длиной
/з = /14-5г/, отчего и уменьшается износ и разгар полей нарезов на
этом участке. Последующее увеличение угла крутизны нарезов а
к дульной части обеспечивает требуемую угловую скорость враща-
тельного движения снаряда в момент его вылета из канала ствола.
Длина хода нарезов и угол крутизны нарезов
Развертка нарезов постоянной крутизны на плоскость уОх имеет
вид прямой линии ОБ (см. фиг. 117). Нарезка характеризуется кру-
тизной, определяемой углом а между осью канала ствола Ох и на-
241
правлением нареза и длиной хода нарезов h — расстоянием по оси
ствола, на котором нарез делает один оборот. Из фиг. 117 видно,
что длина хода нарезов Л и угол крутизны а связаны зависимостью
tga=—
Л
или
tga
Очень часто длину хода нарезов выражают в калибрах орудия d
по соотношению
У нарезки прогрессивной крутизны угол крутизны нарезов а пе-
ременный (см. фиг. 118). Кривизна такой нарезки характеризуется
углами си и аг соответственно в начале и в конце нарезов и измене-
нием угла а в промежутке между этими зависимостями углов.
Нарезка прогрессивной крутизны, построенная по параболе вто-
рой степени (квадратной), определяется уравнением следующего
вида:
у = ах2. (50)
При развертке нарезки прогрессивной крутизны, определяемой
формулой (50), на плоскость уОх:
начало координат помещают в вершине параболы, ось Ох на-
правляют по оси канала, а на оси Оу откладывают длины дуг, соот-
ветствующих повороту снаряда вокруг своей оси на центральный
угол ф. Точка А на развертке нарезки является началом нарезов,
которому соответствует начальный угол крутизны аь точка В'—
дульным срезом нарезной части канала, которому соответствует
угол крутизны а2, и /н — длиной нарезной части канала ствола.
Найдем выражение, определяющее коэффициент а в формуле
(50), для этого возьмем первую производную, являющуюся танген-
сом угла наклона касательной к кривой ОВ (см. фиг. 118)
= tga.
dx
Из последнего выражения следует, что. при x=%i
tga1 = 2axI,
а при х=х2
tg a2 = 2ax2.
Учитывая, что
JC2 Хг = 1а,
можно написать
tg “2 - tg ai — 2a (x2—Xj) = 2aZH,
242
откуда
« = (51)
Зная параметр параболы а, легко определить отрезок Xi и, сле-
довательно, вершину параболы. Последнее выражение показывает
также, что множитель Ка, входящий во второй член уравнения (48) ,.
равен удвоенному значению параметра а, т. е. ^£x=2я.
Зная параметр параболы а, начальный угол переменной крутиз-
ны нарезов си и, задаваясь координатой произвольной точки Е, лег-
ко определить по tg а угол крутизны нарезки в этой точке а.
Таким образом, по известным начальным данным (а, си) можно
построить развертку нарезки прогрессивной параболической крутиз-
ны на плоскости для изготовления по ней копира нарезательного
станка и проверки станка перед нарезанием канала.
Выбор крутизны нарезов, как это известно из курса внешней
баллистики, обусловлен требованием обеспечения необходимой
устойчивости снаряда на траектории вращением его вокруг продоль-
ной оси в момент вылета из канала. Угловая скорость этого враща-
тельного движения снаряда определяется по формуле
(52)
или по формуле
ш==£Ш> (53)
Г
где п — обороты вращательного движения снаряда в канале ство-
ла в единицу времени;
v — поступательная скорость снаряда в канале ствола, которая
в момент его вылета из канала равна начальной скорости
снаряда vQ;
а — угод крутизны нарезов;
г — радиус окружности, по которой вращается снаряд —полу-
калибр.
Из формулы (53) видно, что угловая скорость вращения снаря-
дов в момент вылета его из канала ствола зависит от скорости v
поступательного движения и от угла крутизны нарезов а = а2.
Поэтому у орудий, имеющих малую начальную скорость снаря-
да (500—650 м/сек), например, у гаубиц угол крутизны нарезов а2
следует увеличивать, а у орудий, имеющих большую начальную ско-
рость снаряда (850—1000 м/сек), угол крутизны нарезов а2—умень-
шать.
Из данных артиллерийских систем, применявшихся и изготов-
лявшихся в период второй мировой войны, известно, что:
1) полевые, танковые и зенитные пушки калибром 50—120 мм
при длине стволов до 55d и начальной скорости снаряда (*?о=85О—
1000 м/сек) имели, как правило, нарезку постоянной крутизны
а=6°30'—7° и только отдельные их образцы имели нарезку прогрес-
сивной крутизны а=Зо/7° (в числителе начальный угол крутизны
си = 3°, в знаменателе угол крутизны у дульного среза а2 = 7°);
243
2) полевые гаубицы и легкие полевые пушки при относительно
малой длине стволов и начальной скорости снаряда t>o = 55O—
750 м!сек> имели преимущественно нарезку прогрессивной крутизны
а = 4о/80 или а = 4°/10°. В отдельных случаях у таких орудий приме-
нялась нарезка прогрессивной крутизны а —5712°,
Допуски на величину угла крутизны при нарезании
нарезки канала ствола
Крутизна нарезов, указанная в чертежах, является заданной
расчетной или номинальной крутизной. Действительная крутизна
нарезов орудийного ствола, получаемая в производстве, всегда бу-
дет отличаться от расчетной. Величины отклонения действительной
крутизны нарезов от номинальной зависит от различных факторов:
точности изготовления нарезов и настройки нарезательного станка,
особенно его копирного устройства; точности измерительного инст-
румента, применяемого для проверки крутизны нарезов, и метода
измерения; способов проверки нарезательного станка.
Современные нарезательные станки, включая и их копирные
устройства, могут обеспечить изготовление нарезки с точностью до
±5' по крутизне, так как оптическая звездка этих станков дает от-
счеты крутизны нарезов с точностью до ±5'. Таким образом, техни-
ческие возможности производства обеспечивают точность крутизны
нарезов до ±5', которую и можно получить на отдельных стволах,
если в этом возникает необходимость, исходя из заданных балли-
стических свойств пушки.
В серийном производстве орудий, учитывая целесообразность
проверки нарезательного станка не для отдельных орудийных ство-
лов, а для целой их партии допуск (или точность изготовления) на
крутизну нарезов следует увеличить, по опыту производства он
обычно принимается равным ±10'. Такой допуск, как показывает
практика, удовлетворяет требованиям эксплуатации и применения
артиллерийских стволов и не оказывает заметного влияния на бал-
листические свойства орудий (кучность стрельбы).
Необходимо отметить, что допуск ±10' относится только к углам
крутизны нарезов орудийных стволов, в то время как допуск для
проверки нарезательного станка, включая и проверку установки его
копира, не должен превышать ±5' и только в отдельных случаях он
может быть равен ±10'.
Величину рекомендуемого допуска на угол наклона нарезов а
(или крутизну нарезов) практически легко учесть при нарезке посто-
янной крутизны, для нарезки же прогрессивной крутизны учет это-
го допуска представляет некоторые трудности, так как для каждого
участка длины нарезки необходимо сначала определить соответству-
ющий ему угол а. При разбивке нарезки на отдельные участки не
следует брать их длину более 250 мм. Значительно проще строить
развертку нарезки прсгрессивной крутизны, так, как это показано
на фиг. 121. В этом случае, зная исходные параметры аь а2 и
определяют для каждого участка нарезной части канала ордина-
244
ты у, т. е. длину дуги, соответствующую повороту снаряда на дан-
ном участке на центральный угол ср. При построении развертки до-
пуск на угол крутизны нарезов целесообразнее относить к централь-
ному углу ср, так как такой допуск вместе с расчетными значениями
у и ф позволяет в производстве более удобно проверять точность
копирного устройства нарезательного станка.
Величина допуска на центральный угол ф для каждого участка
нарезки не должна быть более ±40'. Такая величина допуска будет
соответствовать рекомендуемому значению допуска ±10' на угол а
наклона нарезов.
Процессы изготовления нарезки постоянной и прогрессивной
крутизны аналогичны по операциям и несложны. В технологиче-
ском отношении нарезка постоянной крутизны имеет ряд преиму-
ществ, а именно: упрощение конструкции копирного устройства
/н~длина нарезной части канала; начальный угол крутизны (я;—4"); *2—угол
крутизны в дульной части (я2=9 '46'); у—ординаты длин дуг (окружностей); <р—цент-
ральный угол.
и установки его на станке, удобство настройки и проверки нареза-
тельного станка, упрощение проверки крутизны нарезов в каналах
орудий в процессе их изготовления, сокращение конструкторских
и технологических расчетов.
Профиль нарезов
Форма или профиль нарезов канала орудия определяется разме-
рами отдельных их элементов (фиг. 122 и 150). По профилю разли-
чают следующие виды нарезки канала орудия:
нарезку нормального профиля;
нарезку трапециевидную;
нарезку специального профиля (со скошенной холостой гранью
под выступы ведущего пояска снаряда и др.).
Нарезка нормального профиля применяется наиболее широко
во всех типах и калибрах орудий.
245
При выборе профиля и нарезки канала орудия необходимо учи-
тывать калибр орудия, величину давления пороховых газов, вели-
чину начальной скорости снаряда, способ заряжания, прочность
полей нарезов и выступов на ведущем пояске снаряда, образующих-
ся после врезания пояска в нарезы.
У современных орудий размеры нарезов связаны следующим
соотношением (см. фиг. 122):
6= (1,5—2,0) с, (54)
где b — ширина нареза (впадины);
с — ширина поля.
Основным размером является ширина нареза Ь, однако, если
ширина поля с при данном размере ширины b не будет удовлетво-
Фиг. 122. Профиль нарезов.
диаметр, канала по полям (калибр орудия);
диаметр канала по нарезам; Ъ~ширина нареза;
с —ширина поля; /—глубина нареза; 5—допуск на
обработку канала по диаметрам d и da; до-
пуск на ширину нареза-
рять требованиям прочности, тс
все размеры нарезов должны
быть пересмотрены.
По технологическим сообра-
жениям число нарезов в канале
орудия должно быть четным с
тем, чтобы нарезание каналов
можно было производить мно-
горезцовыми головками, имею-
щими шесть или восемь резцов.
Приближенно количество
нарезов п можно определять по
следующим эмпирическим фор-
мулам:
а) для орудий малых и
средних калибров
n=3,5rf+2, (55)
б) для орудий крупных ка-
либров, свыше 200 мм
n=2,5rf+2, (56)
где d — калибр в см.
Из формулы (55) и (56) следует, что с увеличением калибра
орудия количество нарезов увеличивается. При выборе профиля на-
резки следует также учитывать нарезку, зарекомендовавшую себя
положительно в эксплуатации на существующих орудийных ство-
лах.
Когда предварительные расчеты профиля нарезки будут закон-
чены, необходимо полученные номинальные размеры ширины поля с
и ширины нареза Ь округлить до десятых долей миллиметра.
Глубина нарезов t обычно определяется из следующего соотно-
шения:
t= (0,014-0,02) с?. (57)
Для большинства современных орудий при давлении пороховых
газов р>3000 кг/сл2 и начальной скорости снаряда г?о^900 м/сек,
246
в целях повышения живучести орудийных стволов глубина нарезов
(0,0154-0,02) d.
Правильный выбор радиуса закруглений R[ повышает прочность
полей, исключает возможность подрезки тела трубы, улучшает
условия чистки канала и уменьшает возможность скопления в на*
резке загрязнений и образования ржавчины. Обычно радиус закруг-
лений #i следует определять из соотношения
У?! -(0,54-0,6) • А (58)
Острые кромки полей закругляются под радиусом #2 = 0,14-
ОД 5 мм, что достигается технологически полированием канала.
В табл. 39 приведены размеры и допуски, характеризующие на-
резы каналов некоторых образцов орудий.
Таблица 39
Характеристики нарезов канала некоторых орудий периода 1941—1944 гг.
Наименование характеристики Ъ1-мм пушка обр. 1943 г. 8Ъ-мм пушка обр. 1943 г. 203-мм гауби- ца обр. 1931 г. I 75-л/л/ немец- 1 кая пушка обр. 1942 г. 88~мм немец- кая пушка обр- 1943 г. 105-мм немец- кая пушка
Калибр орудия d в мм 57 85 203,2 75 88 105
Вес снаряда q в кг 3,14 9,2 100 6,8 10,2 15,1
Начальная скорость снаряда и0 в м]сек 990 797 607 935 1000 790
Максимальное давление поро- ховых газов /?тах в кг)см2 3100 2550 2350 2850 3000 2700
Длина нарезной части канала /н в мм 3421 3496 3981 4357 5150 3694
Диаметр канала по нарезам dH в мм 58,8 86,7 207,2 76,8 90,4 107,6
Допуск 5 на диаметр канала В М-М- +0,1 +0,15 +0,2 +0,2 +0,2 +0,2
Число нарезов п 24 24 64 32 32 32
Ширина нарезов b в мм 5,35 7,5 6 3,86 5,04 6,8
Допуск Ц на ширину нареза b в мм ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,2 ±0,5 ±0,2
Ширина поля с в мм 2,1 3,62 3,97 3,5 3,6 3,5
Глубина нареза t в мм 0,9 0,81 2 0,9 1,2 1,3
Крутизна нареза а в град. 6° 7° 09' 8°56' 6°31' 6°31' 4°/6°
Допуск на крутизну нареза в мин. ±10' ±10' ±10' ±40' ±40' ±40'
Примечания. 1) Допуски на крутизну нарезов для немецких ору-
дий даны относительно центрального угла т поворота снаряда фиг. 121.
2) Обозначения размеров нарезки даны по фиг. 122.
247
Основными размерами нарезки по чертежу являются ее ширина
и глубина, так как эти размеры получаются непосредственно в про-
цессе нарезания нарезки, кроме того, ее ширина зависит от соответ-
ствующего размера резца. Допуск на обработку по ширине нарезки
следует назначать с учетом точности работы станка, степени износа
'в процессе обработки резца и уменьшения в связи с этим размера
ширины нареза.
При назначении допуска на ширину нареза следует учитывать
также возможность уменьшения ширины поля из-за неточности ра-
боты делительного механизма нарезательного станка. Например,
если одновременно нарезается одна шестая или одна четвертая
часть всего количества нарезов, то каждый раз при переходе от
одной группы нарезов к другой необходимо ствол поворачивать на
угол 360°: и, т. е. угол, дуга которого равна ширине поля и нареза.
Ствол необходимо поворачивать до окончательной нарезки послед-
ней группы нарезов, причем ошибки в углах поворота могут быть
различными по величине и направлению, в результате ширина
одной группы полей может оказаться меньше ширины другой груп-
пы полей.
Допуски 81 на размер ширины нарезов следует назначать с уче-
том калибра ствола, например, для стволов калибра до 100 мм до-
пуск &i = ±0,2 мм, для стволов калибра 100—180 мм допуск
81— + 0,3 лш и для стволов калибра свыше 200 лиг допуск
81 =+0,4 мм. Аналогичные допуски на размеры по ширине поля
будут иметь знак минус.
В табл. 40 приведены допуски для некоторых образцов ору-
дий. Допуски 8 на размеры диаметров канала d (по полям) и dn (по
нарезам) также назначаются с учетом калибра ствола, а именно:
Калибр орудий в мм
50—85
100—152
152—210
свыше 210
Допуск 8 в мм
+0,1
+0,15
+0,2
+0,3
Как правило, чистота обработки поверхности нарезов должна
быть такой же, как и чистота обработки полей и зарядной каморы,
т. е. V 8.
§ 37. СТАНКИ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ СТВОЛОВ ОРУДИЙ
Станки для нарезания стволов орудий (нарезательные станки)
относятся к специальным станкам, назначенным для получения вин-
товых канавок (нарезов), которые по габаритам можно разделить
на три группы: станки малые длиной до 10 м, станки средние дли-
ной от 12 до 21 м и станки крупные длиной свыше 25 м. Последний
тип станков может достигать длины до 50 м.
Габариты нарезательных станков определяются длиной и весом
нарезаемых на них орудийных стволов, причем длина станка долж-
на быть больше длины нарезаемого ствола в 2,4 раза, так как только
248
при таком соотношении длин обеспечиваются нормальные условия
процесса нарезания.
По своему устройству различные нарезательные станки имеют
много общего как по конструкции, так и по кинематической схеме,
что облегчает их изучение и настройку на них рабочих процессов.
Ствол орудия, установленный и закрепленный на станке в люне-
тах, при нарезании остается неподвижным. Он поворачивается с по-
мощью делительного механизма только по окончании нарезки в нем
одной группы нарезов и переходе к нарезанию другой группы наре-
зов.
Стебель с нарезательной головкой при нарезании ствола совер-
шает комбинированное движение прямолинейное возвратно-поступа-
тельное в осевом направлении и вращательное, поворачиваясь на
угол, соответствующий крутизне нарезов обрабатываемого участка
канала ствола. Станки подобной кинематической схемы наиболее
широко применяются во всех странах.
В' единичных экземплярах встречаются нарезательные станки
обычно крупных размеров, в которых нарезаемый ствол с начала
и до конца процесса нарезания всех нарезов остается в люнетах
неподвижным, а стебель с нарезательной головкой совершает посту-
пательное и вращательное движение с учетом изменения угла кру-
тизны нарезов по длине ствола. Если на такого типа станке одновре-
менно нарезаются не все нарезы, а только часть их, то при переходе
от одной группы нарезов к другой вместо поворота ствола повора-
чивают на требуемый угол с помощью делительного механизма сте-
бель с нарезательной головкой, оставляя ствол неподвижным.
Нарезательный станок обычно состоит из следующих основных
частей (узлов): станин, люнетов для установки и закрепления на
них обрабатываемого ствола; каретки (подвижного суппорта) с за-
крепленным в ней стеблем, несущим нарезательную головку; копир-
ного устройства; коробки скоростей, регулирующей скорость движе-
ния ходового винта; приводов и механизмов управления станком.
Ознакомимся с техническими данными и устройством некоторых
типов нарезательных станков.
Нарезательный станок завода «Красный Пролетарий»
Нарезательный станок завода «Красный Пролетарий» характе-
ризуется следующими основными техническими данными:
длина..............•........................ 20 м
ширина...................................... 2,7 м
высота............. ........................ 1,6 м
наибольшая длина нарезаемого канала........ 6000 мм
наибольший наружный диаметр нарезаемого
ствола, закрепляемого в люнетах .......... 375—425 мм
наибольший диаметр нарезаемого канала . . . 160 мм
наибольший диаметр отверстия вертлюга основ-
ного люнета с делительным механизмом . . . 500 мм
240
рабочие скорости продольной подачи стебля:
1-й режим............................. 6,5 м\мин
2-й режим............. . •........... 3,9 mImuh
3-й режим ............................ 3,4 м[мин
наибольшая скорость обратного хода стебля . . 16,6 м\мин
производительность насоса, подающего к рез-
цам охлаждающую жидкость.....................
мощность главного электрического двигателя
трехфазного тока.............................
ходовой винт двухзаходный, шаг 32 мм,
20 л1мин
10,4 кет при 1440 об/мин
нарезка ................................ ..... правая
общий вес станка...............................
19000 кг
Станок имеет две станины А и Б, установленные- на фундаменте
и скрепленные между собой болтами (фиг. 123). Нарезаемый ствол 1
устанавливается в люнетах В и Е станины А. В люнете В, имеющем
обычное устройство, устанавливается, центруется и закрепляется
казенная часть ствола, что достигается с помощью подвижных его
кулачков 37 (фиг. 124). Люнет Е предназначен для установки, цен-
трования и крепления дульной части ствола. В этом люнете ствол
устанавливается в вертлюге 2, выверяется и закрепляется в нем
с помощью кулачков, как это показано на фиг. 125 и 126. Вертлюг 2,
представляющий собой точно обработанный цилиндр, помещается
в подшипнике корпуса люнета (см. фиг. 125). На наружной поверх-
ности вертлюга закреплен зубчатый венец, который входит в зацеп-
ление с червячным винтом, эта червячная пара и представляет со-
бой делительный механизм, с помощью которого ствол можно пово-
рачивать в люнетах на требуемый угол (см. фиг. 126). Вертлюг 2,
а вместе с ним и орудийный ствол поворачиваются при помощи ма-
ховичка 5 (см. фиг. 123, 124 и 125). Положение вертлюга в люнете
фиксируется специальным стопором, а угол его поворота опреде-
ляется по указателю 3 (см. фиг. 125).
Люнеты В и Е могут перемещаться по направляющим станины
станка от ручных приводов, которые вращают шестерню 36, находя-
щуюся в зацеплении с рейкой 35, неподвижно закрепленной на ста-
нине Л (см. фиг. 124).
Делительный механизм станка должен поворачивать вертлюг
вместе со стволом на необходимый угол с точностью до ± 10', что
при диаметре вертлюга свыше 500 мм в линейных размерах будет
соответствовать ±1,0 мм, Такая шкала, нанесенная на уступе тор-
цовой поверхности вертлюга, удобна для ручной установки и наблю-
дения простым глазом. Точность ±1,0 мм, с которой в линей-
ных размерах можно установить вертлюг со стволом при пово-
роте его на заданный угол, не выходит из пределов допусков,
назначаемых на ширину нареза, а именно ±0,2 мм. Вертлюг при
повороте в подшипнике корпуса люнета не должен смещаться в осе-
вом направлении, так же, как и нарезаемый ствол при нарезке
и при повороте вокруг продольной оси люнета не должен сме-
щаться в кулачках вертлюга и вместе с вертЛюгом относительно
корпуса люнета.
250
Фиг.
а—общий вид станка, б—кинематическая схема, Я—левая станина,
Б—правая станина, В—люнет, Е—люнет с делительным механизмом,
X—каретка станка, И—направление продольной подачи каретки, М—
муфта, Г—направление поперечного перемещения рейки 19, Я—прилив
подшипника 11 с гайкой (маткой) 14 ходового вннта, /—нарезаемый
ствол, 2~вертлюг люнета, 3—указатель делительного механизма, 4—на-
резательная головка, 5™-валик для маховичка делительного механизма,
о—стебель станка, 7—муфта с делительным кольцом, 8—-подшипник ка-
реткн, 9—вал с наружными зубцами (216), 10—внутренняя тяга, 11—
Сл
123. Нарезательный станок завода «Красный Пролетарий».
подшипник матки ходового винта, 12—маховичок механизма продоль-
ного смещения тяги 10, 13—стойка с трубопроводом н краном подачи
жидкости, 14—матка ходового винта, 15—ходовой винт, 16—коробка
скоростей, 17—рукоятка переключения скоростей, 18—ролики рейки 19,
19—рейка, находящаяся в зацеплении с валом 9, 20—тяга, 21—рукоятка
включения муфты М, 22—передний подшипник стебля, 23— шкала уста-
новки копирной линейки 31, 24 и 28—червячный механизм продольного
смещения тяги 10, 25—втулка, 26—вннт, 27—контргайка, 29—соедини*
тельная муфта, 30—плита каретки, 32—плита копирной линейки 31.
5
Фиг. 124. Поперечный разрез станины нарезательного станка, приведенного на фиг. 123.
,4- станина девая, В—станина правая, В—люнет. Е—люнет с дели- рейки 19, 31—копирная линейка, 32- плита. 33—кронштейны плиты,
тельным механизмом. 3—указатель. 5—маховичок делительного меха- 34—подшипник ходового винта, 35—рейка станины А, 36—реечная
ннзма. 7— муфта каретки, 14—матка ходового винта 15, ролики шестерня ручного перемещения люнета. 37—кулачок.
Допустимое смещение вертлюга при его повороте в осевом на-
правлении не должно превышать ±0,05 мм. Смещение ствола по
окружности при вращении вертлюга или в осевом направлении при
нарезании канала может повлечь за собой частичное срезание от-
дельных групп полей нарезов и, следовательно, браковку ствола.
Приведенные соображения следует учитывать при настройке и про-
верке нарезательного станка.
На станине Б станка монтируются все его узлы и механизмы,
осуществляющие сам процесс нарезания канала. Станины станка
Фиг. 125. Люн-ет Е с делительным механизмом нарезательного
станка, приведенного на фиг. 123.
5—вертлюг с кулачками для установки и крепления нарезаемого ствола.
3—указатель шкалы, 4—нарезательная головка, 5—маховичок делительного
механизма.
представляют собой чугунные отливки коробчатой формы, обла-
дающие достаточной жесткостью (см. фиг. 124). Направляющие
станин являются основной технологической базой для проверки
станка и установки на нем ствола. Кроме того, при нарезании
ствола стол подвижной каретки К вместе со стеблем 6 и другими
ее механизмами перемещается вдоль направляющих станин, по-
этому состояние последних будет оказывать влияние на точность
станка (см. фиг. 123, а).
Направляющие станин прежде всего должны быть пря-
молинейны, горизонтальны и параллельны между собой, причем
непараллельность их не должна превышать 0,04—0,05 мм на длине
1500 мм. Отклонение направляющих станин от горизонтали
не должно быть более 0,04 мм на длине 1000 мм, что проверяется
уровнем и линеалом. Наружные боковые поверхности направляю-
253
щих также должны быть прямолинейны и параллельны между со-
бой, при этом допускается отклонение не более 0,04 мм на длине
1000 мм. Поверхности направляющих станин должны быть обрабо-
таны с чистотой V VV9. Положения
осей вращения направляющих по-
верхностей каретки К, вала 9, стеб-
ля 6, переднего подшипника 22, про-
межуточных подшипников, люнетов
и ходового винта проверяются отно-
сительно направляющих станин (см.
фиг. 123, а). Отклонения в положе-
нии этих ответственных частей стан-
ка относительно направляющих ста-
нин не должны превышать установ-
ленных для них допусков.
Каретка К, монтируемая на пли-
те 30, является суппортом станка (см.
фиг. 123). Полый вал—шестерня 9,
свободно вращающийся в подшипни-
Фиг. 126. Люнет Е с делительным
механизмом червячного типа наре-
зательного станка (см. фиг. 123).
ках 8 каретки, воспринимает составляющую усилия резания, дейст-
вующую в осевом направлении, и крутящий момент, создаваемый
поворотом стебля 6. Стебель 6 соединяется с валом 9 муфтой 7. Внут-
Фиг. 127. Каретка К нарезательного станка, приведенного на фиг. 123.
7—муфта крепления стебля с валом 9, 9—вал с реечной шестерней , 12—
маховичок механизма продольного смещения тяги 10, 19—рейка копирной ли-
нейки, 38—планки крепления подшипника 11.
ри вала 9 и стебля 6 свободно проходит тяга 10. Уступы на шейках
и поджимные гайки не допускают осевого смещения вала 9. Вал
имеет zI6=:27 зубцов и модуль /zz = 4. С зубцами вала 9 (шестер-
ня zI6) зацепляется рейка 19, свободно перемещающаяся в попереч-
ном направлении в направляющих стола 30. В некоторых станках
254
рейка 19 состоит из двух частей, смещая которые друг относительно
друга можно устранять люфт в зацеплении ее с шестерней—валом 9.
На фиг. 127 дан общий вид описываемой каретки нарезательно-
го станка. На столе каретки установлен подшипник 11, который
представляет собой прочную чугунную отливку коробчатой формы
(см. фиг. 123). На наружный выходящий из подшипника 11 конец
тяги 10 надета втулка 25 и закреплена на ней неподвижно гайкой
и контргайкой 27. Шестерня 24, надетая на втулку 25 с наружной
ленточной резьбой, может на ней вращаться, но не может переме-
щаться в осевом направлении, будучи ограничена стенками под-
шипника и регулирующими ее положение деталями.
При вращении маховичка 12 червячный винт 28 и находящаяся
с ним в зацеплении шестерня 24 также начинают вращаться. При
этом вследствие вращения шестерни 24 втулка 25 будет ввинчи-
ваться или вывинчиваться из нее, а вместе с ней, следовательно,
будет перемещаться в продольном направлении и тяга 10 относи-
тельно стебля 6 и нарезательной головки. Такой привод позволяет
устанавливать резцы нарезательной головки в исходное положение
и устанавливать подачи в зависимости от требующейся толщины
снимаемого слоя стружки за каждый рабочий проход.
Изменение величины подачи на толщину снимаемого слоя может
производиться вручную и автоматически, используя принцип про-
дольного смещения тяги (см. фиг. 127).
Прилив П подшипника 11 выходит из прямоугольного окна в пли-
те 30 наружу и имеет на конце бронзовую гайку-матку 14, охваты-
вающую ходовой винт 15 (см. фиг. 123). Гайка 14 имеет свободный
сектор около 150—155° и охватывает ходовой винт под углом
205—210°. Это необходимо для того, чтобы ходовой винт, имеющий
большую длину (свыше 7000 мм), мог иметь промежуточные опор-
ные подшипники 34 с углом обхвата около 140° и чтобы между гай-
кой и подшипниками был зазор с обеих сторон на угол около 5~
(см. фиг. 124).
Прилив П должен быть достаточно прочным и жестким, чтобы
воспринимать тяговое усилие ходового винта 15, передаваемое на
плиту 30 каретки К. Прямоугольное окно в плите 30 каретки по
длине несколько больше соответствующего размера прилива П.
Зазор е, представляющий разность этих размеров окна и прилива П,
в начальный момент смещения каретки или перемены его направ-
ления движения с прямого рабочего на обратный ход выбирается,
благодаря чему подшипник 11 вместе с тягой 10 перемещается на
величину зазора е относительно стола каретки и стебля 6 станка.
Такое перемещение подшипника 11 и тяги 10 автоматически влечет
за собой утапливание резцов в корпус нарезательной головки в на-
чальный момент холостого хода каретки и выдвигание резцов
в исходное положение в начальный момент рабочего ее хода. Таким
образом подшипник И жестко не закрепляется на столе станка,
а устанавливается на площадке стола и фиксируется направляю-
щими планками 38, при этом величина зазора е регулируется с уче-
255
том особенностей нарезательного станка и головки < закрепленной
на стебле (см. фиг. 123, 127 и 131).
Стебель 6 станка, представляющий собой полую трубу, ходовой
винт 15 и некоторые шестерни изготовляются из стали средней твер-
дости (оъ = 75—85 кг) aim2}. Тяга 10 имеет внутренний канал, по ко-
торому к резцам подводится охлаждающе-смазывающая жидкость.
Эта жидкость подается насосом по трубке 13, как это показано
стрелкой С, причем ее количество регулируется краном, установ-
ленным на стойке трубы 13. Наружная поверхность стебля 6 обра-
батывается с повышенной точностью шлифованием с тем, чтобы
ее чистота соответствовала VW7- Параллельность стебля отно-
сительно направляющих станины и возможный его эксцентриситет
в подшипниках проверяется при настройке станка, причем
непараллельность стебля станинам не может быть более
0,05 мм.
Копирная линейка 31 монтируется на плите 32 (см. фиг. 123),
установленной на специальных кронштейнах 33 (см. фиг. 124).
На фиг. 124 видны копирная линейка 31, рейка 19 и ролики 18
рейки.
Копирная линейка может устанавливаться наклонно к продоль-
ной оси станка под углом р, соответствующем крутизне нарезов
и отсчитываемым по шкале 23 с учетом передаточного отношения
реечной пары 19—г16 и шага ходового винта 15 (см. фиг. 123). Жест-
кость установки копирной линейки на плите 32 достигается с по-
мощью регулируемых упоров.
Прямолинейность копирной линейки при нарезке постоянной
крутизны проверяется линеалом. При нарезке прогрессивной кру-
тизны копирное устройство пригодно только для данной крутизны.
Рейка 19 соединена с копирной линейкой 31 с помощью двух ро-
ликов 18, которые охватывают копирную линейку с двух сторон,
ас рейкой ролики соединены жестко, но расстояние между их осями
можно регулировать так, чтобы они свободно обкатывались по бо-
ковым поверхностям линейки.
Чтобы исключить возможность образования зазоров между ро-
ликами и линейкой на отдельных станках, один из роликов не жест-
ко закрепляется на рейке и между роликами ставится, как это
показано на фиг. 124, спиральная пружина, которая и выбирает эа-
зор между роликами и копирной линейкой.
При перемещении каретки К вдоль направляющих станин стан-
ка вместе с ней будет перемещаться рейка 19, одновременно следуя
по копирной линейке, рейка 19 будет иметь поперечное перемеще-
ние в направлении стрелок (см. фиг. 123). В результате совместного
движения каретки и рейки вал 9 и с ним стебель 6 получит посту-
пательное перемещение вдоль станин и вращательное движе-
ние вокруг своей оси, что и необходимо при нарезании ка-
нала.
На фиг. 128 приведена кинематическая схема механизма по-
движного соединения рейки 4 с копирной линейкой 2. По этой схеме
256
копирная линейка 2 закреплена неподвижно на плите 1. Рейка 4
имеет прямоугольное окно, в котором может свободно перемещать-
ся ползун 7. В корпусе этого ползуна неподвижно закреплена ось
ролика 6, который, свободно вращаясь на своей оси, может вместе
с ползуном 7 перемещаться относительно рейки с помощью винта S.
Винт 8 свободно проходит через ось ролика 5 и только ввинчивает-
ся в ползун 7 ролика 6,
Расстояние между осями роликов 5 и 6, закрепленных на рейке
< можно регулировать с помощью винта S, а этим самым можно
легко устранять зазор между роликами и кромками копирной ли-
Разоез по AR
Вид 8 плане
Фиг. 128. Механизм регулирования
роликов копира нарезательного станка
(см. фиг. 123).
2—плита копирной линейки, 2—копирная
линейка, 3—основание зубчатой рейки. 4—
зубчатая рейка, 5 и ^—-ролики, 7—ползун,
8—винт, изменяющий положение ’ ползу-
на 7 и ролика б относительно рейки и
копирной линейки.
Фиг. 129. Жесткий копир нареза-
тельного станка.
2—плита, 2—копирная линейка, <?—зуб-
чатая рейка, 4—ползун, соединенный
с рейкой и копирной линейкой, 5—-под-
жимной клин, б—основание рейки.
нейки, обеспечивая при этом свободную обкатку роликов по копир-
ной линейке.
Схема устройства жесткого копира показана на фиг. 129. В этом
копире линейка 2, имеющая сечение в виде ласточкина хвоста, уста-
навливается на плите 1 под требуемым углом 0. Ползун 4 переме-
щается по направляющим копирной линейки, причем зазор между
линейкой и ползуном регулируется клином 5 и поджимными винта-
ми. Рейка 3 соединяется с ползуном 4 так, как это показано на схеме.
Такой механизм прост по устройству, но не может применяться для
копира прогрессивной крутизны, так как между ползуном и линей-
кой возникают большие силы трения.
Привод станка и его.коробка скоростей 16 смонтирована на фун-
даментной плите, причем корпус коробки крепится к станине стан-
ка (см. фиг. 123). Вал, передающий вращение ходовому винту, со-
единяется с ним с помощью муфты 29.
Изменение направления вращения ходового винта с рабочего
хода на обратный осуществляется рукояткой 21 при помощи тяги
20 и муфты М, а изменение скоростей — рукояткой /7, имеющей
три положения.
257
Кинематическая схема нарезательного
станка
Нарезательный станок работает следующим образом (см.
фиг. 123):
Процесс нарезания канала ствола после настройки станка начи-
нается с холостого его хода, при котором стебель 6 и нарезательная
головка 4 получают одновременно продольное по стрелке Н и вра-
щательное движения.
Когда нарезательная головка пройдет путь, равный длине на-
резки, и войдет в полость зарядной каморы ствола, станок переклю-
чается на рабочий ход вручную рукояткой 21 или автоматически при
переключении муфты М.
При рабочем ходе станка каретка Д, а вместе с ней стебель 6
и нарезательная головка 4 движутся в обратном направлении. Сте-
бель вместе с нарезательной головкой при этом совершают враща-
тельное движение по заданной крутизне нарезов.
Когда нарезательная головка полностью выйдет из канала ство-
ла, движение каретки прекращается вручную рукояткой 21 или
автоматически муфтой М,
Далее цикл работы станка повторяется, причем перевод станка
на холостой ход производится только вручную с тем, чтобы во вре-
мя остановки станка можно было бы удалить стружку из нареза-
тельной головки.
Остановка станка необходима на время не более 104-12 сек.
Вал электродвигателя, осуществляющего главное движение стан-
ка, посредством муфты соединен с первым валом коробки скоро-
стей 16, от которого вращательное движение передается шестерне Z\
и далее на шестерни z^ и z4. На третьем валу коробки скоростей
на скользящей шпонке насажен блок с тремя цилиндрическими
шестернями 25, z6 и z7. С помощью этих шестерен, пользуясь руко-
яткой 17, можно на четвертый вал коробки скоростей и далее на
шестерню zi2 передать три различные скорости вращения.
Шестерня Zi2 насажена на пятый вал коробки скоростей свобод-
но, поэтому она передает крутящий момент на вал только при вклю-
чении фрикционной муфты М, Муфта 29 передает движение с пято-
го вала коробки скоростей на ходовой винт 15, вращение которого
посредством гайки (матки) 14 преобразуется в поступательное дви-
жение каретки Д вдоль направляющих станин.
При поступательном движении каретки Д рейка 19 будучи свя-
зана с копирной линейкой 31 своими роликами или ползуном полу-
чит поперечное перемещение в направлении стрелок Г, Поперечное
поступательное движение рейки 19 через вал 9, имеющий зубцы
типа шестерни z16, преобразуется во вращательное движение стеб-
ля 6 по заданному углу крутизны нарезов.
Холостой ход станка осуществляется от шестерни z& четвертого
вала коробки скоростей и далее через шестерни Zi3 и zI4. Последняя
шестерня сидит на валу свободно и вал получит вращательное дви-
жение при включении фрикционной муфты М. При включении муф-
ты М на холостой ход шестерня Zi2 будет вращаться вхолостую.
258
Если муфты М находятся в среднем положении, то движение на
ходовой винт не передается, хотя все шестерни коробки скоростей
будут вращаться.
Данные шестерен станка приведены в табл. 40.
Таблица 40
Данные шестерен нарезательного станка
(см. фиг. 123)
Обозна- чение шестерен Число зубцов Z Модуль т мм Ширина шестер- ни b мм Обозна- чение шестерен Число зубцов Z Модуль тп мм Ширина шестер- ни b мм
*1 24 5 50 *9 38 6 60
*2 60 5 50 *10 29 6 60
*3 28 5 50 *н 36 6 60
*4 67 5 50 *12 54 6 70
*5 27 6 70 *13 30 6 55
*6 34 6 70 *14 25 6 55
*7 25 6 70 *15 Двух- заход. Шаг 32 мм —
*8 46 6 55 *16 27 4 —
Скорость v продольной подачи каретки К при рабочем ходе
станка определяется по формуле
V=r^ (59)
где пм~ число оборотов электродвигателя (1440 об/мин);
i — передаточное отношение коробки скоростей. Это отно-
шение может иметь три различных значения;
/х — шаг ходового винта (32 мм).
Передаточные отношения коробки скоростей для рабочих ходов
станка по данным ее шестерен (см. табл. 41) определяются из сле-
дующих соотношений:
i : *6 Ли.. 24 . 28 34 36 q jgy.
1 z2 ^4 Хю 212 60 67 29 54 ’ ’
i2 = Il II 11In=o,O836;
*2 *4 2ll *12
i3 = %- ±1 = 0,0733.
*2 Z4 ^9 212
Подставляя полученные значения передаточных отношений
в формулу (59), получим: ух = 6,5 м/мин, и2=3,9 м]мин и и3=
=3,4 м/мин.
259
Наибольшее передаточное отношение коробки скоростей для хо-
лостого (обратного) хода станка
i = ^£13^ 24 28^ 34 46 _30 =q 3g
^4 *10 ^13 ^14 30 67 29 30 25
Подставляя это значение передаточного отношения в ту же фор-
мулу (59), получим наибольшую скорость обратного хода станка
^4=16,6 м/мин.
Скорость резания нарезательной головки будет больше скорости
продольной подачи каретки К, так как резец одновременно совер-
шает продольное и вращательное движения, поворачиваясь на угол
крутизны нарезов. Скорость резания можно определить по фор-
муле
~ —— \м1мин], (60)
р COS а
где v — скорость поступательного движения каретки;
а — угол крутизны нарезов канала ствола.
Например, при угле крутизны нарезов а = 9° (cos а = 0,988) по
формуле (60) скорость резания на первой ступени скоростей пода-
6 5
чи Ui оj~ Q • =6,58 м)мин. Следовательно, скорость резания при
угле а = 9° больше скорости продольной подачи на 1,2%, при
меньшей крутизне нарезов это увеличение не будет превышать 1%.
Таким превышением скорости резания над скоростью подачи в рас-
четах можно пренебрегать.
Угол установки копирной линейки (3 определяется следующим
образом. Из изложенного выше можно написать, что
, (61)
Н tga
где /и — продольный ход стебля или длина нарезной части кана-
ла в мм\
h — длина хода нарезов в мм\
d — диаметр канала ствола в мм\
a — угол крутизны нарезов.
Для описываемого станка, кроме того, имеем следующую зави-
симость:
(62)
tgp
где d№ — начальный средний диаметр окружности вала 9 с шестер-
ней Z16, входящего в зацепление с рейкой 19\
Р — угол установки копирной линейки.
Для нарезательных станков, у которых с рейкой соединяется ци-
линдрическая шестерня, насаженная на вал неподвижно на шпонке,
260
(см. фиг. 131), dn будет начальным диаметром реечной шестерни 9,
который можно определить из выражения
, *
"н“—' z=mz,
7С
где t — шаг зубчатого зацепления;
z — число зубцов вала 9- (реечной шестерни);
т — модуль зубчатого зацепления для данного станка и этого
вала (m = 4, z16=27).
Приравнивая правые части уравнений (61) и (62) и решая их
относительно угла Р, получим
tgp = tga-^-
а
ИЛИ
tg? = tga^. (63)
а
Последнее выражение представляет собой расчетную формулу
для установки и проверки положения копирной линейки 31 на пли-
те 32 станка (см. фиг. 123).
Если нарезается нарезка прогрессивной крутизны, то угол fj
следует определять для отдельных ее участков длиной не более
200 мм и соответственно следует брать угол а.
Силы, действующие на станок и инструмент
при нарезании канала ствола
Процесс нарезания канала ствола по действующим на инстру-
мент и станок силам аналогичен процессу протягивания шлицевых
криволинейных пазов. Усилие резания при нарезании канала ствола
приближенно можно определить по формуле для протягивания
шлицевых отверстий, а именно:
Pz=cps°'S5bn, (64)
где Р2 — усилие резания в кг\
— постоянный коэффициент, зависящий от свойств обраба-
тываемого материала.
Для стали <Тб = 70—80 кг! мм2, ср = 285 и стали Об>80 кг!мм2,
сР=320;
$— подача за один рабочий проход или толщина снимаемой
стружки в мм, при нарезании каналов 5=0,05-^0,10 мм-
п — количество одновременно работающих резцов нарезатель-
ной головки;
b — ширина нарезов в мм.
Формула (64) относится к случаю определения усилия резания
при прямолинейном движении. При нарезании же каналов орудий
261
нарезательная головка, кроме поступательного прямолинейного дви-
жения, имеет еще и вращательное движение, соответствующее углу
а крутизны нарезов, поэтому усилие резания Р при нарезании ка-
налов можно приближенно определять из соотношения
Р=ШРг.
Мощность Np,
формуле
расходуемая на процесс резания, определяется по
......... [кет],
р 60-102 L J
(65)
где v — скорость резания в м/мин.
Мощность же станка или мощность его электродвигателя, затра-
чиваемая на процессе резания, будет равна
= — [кет], (66)
*1
где т] — к. п. д. станка. Для нарезательных станков принимают
T] = 0,7-b0,75.
Суммарное усилие подачи Рц при рабочем ходе станка, воспри-
нимаемое гайкой ходового винта нарезательного станка,- опреде-
ляется по формуле
P^P+fQ. (67)
Здесь Q — вес подвижных частей каретки (суппорта), включая
и вес стебля, в кг;
f—коэффициент трения в направляющих станка (обычно
/=0,18—0,2).
При определении величины усилия резания при нарезке канала
ствола необходимо исходить из условия максимального режима ре-
зания, допускаемого прочностью гайки (матки) ходового винта
и наибольшего количества одновременно работающих резцов.
Нарезательный станок фирмы Нема
Общее устройство станка дано на фиг. 130. Станок состоит из
правой 19 и левой 23 станин, причем правая станина длин-
нее левой. Нарезаемый ствол 1 устанавливается в люнетах 2 и 3 на
станине 23 и закрепляется в них кулачками г. В корпусе 4 передне-
го люнета смонтирован свободно вращающийся вертлюг 5 с кулач-
ками а винтового типа, при помощи которых ствол центруется отно-
сительно станин и стебля 8, несущего на конце нарезательную голов-
ку 6. Вертлюг 5 вместе со стволом 1 поворачивается на требуемый
угол при помощи маховичка 22 делительного механизма и закреп-
ляется в требуемом положении стопором б.
На направляющих станины 19 установлена подвижная карет-
ка 10, кинематически связанная с ходовым винтом станка. Каретка
вместе со стеблем 8, передним подшипником 9 и задним 11 может
262
перемещаться вдоль станины. Уст-
ройство этой каретки (суппорта)
показано на фиг. 131. Стебель 8
станка покоится в подшипниках 7
и 9, а в отдельных случаях может
иметь и промежуточный подвижный
подшипник (см. фиг. 130). Коробка
скоростей главного движения стан-
ка помещается в корпусе 14, Числа
оборотов ходового винта станка из-
меняются рукояткой 15, а направле-
ние его вращения и, следовательно,
направление движения каретки с
помощью рукоятки 21, тяги 20 и ры-
чага 16.
На одной плите с коробкой ско-
ростей установлен электродвига-
тель 17 мощностью 7,5 кет при
945 об/мин. Охлаждающая жид-
кость от насоса подается по трубо-
проводу 18 и далее к резцам по
внутренней полости стебля.
Каретка (суппорт) станка со-
стоит из следующих частей (см,
фиг. 131): стола 22, установленного
на направляющих станины; передне-
го 4 и заднего 17 подшипников; по-
лого вала 10 с шестерней 9; рейки 20
и механизма с маховичком 14 для
перемещения внутренней тяги 16
относительно вала 10 и стебля стан-
ка 1.
Вал 10 может свободно вращать-
ся в подшипниках каретки, не имея
продольного смещения. На него на
шпонке насажена цилиндрическая
шестерня 9, находящаяся в зацепле-
нии с рейкой 20, Стебель 1 станка
соединяется с валом 10 при помощи
муфты 6, Охлаждающая жидкость
подводится по трубке 3 в отверстие
переднего подшипника 4 и далее в
кольцевой зазор между стеблем и
тягой 16.
Задний подшипник 17 своим
основанием А свободно установлен
на плите стола каретки, причем его
прилив, проходящий через прямо-
угольное окно стола, выходит из ка-
Фиг. 130. Нареза гельный станок немецкой фирмы Нема,
/—нарезаемый ствол, 2 и <?—люнеты, 4— корпус переднего люнета, 5— рукоятка изменения чисел оборотов ходового винта, 16 и 21—рычаг и
вертлюг, 6—нарезательная головка, 7 и 9—подшипники, 8—стебель, рукоятка переключения муфты с прямого на обратный ход каретки,
10—каретка станка, //—задний подшипник, 12—указатель механизма /7—электродвигатель, 18—кран, 19 и 23—станины, 20—тяга, 22—махови-
продольного смещения тяги 13, 13—тяга, 14—коробка скоростей, 15— чок делительного механизма.
263
ретки. В прилив подшипника вмонтирована гайка (матка) 18, ки-
нематически соединяющаяся с ходовым винтом 19. Длина прямо-
угольного окна в столе каретки больше размера прилива подшип-
ника 17 на величину зазора е, размер которого может регулиро-
ваться.
В начальный момент вращения ходового винта 19 гайка 18, под-
шипник 17 вместе с втулкой 12, соединяющейся с муфтой 13 и тя-
гой 16, смещаются относительно стола каретки и стебля станка на
величину зазора е. После выбора этого зазора каретка и стебель
Фиг. 131, Каретка нарезательного станка фйрмы Нема (продоль-
ный разрез).
/—стебель станка. 2 и 5—поджимные сальниковые втулки, <?—трубка, под-
водящая охлаждающую жидкость, 4—передний подшипник, 6—муфта, 7—
делительное кольио, 8—крышка каретки, 9—реечная шестерня (z'-40,
m=3,5 мм), 10—вал каретки, //—шпонка, 12—втулка, 13—муфта, 14—махо-
вичок, 15—гайка с контргайкой, 16—тяга, /7—подшипник, 18—матка ходо-
вого винта, 19—ходовой винт, 20—рейка, 21—направляющая планка рейки,
22—плита (основание) каретки.
станка начнут перемещаться вдоль станка. Такое устройство позво-
ляет автоматически смещать тягу 16, а следовательно, утапливать
резцы в корпусе нарезательной головки при холостом ходе станка
или наоборот выдвигать их в требуемое положение перед рабочим
ходом. Подача резцов на заданную толщину снимаемой стружки
производится поворотом маховичка 14. Муфта- 13 навинчена на
тягу 16 и соединяется с втулкой 12 так, что может в ней поворачи-
ваться. Втулка 12, имеющая гладкий внутренний канал, с помощью
шпонки И соединена с валом 10, относительно которого она может
иметь только продольное смещение, но не может поворачиваться.
Маховик 14 жестко закреплен на корпусе втулки 13, имеющей на
фланце шкалу с делениями для определения положения резцов
в головке. При повороте маховичка 14 муфта 13 будет поворачи-
ваться и перемещать тягу 16, при этом резцы изменят свое положе-
ние в нарезательной головке,
Кинематическая схема станка приведена на фиг. 132. На этой
схеме 2 и 4 — люнеты, в которых установлен нарезаемый ствол <?;
264
стебель 5, плита 6, копирная линейка 7, каретка 8, рейка 9, коробка
скоростей 10 и электродвигатель 11. Рейка 9 входит в зацепление
с шестерней, имеющей 40 зубцов и модуль 3,5 мм. Электродвига-
тель сообщает ходовому винту вращение через коробку скоростей.
Это движение преобразовывается в поступательное движение
каретки и стебля в направлениях, указанных стрелками а. Движе-
ние каретки вызывает поперечное поступательное перемещение рей-
ки 9 в направлениях, указанных стрелками в, которое в свою оче-
редь преобразовывается во вращение стебля. В результате стебель
станка, несущий на своем конце нарезательную головку, имеет не
Фиг. 132. Кинематическая схема нарезательного станка Нема.
1—станина, 2 и 4—люнеты, 3—ствол, 5—стебель, 6—плита, 7—копирная линейка,
8—каретка, 9—рейка (ш=3,5 мм), 10—коробка скоростей, 11—электродвигатель
(.V—7,5 км, лг=945 об/мин), 12 и 13—механизм продольного смещения тяги,
14 и /5—подшипники, 16—кольцо с делениями, /7—шкала линейки, 18—
ходовой винт двухзаходный.
только поступательное движение вдоль станин, но и вращение на
угол а, соответствующий крутизне нарезов. В остальном кинема-
тика станка достаточно ясна из схемы. Количество зубцов каждой
шестерни обозначено на схеме числами, ходовой винт станка двух-
заходный с шагом 31,42 мм.
Нарезательный станок фирмы Найльс
Нарезательный станок предназначен для нарезания каналов
крупных орудийных стволов, имеющих длину нарезной части кана-
ла до 10 м при общей длине ствола до 14 м.
Основные технические данные станка:
Габариты станка:
длина ........ ................ 32 м
ширина................ •.............. 8,18 м
высота ........................... 3,3 м
Высота от оси стебля до станины........... 762 мм
Диаметр нарезаемого канала ствола ..... 200—400 мм
Длина копирной линейки ................... 11500 мм
Диапазон углов установки копирной линейки 0—17°
Поперечное перемещение рейки до........... 2800 мм
Шестерня реечного зацепления:
модуль .................................. 2,54 мм
количество зубцов ................... 180
265
£
Фиг. 133. Нарезательный станок фирмы Найльс.
/—маховик зажима стебля, 2—рукоятка реверсирования хода карет-
ки К, упор, ограничивающий движение резцовой головки, 4—лю-
неты, 5—кулачки для рукоятки перемещения люнетов, 6— палец для
включения механизма перемещения каретки по станине вручную, 7—
палец копира спирали стебля, 8—защелка делительного диска, Р—
микрометрический винт делительного диска, 10—рукоятка включения
механизма поворота стебля от двигателя или вручную, 11—стебель
станка, 12— кнопка пуска и остановки вращения стебля, 13—рукоятка
для перемещения делительного механизма по станине вручную, 14—
упоры, ограничивающие ход каретки, 15—кнопки пуска и остановки
подачи жидкости, 16—салазки установки копирной линейки, 17—съем-
ная рукоятка перемещения каретки К по станине вручную, б—натяжной
прибор для выбора люфта между рейкой н копиром, с—обрабатывае-
мый ствол, Л—каретка станка (суппорт).
Ходовой винт четырехзаходный с шагом . . 114,3 мм
Делительное устройство позволяет поворачи-
вать стебель на угол 0—360° с точностью
±0,1°
длина стебля......................... 14500 мм
Диапазон скоростей продольной подачи стебля
(скорость регулируется электродвигателем) 2,7—16,3 м]мин
Электродвигатель главного движения станка:
мощность.................................. 29,4 квтп
число оборотов........................... 200—1200 об/мин
Нарезаемый ствол С устанавливается в люнетах 4 и центруется
задним упором 3 (фиг. 133). В процессе нарезания ствол остается
неподвижным. Люнеты 4 закрепляются на станинах станка упора-
ми 5. Каретка станка К вместе со стеблем 11, несущим на своем
конце нарезательную головку, совершает поступательное движение
по направляющим станинам. Стебель и нарезательная головка, кро-
ме поступательного движения, поворачиваются на угол а крутизны
нарезов. Стебель станка во время рабочего хода работает по мето-
ду сжатия, вместе с тем при необходимости нарезание можно про-
изводить и по методу протягивания. Копирная линейка представ-
ляет собой гибкую ленту 22, закрепленную на плите каретки спе-
циальными упорами. Такое устройство копирной линейки позволяет
использовать ее для нарезки как нарезов постоянной крутизны, так
и нарезов прогрессивной крутизны (фиг. 134).
После нарезания одной группы нарезов с помощью делительно-
го механизма стебель станка поворачивают на требуемый угол
электродвигателем М мощностью 1,5 кет, расположенным в перед-
нем подшипнике. Вращательное движение электродвигателя М
передается червячному валу 16, червячной шестерне 17 и далее чер-
вячному валу 18 и червячной шестерне 19, сидящей свободно на
стебле (см. фиг. 134).
Шестерня 19 помещается в корпусе переднего подшипника и при
повороте делительного механизма предварительно соединяется со
стеблем зажимным устройством. Точность поворота делительного
механизма 0,Г, что не превышает допуска на линейный размер ши-
рины нареза.
При настройке станка каретку К можно перемещать вручную,
пользуясь рукояткой В, при этом вращение рукоятки В передается
через цилиндрические шестерни 9, 8 и 7 на ходовой винт. Передний
подшипник стебля перемещается по станинам червячным винтом 20,
находящимся в зацеплении с рейкой 21, а промежуточный подшип-
ник 23 — от ходового винта.
На фиг. 135 приведена схема устройства и крепления копирной
линейки станка, представляющей собой гибкую стальную ленту.
На плите 1 устанавливается ряд салазок 2, крепящихся к ней вин-
тами 3. При повороте винта 6 по направляющим салазкам переме-
щается ползун 5. Салазки имеют винтовые упоры 7 и 8 для крепле-
ния стальной гибкой ленты — копирной линейки, которой легко
с помощью этих упоров придать прямолинейную для нарезки по-
стоянной кривизны или криволинейную для нарезки прогрессивной
крутизны форму. Кинематическая связь поперечной рейки 15 с ко-
267
Фиг. 134. Кинематическая схема станка Найльс.
пирной лентой 22 обычная с помощью роликового устройства
фиг. 134.
Управление станком производится с помощью рукояток и кно-
почной панели, показанных на фиг. 133.
11 10 9 8 10 5 7 6
Упоры полозкоО
\ п п п п п п
уи и и и U UT
Гибкая лента
Фиг. 135, Схема установки гибкой ленты копира нерезательного
станка Найльс.
/-—плита, 2—салазки, 5—болты крепления салазок, 4— направляющие сала-
зок, 5—подвижной ползун, 6—винт, 7—упорные винты, 8—кулачки, 5—гиб-
кая лента, 10—ролики, //—рейка.
Данные шестерен, червячных валов и винтов станка приведены
в табл. 4L
Таблица 41
Основные данные шестерен, червячных валов н винтов нарезательного
станка фирмы Найльс
_______________________________(см. фиг. 134)____________________________
Обозна- чение шесте- рен Число зубцов Z Модуль т или шаг t мм Ширина шесте- рен b мм Обозна- чение шесте- рен Число зубцов Z Модуль т или шаг t мм Ширина шесте- рен Ь мм
1 19 7,26 127 12 22 6,35 64
2 71 7,26 127 13 48 6,35 64
3 20 12,7 165 14 180 2,54 158
4 45 12,7 165 15 — 2,54 —
5 четырех- 114,3 — (рейка)
(ходовой заход- 16 одноза- 5,05 —
винт) ный (червяч- ходный
6 четырех- 114,3 630 ный вал)
(гайка) заход- 17 70 5,05 64
ный 18 одноза- 16,93 —
7 60 8,47 82,5 (червяч- ход ный
8 12 8,47 82,5 ный вал)
9 50 6,35 60 19 50 16,93 90
10 12 6,35 60 20 (червяч- двухза- ходный 6,35 —
11 15 28,57 64 ный
(винто- винт)
вая) 1
Некоторые нарезательные станки имеют копирное устройство
шестеренчатого типа, при этом поворот стебля на требуемый угол
269
крутизны нарезки осуществляется сменными шестернями делитель-
ной гитары. Такое устройство имеет мёньшие габариты, чем опи-
санные.
§ 38. НАРЕЗАТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
Для нарезания каналов орудий пользуются специальным инст-
рументом — нарезательными головками со специальными резцами
к ним.
Нарезательная головка имеет сложную конструкцию, которая
обеспечивает крепление резцов, их центрирование и направление,
отвод стружки до выхода головки из канала ствола и крепление
самой головки на стебле станка.
Качество нарезки зависит от конструкции нарезательных голо-
вок и количества на ней одновременно работающих резцов.
При проектировании нарезательной головки необходимо учиты-
вать следующие требования:
1) количество резцов должно быть возможно большее, а гео-
метрия их наиболее рациональной;
2) правильное и надежное сохранение направления в процессе
работы головки относительно канала ствола;
3) удобство и надежность крепления головки на стебле станка;
4) удобный подвод к резцам смазывающе-охлаждающей жидко-
сти и отвод от них стружки;
5) простота конструкции деталей, повышенная точность их изго-
товления и возможно меньшее количество деталей.
Количество резцов нарезательной головки зависит от возмож-
ности их размещения, и связано с калибром нарезаемого канала
ствола. В настоящее время для орудий калибром от 75 до 105 мм
применяются шести- и восьмирезцовые головки и только в редких
случаях для малых калибров еще можно встретить четырехрезцо-
вые головки. При нарезании каналов орудий калибром свыше
115 мм должно быть не менее 10—12 резцов. Для нарезания кана-
лов орудий свыше 150 мм калибра следует применять только го-
ловки не менее чем с 16 или 24 резцами. В отдельных случаях мож-
но применять число резцов, равное числу нарезов.
Конструкция нарезательной головки и резцов зависит от метода
работы режущего инструмента при нарезании каналов. Метод про-
тягивания при нарезании канала, при котором стебель станка во
время рабочего хода работает на растяжение и кручение. Метод
применяется наиболее часто. Другой метод, при котором во время
рабочего хода головка проталкивается через канал ствола (метод
прошивок) и стебель станка подвергается сжатию, применяется
очень редко и только при нарезании каналов больших калибров
(свыше 180 мм) при достаточной жесткости стебля.
Четырехрезцовая нарезательная головка
Корпус головки 5 представляет собой полое тело из стали по-
вышенной прочности со сквозным точно обработанным цилиндри-
ческим отверстием (фиг. 136). На наружную конусную (уклон Г26')
270
Разрез по А Б Разрез по 8 Г
10 И 19
Ж
----Направление движения охлаждающей жидкости
Фиг. 136. Четырехрезцовая нарезательная головка.
/—гайка, 2—втулки, <?—винт, 4—кольцо, 5—корпус головки, оправка, 7—клин,
5 и 9—упорные шайбы, 10—резец, 11—продольный паз (карман) для вывода
стружки, 12—упорное кольцо, 13—свиитиая гайка, 14—стебель, /5—трубка, подво-
дящая охлаждающую жидкость, 16—шпонка. /7—стопорный винт, 18— гайка
с контргайкой, 19—рубашка.
поверхность корпуса головки надета бронзовая рубашка 19, имею-
щая длину 156 мм и четыре прорези каждая длиной 145 мм. Наруж-
ный диаметр направляющей поверхности рубашки 19 может изме-
няться упорными шайбами 8, 9 и контргайками 18.
Между наружной поверхностью рубашки 19 и поверхностью ка-
нала ствола должен быть зазор не более 0,1 мм. По мере износа
наружную поверхность рубашки можно перешлифовать.
В средней части корпуса головки 5 имеются четыре цилиндриче-
ских отверстия для резцов 10. Отверстие диаметром г для резца
Фиг. 137. Детали нарезательной головки.
а—клин, б—кольцо.
обрабатывается по 3-му классу точности, а наружная поверхность
резца — по 2-му классу точности скользящей посадки. Для выхода
стружки перед резцами в корпусе головки и в бронзовой рубашке
сделаны четыре продольных паза 11, необходимые для размещения
стружки во время рабочего хода, каждый объемом в пять раз боль-
шим, чем объем снимаемой резцом стружки.
За резцами на корпус головки надета и закреплена гайкой во-
лосяная щетка с плотной щетинной набивкой. Эта щетка, следуя за
резцами, счищает с поверхности канала ствола мелкие стружки
и заусеницы, которые затем удаляются со щетки по выходе головки
из канала ствола.
В цилиндрическом отверстии корпуса головки вставлены оправ-
ка 6, клин 7 и втулка 2. Оправка прочно соединяется со стеблем 14
станка при помощи конического хвостовика, сухарных выступов
и гайки 13. Корпус головки вместе с резцами может по длине сво-
272
бодно перемещаться относительно оправки в пределах кольцевого
зазора У и не может вращаться благодаря шпонке 16, закреплен-
ной на нем винтами 17.
На оправку 6 свободно насажен клин 7, на резьбовую часть ко-
торого навинчена втулка 2. На эту втулку, закрепленную на оправ-
ке гайкой 1 и шплинтом, надето кольцо 4, крепящееся к ней вин-
том 3.
Поверхности сопрягаемых деталей головки по размерам а, б, в
и к обрабатываются по 2-му классу точности скользящей посадки
с тем, чтобы детали правильно центрировались и могли свободно
перемещаться относительно друг друга при минимальных зазорах.
Это условие имеет важное значение и обеспечивает нормальную
работу головки. Конструкции клина 7 и кольца 4 достаточно ясны
из фиг. 137. Резцы головки своим основанием входят в Т-образные
конусные пазы клина 7, в которых они должны иметь возможность
плавно перемещаться. Пазы имеют уклон 9°30'. Величина подачи
резцов по толщине снимаемой стружки устанавливается поворотом
кольца 4, вместе с которым поворачивается и втулка 2, при этом
клин 7 смещается в продольном направлении (см. фиг. 136). В ре-
зультате резцы, скользя по конусным Т-образным пазам, будут пе-
ремещаться в радиальном направлении.
Величина подачи резца по толщине снимаемой стружки опреде-
ляется по формуле
х = ns tg а, (68)
где х — подача каждого резца на толщину снимаемой стружки в мм\
п — угол поворота кольца 4 и втулки 2, измеряемый в оборо-
тах;
а —угол уклона клина, а=9°30'; tga=0,1673;
s — шаг резьбы клина 7 и втулки 2 (s = 3 мм).
Из формулы (68) следует, что за один оборот кольца 4 величи-
на подачи
х=1 • 3 • 0,1673=0,502 мм.
При повороте же кольца 4 на одно деление его шкалы, т. е. на
0,01 оборота величина подачи
Xi = 0,01 • 3 • 0,1673=0,005 мм.
Описанная конструкция нарезательной головки не позволяет
осуществлять автоматическую подачу резцов.
Охлаждающая жидкость подводится к резцам по специальной
трубке 15, уложенной в продольном пазе стебля, и далее по вну-
треннему каналу и наклонным отверстиям в оправке и корпусе го-
ловки.
Восьмирезцовая нарезательная головка
Восьмирезцовая головка применяется для нарезания канала
стволов калибра от 85 до 150 мм. Стальной корпус 5 головки слу-
жит основной сборочной деталью (фиг. 138). Он промежуточной
273
По ДЕ
Фиг. 138. Восьмирезцовая нарезательная головка.
1 -щетка, 2-—гайка и контргайка, 3 кольцо, закрепленное винтом /5, 9—гайка, 10—втулка, 11—стебель, 12—внутренняя тяга (оправка) 13—
4 втулка, 5 корпус головки, 6 бронзовые полозки, 7—-винт, 8—клии, стопорный винт, 14—резцы, 15—сменная втулка, 16—стопорный ’ виит.
втулкой 10 соединен со стеблем 11 станка. Втулка 10 и вся головка
относительно стебля центрируются гладкими точно обработанными
поверхностями, а скрепляются с помощью двухзаходной прямо-
угольной резьбы и стопорного винта 13.
В нарезаемом канале ствола головка направляется бронзовыми
полозками 6, количество которых соответствует числу резцов голов-
ки. Бронзовые полозки 6 вставлены в пазы корпуса головки. При
продольном смещении полозков гайкой 9 можно устанавливать тре-
буемый размер по наружному их диаметру.
Для сохранения прочности корпуса головки в сечении, где рас-
положены отверстия для резцов, пазы по сечению делают конусны-
ми, а боковые грани полозков на длинё, необходимой для их про-
дольного смещения, срезаются наклонно.
Полозки, точно пригнанные по пазам корпуса головки, уста-
навливают в крайнее левое (по чертежу) положение, закрепляют
их винтами 7, затем обтачивают и шлифуют снаружи до требуемого
размера.
Полозки обычно в два раза длиннее направляющей бронзовой
рубашки, поэтому они более удобно размещаются на корпусе го-
ловки, имеют большой интервал регулирования их размера по диа-
метру, а все это лучше обеспечивает направление головки в канале
ствола при его нарезании.
Отверстия для резцов в корпусе головки сверлят и затем развер-
тывают с помощью специального кондуктора. Угол между двумя
осями смежных отверстий для резцов равен 45°±5' для восьмирез-
цовой головки. Допуск на величину этого угла следует назначать
с учетом величины допуска на ширину нареза, а именно величина
допуска на угол в линейных размерах не должна превышать поло-
вины допуска на ширину нареза.
Клин 8 имеет Т-образные пазы, в которые вставляются резцы
своими основаниями. При продольном смещении клина резцы сколь-
зят по наклонным его пазам, перемещаясь в радиальном направ-
лении. На резьбовую часть клина 8 навинчена втулка 4, жестко со-
единенная с тягой 12. На втулку 4 надевается кольцо 3 и закреп-
ляется на ней винтом 16. На наружной поверхности кольцо 3 имеет'
шкалу, разделенную на 100 равных частей. При повороте кольца 3
и втулки 4 клин 8 будет свинчиваться и перемещаться относительно
корпуса головки. Поворотом кольца 3 резцы устанавливают в исход-
ное положение.
Сопрягаемые поверхности корпуса головки 5, клина 8, втулки 4,
тяги 12 и втулки 10 пригоняются возможно точнее, чтобы обеспечить
их хорошее центрирование и свободное перемещение относительно
друг друга при минимальных зазорах.
Подача или радиальное смещение резцов на толщину снима-
емого слоя для каждого рабочего хода производится вручную или
автоматически при продольном смещении тяги 12. Механизм, сме-
щающий тягу, такой же, как в нарезательном станке «Красный Про-
летарий» (см. фиг. 123 поз. 10 и 12) или в нарезательном станке
фирмы Нема (см. фиг. 131 поз. 14 и 16).
275-
Охлаждающая жидкость подается к резцам по кольцевому за-
зору между стеблем и тягой и далее по внутренним каналам и на-
клонным отверстиям в тяге и корпусе головки. В остальном устрой-
ство головки достаточно ясно из фиг. 138.
Шестнадцатирезцовая нарезательиая головка
Полый корпус шестнадцатирезцовой нарезательной головки 10
изготовлен из легированной стали, обладающей высокой прочностью
и вязкостью (фиг. 139). В корпусе размещаются оправка 3 и двух-
сторонний конус 4, закрепленный на оправке неподвижно с по-
Фиг. 139. Шестнадцатирезцовая нарезательиая головка.
/—гайка и контргайка, 2~упорное кольцо, 3—оправка, 4—двухсторонний конус, 5—пружина,
6—поджимной винт, 7—резцы, 5, 12 и 13—бронзовые направляющие шпонки, 9—тяга, 10—
корпус головки, //—винт, Д—выемка (карман) для стружки.
мощью упорного кольца 2, гайки и контргайки 1. Внутренняя по-
верхность корпуса головки и наружная цилиндрическая поверхность
конуса 4, сопрягаемые между собой, обрабатываются с повышенной
точностью, причем оправка вместе с конусом должна свободно пе-
ремещаться внутри корпуса при зазоре между ними не более 0,1 жж
на диаметр. Наружная поверхность конуса 4 должна шлифоваться
и иметь строго выдержанный расчетный уклон конуса.
Резцы 7 прямоугольного сечения вставляются в отверстия корпу-
са головки и могут свободно перемещаться в них в радиальном на-
правлении, но точно фиксируются в направлении продольной оси
головки. Сопрягаемые поверхности резцов и отверстий для них
в корпусе головки обрабатываются по 2-му классу скользящей по-
276
садки с пригонкой для выдерживания зазора на размер в пределах
0,03—0,06 мм.
Для плотного прижатия торцов резцов 7 к опорной поверхности
конуса 4 служат пластинчатые пружины 5, которые слегка поджи-
маются винтами 6.
В такой конструкции головки толщина резцов должна быть
возможно меньшей, а именно в пределах 1,3-i-1,4 ширины нареза.
Это дает возможность разместить в головке необходимое количе-
ство резцов и сохранить живое сечение корпуса головки по отвер-
стиям для резцов, достаточное для обеспечения требуемой его жест-
кости.
Расстояние между резцами по наружной поверхности корпуса
головки должно быть в 2,54-3,5 раза больше ширины отверстия для
резцов, т. е. толщины резца. По этим соображениям для нареза-
тельных головок диаметром 100 мм можно разместить только
10ч-12 резцов в то время, как для головок диаметром более 100 мм
поставленное условие обеспечивается значительно проще и затруд-
нений не представляет.
Головка в нарезаемом канале ствола направляется бронзовыми
направляющими 8, 12 и 13, расположенными в пазах корпуса голов-
ки и закрепляемыми в них винтами. Бронзовые направляющие по
своей конструкции, расположению и способами регулирования их
положения могут быть различными. В описываемой шестнадцати-
резцовой головке передних направляющих 8 в два раза меньше, чем
остальных, причем они имеют большую ширину, чем направляющие
12 и 13. Нарезательная головка соединяется со стеблем станка хво-
стовиком и промежуточной муфтой. Гнездо в стебле станка должно
быть стандартным для возможности применения различных наре-
зательных головок. Прочность крепления и центрирование нареза-
тельной головки в соединительной муфте стебля достигается обыч-
но применением резьбовых и гладких участков на сопрягаемых по-
верхностях, т. е. так же, как на описанных выше расточных и наре-
зательных головках.
Оправка 3 жестко соединяется с тягой 9, которая может свобод-
но перемещаться внутри стебля и главного вала каретки станка.
Регулирование положения резцов по исходному размеру и измене-
ние их установки для каждого прохода по толщине снимаемой
стружки производится со стороны каретки (суппорта) станка, при-
чем продольное перемещение тяги 9 вместе с оправкой 3 и кону-
сом 4 изменяет положение резцов в радиальном направлении, т. е.
увеличивает или уменьшает наружный диаметр головки по режу-
щим кромкам резцов.
Охлаждающая жидкость подводится к резцам по каналу тяги 9
и далее по радиальным отверстиям в ней, в оправке и конусе и, на-
конец, по наклонным каналам корпуса.
Стружка во время рабочего хода накапливается в выемках Л.
(карманах), объем которых должен быть в 5—6 раз больше объема
снимаемой стружки за один рабочий проход. В остальном устрой-
ство головки достаточно понятно из фиг. 139.
277
Некоторые вопросы конструирования нарезательных головок
Многорезцовая нарезательиая головка, работающая по методу
протягивания, приведена на фиг. 140. У таких головок количество
резцов обычно равно половине числа нарезов канала ствола и толь-
ко в отдельных случаях оно равно числу нарезов. Многорезцовые
головки применяются для нарезания каналов орудий калибра свыше
180 мм. На некоторых отечественных и иностранных заводах такие
головки работают по методу проталкивания. Конструкция резцов,
способы их крепления и регулирования в головках,* работающих по
методу проталкивания, аналогичны резцам головок, работающим по
методу протягивания. Од-
нако нарезательные голов-
ки, работающие по методу
проталкивания, должны
обладать достаточно высо-
кой жесткостью, что воз-
можно достигнуть только
на головках для нарезания
каналов диаметром свыше
180 мм. Одним из самых
сложных вопросов проек-
тирования многорезцовых
нарезательных головок яв-
ляется отвод стружки и
выбор способа ее накап-
ливания в процессе рабо-
чего хода станка, особенно
в головках, работающих
Фиг. 140. Многорезцовая нарезательиая го-
ловка.
по методу проталкивания.
В конструкции нарезательной головки, показанной на фиг. 139,
опорной поверхностью для резцов служит гладкая поверхность ко-
нуса круглого сечения, а необходимая точность положения резцов
относительно продольной оси головки достигается применением рез-
цов прямоугольного сечения. Такая особенность конструкции голов-
ки позволяет расположить в одной плоскости большее количество
резцов. Вместе с тем круглая опорная поверхность конуса не обес-
печивает достаточно плотного прилегания к ней торцов резца.
Применение в нарезательной головке клина с Т-образными па-
зами (см. фиг. 136 и 137) обеспечивает более правильную установку
и фиксирование в них резцов. Т-образные пазы и соответствующая
им конструкция резцов позволяет обеспечивать точное фиксирова-
ние резцов в радиальном направлении, а у нарезательной 16-резцо-
вой головки это требование обеспечивается пластинчатой пружиной,
что дает менее удовлетворительное решение и усложняет конструк-
цию.
Существенный недостаток нарезательной головки, имеющей
клин с Т-образными пазами, состоит в том, что такая конструкция
не позволяет применять в ней большое количество резцов, так как
278
при этом ослабляется живое сечение клина и размещение резцов
затруднено.
Нарезательные головки диаметром 75—105 жж, имеющие клинья
с Т-образными пазами, несут на себе не более шести или восьми
резцов. Для нарезательных же головок диаметром свыше 120 жж
решение вопроса о размещении в них большего количества резцов
упрощается.
Очень важное значение для нарезательной головки имеют
способы ее крепления и центрирования относительно стебля станка,
обеспечивающие точность направления головки в нарезаемом кана-
ле ствола, что следует учитывать при проектировании головки и на-
стройки нарезательной операции.
§ 39. РЕЗЦЫ НАРЕЗАТЕЛЬНЫХ ГОЛОВОК
Условия работы и геометрия резцов
Условия работы резцов нарезательных головок аналогичны усло-
виям операции протягивания шлицевых отверстий. Нарезание кана-
лов стволов является чистовой операцией, отличающейся от обыч-
ных чистовых операций механической обработки в следующем:
1) продолжительность непрерывной работы резцов без пере-
точки в среднем составляет 4-4-8 час., а в отдельных случаях и боль-
ше. При переточке резцов снимается очень тонкий слой металла для
восстановления остроты режущей кромки, при этом ширина режу-
щей кромки не должна выходить за пределы допусков;
2) подача за один рабочий ход или толщина снимаемой резцами
стружки составляет 0,05—0,1 жж при постоянной ширине нареза;
3) процесс нарезания канала ствола нельзя прерывать для сме-
ны резцов, к замене резцов можно прибегать только в крайних слу-
чаях;
4) чистота поверхности нарезов после нарезки должна соответ-
ствовать требованиям чертежа и приближаться к значению V8;
5) скорость резания обычно берется в пределах 4,5—10 м!мин.
Такая скорость резания обеспечивает необходимую точность и чи-
стоту обработки и характерна для многих протяжных операций;
6) в процессе нарезания канала ствола не допускается поломка
резца или выкрашивание его режущей кромки, так как при этом
в большинстве случаев получается неисправимый брак нарезаемого
ствола орудия;
7) не допускаются в процессе нарезания канала ствола вибра-
ции или смещение резцов, так как эти явления снижают точность
и чистоту обработки.
Приведенные основные особенности процесса нарезания канала
ствола необходимо учитывать при проектировании резцов нареза-
тельной головки и при назначении режима резания.
Стружка, отделяемая при нарезании канала ствола, имеет вид
тонкой шелковистой гофрированной ленты. Такая стружка легко
отводится в специальные карманы (выемки) нарезательной голов-
279
ки, расположенные перед резцами, где она накапливается до окон-
чания рабочего хода. Объем карманов должен в 54-6 раз превы-
шать объем снимаемой стружки за один рабочий ход.
Существенное влияние на условия работы резца оказывает сма-
зывающе-охлаждающая жидкость, которая способствует нормаль-
ному протеканию процесса резания и достижению требуемой чисто-
ты обработки. За последние годы в качестве охлаждающей жидко-
сти применяется смесь из минерального (85%) и растительного
(10%) масел и керосина (5%).
Резцы при нарезании одного канала ствола обычно изнашива-
ются незначительно и после нарезки одного или нескольких стволов
заправляются специальными оселками. Стойкость резцов опреде-
ляется по предельно допустимому их износу по ширине режущей
кромки (ширине нареза), который не должен превышать 0,35—
0,5 мм. Величина такого износа позволяет несколько раз заправлять
и перетачивать резцы, понимая под этим только тонкую доводку их
для устранения притупления режущей кромки резца. Один комплект
резцов нарезательной головки допускает нарезку 35—40 стволов
калибра 85—100 мм длиной до 4000 мм. Такая стойкость резцов яв-
ляется экономически целесообразной, причем дальнейшее использо-
вание резцов возможно только после осаживания их головок в го-
рячем виде, повторной термической обработки и заточки на исход-
ный размер.
В остальном процесс нарезания канала ствола по сопровождаю-
щим его физическим явлениям аналогичен другим видам обработки
металлов резанием.
В процессе нарезания канала ствола резцы нарезательной голов-
ки совершают движение по спиралям нарезов. Главная режущая
кромка резца АБ должна быть расположена перпендикулярно на-
правлению нареза Он, так как в этом случае равнодействующая
усилий резания будет приложена в центре режущей кромки по на-
правлению нареза Он и боковые усилия, смещающие резец в сторо-
ну, возникать не будут (фиг. 141).
Если главная режущая кромка резца АБ будет расположена по
линии Л]£1 перпендикулярно оси канала Ох, то при нарезании ка-
нала появится боковая составляющая усилия резания, которая бу-
дет отклонять резец в сторону. Под действием этой силы резец будет
вибрировать и подрезать боковые грани нареза.
Поэтому главную режущую кромку АБ резца следует распола-
гать относительно передней его грани Xifij под углом а—углом кру-
тизны нарезов, причем по ширине эта кромка должна быть равна
ширине нареза Ь.
Боковые поверхности резца по всей длине его головки следует
затачивать таким образом, чтобы углы 31 между гранями резца АВ
и БГ и боковыми гранями нареза составляли 4ч-5°. Излишнее уве-
личение углов 31 ослабляет режущую кромку резца при вершине
и, следовательно, снижает стойкость резца, чрезмерное же их умень-
шение увеличивает силы трения на этих гранях.
280
Боковые углы со должны быть у всех резцов равны 1,5—2°.
Задний угол резца щ следует определять из условия наимень-
шего износа задней поверхности резца, обычно этот угол равен
8—9°. На задней поверхности резца следует сохранять ленточку f
шириной 0,2 мм.
Передняя поверхность резца может быть плоской или криволи-
нейной формы, при плоской поверхности передний угол резца
Фиг. 141. Геометрия резца нарезательной головки.
Ох—направление оси канала; Он~направление развертки нареза;
А Б—главная режущая кромка резца; А ВГБ—контур головки резца;
контур тела резца; а—угол крутизны нарезов; ь~шири-
на нареза; р, - боковой угол; вц-задний угол; ?—передний угол;
р—угол заострения; 3—угол резания; /—контрольная ленто тка; R—
радиус при вершина резца: Л?; —радиус передней поверхности.
7 = 14—18°, а при криволинейной поверхности 7 = 18—22°. Осталь-
ные геометрические параметры резца определяются из соотноше-
ний: и=0,7Г1 и е = 0,4гь Режущие кромки резцов необходимо при-
туплять под радиусом не более 0,03 мм для исключения возмож-
ности их выкрашивания.
Радиусы закругления резца при его вершинах /? = 0,5/ (t—глу-
бина нарезки), а высота его головки Л=(3—5)А
Материал резца должен обладать высокой прочностью и износо-
устойчивостью. После термической обработки головка резца долж-
на иметь твердость /?с=63—65. Лучше всем этим требованиям
удовлетворяют быстрорежущие Р18 или легированные ХВ5 стали.
Чистота всех поверхностей резца не менее \7 9.
281
Конструкция резцов
Резцы, применяющиеся для нарезки канала стволов, имеют ре-
жущую часть или головку резца, тело и основание (фиг. 142).
Резцы могут быть круглого, прямоугольного и фасонного сече-
ний, цельные и составные.
Резцы круглого сечения применяются редко, так как круглые от-
верстия для них уменьшают живое сечение корпуса головки и этим
самым понижают его прочность, кроме того, размещение таких рез-
цов в корпусе головки встречает трудности, что видно из фиг. 138.
Резцы прямоугольного сечения более удобно размещаются
в корпусе нарезательной головки, точнее сохраняют направление
относительно оси канала
ствола и надежнее фикси-
руются в корпусе го-
ловки.
Толщина тела резца
не должна быть более
удвоенной ширины наре-
за, что позволяет размес-
тить большее количество
резцов в корпусе головки
в плоскости одного попе-
речного сечения, не ослаб-
ляя прочности корпуса
головки.
Режущая кромка рез-
V9 кругом
Фиг. 142. Резец круглого сечения. должна иметь ширину
нареза и располагаться
перпендикулярно направлению нареза. Ширина главной режущей
кромки определяется с учетом ширины нареза, допуска на ширину
нареза и допустимой нормы износа. Номинальный размер ширины
режущей кромки должен превышать ширину нареза на половину
его допуска. Этим самым срок службы резца увеличивается и
имеется возможность производить тонкую переточку (заправку) го-
ловки резца.
Размеры и допуски по ширине режущей кромки резцов и шири-
не нарезов даны в табл. 42.
Таблица 42
Номинальные размеры и допуски на ширину режущей кромки резцов
Номинальная ширина нареза мм Допуск на ширину нареза мм Ширина режущей кромки резца мм Допуск на ширину режущей кромки резца мм
5,5 ±0,2 5,65 —0,04
6,5 ±0,3 6,75 -0,04
7,6 ±0,3 7,85 —0,04
9,15 ±0,4 9,40 —0,05
20 ±0,5 20,35 —0,05
282
Допуски на размер диаметра круглого резца или размеры резца
прямоугольного сечения, на размер шейки и заплечика Т-образной
формы следует принимать по 2-му классу точности скользящей
\79 кругом
Фиг. 143 . Резец прямоугольного сечения
с плоской передней поверхностью.
посадки, а соответствующие размеры отверстий в корпусе головки
и наклонных пазов клина — по 2-му классу точности основных раз-
79 кругом
Фиг. 144. РезеЦ прямоугольного сечения с криволинейной
передней поверхностью.
меров, что по численной величине будет в 1,5 раза больше величины
допусков для резца.
Примерные размеры и допуски на приведенные размеры резцов
различных сечений приведены на фиг. 142, 143 и 144.
283
Составной резец, головка которого изготовлена из быстрорежу-
щей стали, а колодка (основание) из углеродистой инструменталь*
ной стали марки У8 или У9 показаны на фиг. 145. Такая конструк-
ции
Фиг. 145. Составной резец.
а—головка резца, б—основание резца.
углом 3—4Э. Этим самым
ция резца позволяет его колодку со-
хранять после износа головки. Со-
ставные резцы более сложны в изго-
товлении и обычно применяются в
крупных по размерам диаметра наре-
зательных головках, когда ширина и
глубина нареза достаточно большие.
Составной резец должен точно и
плотно прилегать по сопрягаемым по-
верхностям корпуса головки, поэтому
на его размеры даются следующие
допуски: на размеры колодки
Х+0’01 мм, f10’01 мм, мм, е^-01 мм;
на размеры головки резца —
0,01 мм. Для остальных номи-
нальных размеров допуски указаны
на фиг. 145. Следует обратить внима-
ние, что главная режущая кромка со-
ставного резца должна иметь фаски
шириной 0,02 или 0,03 мм по перед-
ней поверхности, параллельные ос-
новной размерной линии, а по задней
поверхности фаски скошенные под
стойкость резца увеличивается.
Кроме описанных конструкций, в практике производства встре-
чаются и резцы других конструкций. При этом общие принципы
устройства резцов сохраняются в любых конструкциях.
§ 40. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НАРЕЗАНИЯ
КАНАЛОВ ОРУДИЙ
Каналы нарезных орудий можно нарезать различными спосо-
бами:
1) на нарезательных станках протягиванием или проталкива-
нием нарезательных головок по каналу ствола;
2) на специальных протяжных или обычных нарезательных
станках протягиванием одновременно всех нарезов с помощью спе-
циальных протяжек;
3) фрезерованием нарезов или нарезание методом обкатки.
Способ протягивания нарезов специальными протяжками имеет
особое значение для нарезки каналов малых и средних диаметров
(до 85—100 мм). Многочисленные опыты применения этого способа
в условиях производства на отечественных и иностранных заводах
дали положительные результаты. Например, на протягивание наре-
зов канала необходимо в 3—4 раза меньше.времени, чем для наре-
зания их восьмирезцовой нарезательной головкой, при этом каче-
284
ство обработки полностью удовлетворяет предъявляемым к нарезке
требованиям. Однако стоимость самой протяжки во много раз доро-
же, чем нарезательной головки с двумя комплектами резцов. По
этой причине процесс протяжки нарезов до сих пор находит малое
применение в производстве.
Способ фрезерования нарезов, встречающийся только в литера-
турных иностранных источниках, не применяется в производстве.
Технологический процесс нарезания канала орудия во многом
зависит от правильности настройки нарезательного станка и инстру-
мента, выбора режима резания и циркуляции охлаждающе-смазы-
вающей жидкости.
Настройка нарезательного станка
Перед нарезанием канала орудийного ствола необходимо на-
строить нарезательный станок и инструмент и установить ствол на
станке. Все эти подготовительные работы следует выполнять в та-
кой последовательности:
1) проверить все данные и характеристики станка, указанные
в паспорте;
2) проверить параллельность и горизонтальность направляющих
станин станка и затем параллельность его стебля относительно на-
правляющих станин;
3) проверить в действии все механизмы, делительные шкалы,
стопоры, рабочие и холостые скорости станка;
4) установить ствол на станок и отрегулировать его положение
относительно направляющих и стебля станка;
5) подготовить нарезательную головку и установить ее на сте-
бель, затем проверить положение головки относительно стебля
и ствола;
6) проверить правильность установки копира нарезательного
станка;
7) отрегулировать подачу охлаждающей жидкости и смазки ме-
ханизмов станка.
Подготовительные работы выполняются технологом цеха и про-
изводственным мастером, ответственными за механическую обра-
ботку и технический контроль орудийных стволов. Параллельность
стебля относительно направляющих станин должна проверяться по
всей длине станин, для этого стебель должен совершать продольное
движение и поворот на угол 360°. Биение (эксцентричность) стебля,
т. е. непараллельность его оси относительно направляющих станин
не должна быть более 0,04—0,05 мм.
В отдельных случаях проверку стебля можно ограничить про-
веркой его по переднему подшипнику и по середине станин станка.
Для проверки стебля плитка индикаторного прибора устанавли-
вается на направляющих станины, а его игла должна касаться на-
ружной поверхности стебля.
На каретке станка все ее детали, муфты крепления, регулирую-
щие полозки, маховички, краны и подшипники должны быть
285
в исправном состоянии и надежно закреплены. При выполнении
подготовительных работ необходимо также отрегулировать зазор е
(см. фиг. 123 и 131), который обеспечивает автоматическое утап-
ливание резцов в корпус головки перед холостым ходом каретки и
выдвижение их на исходный размер перед ее рабочим ходом.
Далее следует проверить действие насоса, давление и расход
охлаждающей жидкости. Рассмотрим наиболее ответственные под-
готовительные работы по настройке станка и установке на нем
ствола.
Проверка копира
При проверке копира сначала проверяют правильность установ-
ки его поперечной рейки 19 (фиг. 123) по зазорам между рейкой
и полозками, между роликами рейки и копиром, по люфтам в зуб-
чатом зацеплении рейки и шестерни 9, которые не должны выходить
за пределы допустимых норм.
Копирная линейка устанавливается под углом ₽ по угловой сек-
торной шкале 23 и закрепляется на плите. Далее необходимо прове-
рить прямолинейность копирной линейки с помощью линеала, пере-
двигая последний по рабочим поверхностям копирной линейки.
Крутизна нарезов канала ствола в условиях производства обыч-
но не проверяется и только в очень редких случаях ее проверяют
при помощи оптической звездки.
Проверка угла (3 наклона установки копира на станке является
одновременно и проверкой крутизны нарезов канала ствола. Наре-
зательный станок обычно настраивается и проверяется для нарезки
целой партии орудийных стволов.
Допуск на величину угла р установки копира, определяемого из
формулы (63), не должен превышать ±5', т. е. он должен быть ра-
вен половине допуска на угол крутизны нарезов. Такая точность
установки копира при отсчете величины допуска по секторной шка-
ле 23 вполне достижима в производстве. Например, при длине ко-
пирной линейки, т. е. радиусе дуги шкалы 23 в 2500 мм длина дуги
участка шкалы, соответствующей центральному углу 0°5', будет
равна 3,64 мм, что вполне обеспечивает необходимую Точность уста-
новки копирной линейки невооруженным глазом по секторной
шкале 23.
Длина дуги шкалы 23, соответствующая центральному углу
в одну минуту, определяется по следующей формуле:
где I — длина дуги в мм;
/к— длина копирной линейки в мм.
Если для нарезательного станка среднего размера длина копир-
ной линейки /к=5000 мм, то на секторной шкале 23 расстояние меж-
ду большими рисками, равное 5 мм, будет соответствовать централь-
ному углу в четыре минуты, а расстояние между малой и большой
риской, равное 2,5 мм, будет соответствовать углу в две минуты.
286
Хорошо видимая простым глазом риска должна иметь ширину не
более 0,3 мм.
Более точно крутизну нарезов в канале ствола проверяют на
нарезательном станке следующим образом.
Пусть, например, диаметр канала ствола по полям rf=203,2 мм,
длина нарезной части канала /н=3981,6 мм, угол крутизны нарезов
a = 8°55'37zz, при допуске ±10z, начальный диаметр шестерни станка,
входящей в зацепление с рейкой, г/ц= 161,6 мм, число ее зубцов
г=32 и модуль зацепления шестерни ц рейки т = 5,05 мм.
Нанесем на направляющую станины станка риски через каждые
250 мм длины. Установим каретку станка в крайнее левое положе-
ние, чтобы отсчеты ее перемещения при рабочем ходе можно было
бы производить от первой риски у переднего подшипника 22
(см. фиг. 123). Для определения крутизны нарезов пользуемся уже
известными нам формулами
(70)
tgP-y5.
*н
Номинальное значение длины хода нарезов при взятых исход-
ных данных
£=—=3 —203,2 =4076,98 мм.
tga 0,1565
Предельные значения углов крутизны нарезов при заданном допу-
ске ±10':
ai=a + 10' = 9°05'37" и a2=a-10'==8°45'37".
Предельные значения длины хода нарезов соответствующие пре-
дельным значениям углов крутизны нарезов:
j Ttd 638,048 ________лллл Q
L1 =-----~ —--------— 4000,о ММ,
tg <*1 0,1595
z nd 638,048 сс о
А9 = ---=—-—- = 4156,2 мм.
tg а2 0,1535
Далее легко вычислить угол поворота стебля и нарезательной
головки или соответствующие ему обороты при заданной длине на-
резательной части канала /н; номинальные и предельные значения
углов крутизны нарезов а, щ и а2; номинальные и предельные зна-
чения длины хода нарезов L, Li и Л2, а затем полученные результа-
ты сравнить с действительным углом поворота стебля на данной
длине. Действительный угол поворота стебля определяется по шка-
ле бронзового кольца 7, закрепленного на стебле возле каретки,
а соответствующая ему длина отсчитывается по направляющим ста-
нины (см. фиг. 131).
287
Для полученных значений длин хода нарезов и углов их крутиз-
ны, углы поворота в оборотах стебля и нарезательной головки будут
иметь следующие значения:
1) при номинальном угле крутизны нарезки а
п = 0,9766 оборота:
L 4076,98 F ’
2) при наибольшем предельном угле крутизны нарезки <xi
/й 3981,6 ЛОПК л
—- = 0,995 оборота;
1 Z1 4000,3 Н
3) при наименьшем предельном угле крутизны нарезов а2
_____ Zfl 3981,6_ л Л/; О gL
п2= — =---------= 0,963 оборота,
L2 4156,2
Теперь определим углы поворота стебля и нарезательной голов-
ки ф в градусах при взятой длине нарезной части канала /н, и полу-
ченных различных значениях крутизны нарезов:
1) для номинального угла крутизны нарезов а
Ф=360°, п=360-0,9766 = 352°48';
2) для предельного наибольшего угла крутизны нарезов cti
Ф1=360°, п1 = 360<0,995 = 358°12';
3) для предельного наименьшего угла крутизны нарезов а2
ф2=360°, п2 = 360 • 0,963 = 346°40'48".
Таким образом, угол поворота стебля при наибольшем предель-
ном значении угла крутизны нарезов cti будет больше номинально-
го его значения на величину
ф'1 = ф1—ф=358°12'—352°48"=5°24',
а при наименьшем предельном значении угла крутизны нарезов а2
будет меньше номинального его значения на величину
ф'2=Ф2~Ф = 346°40'48"—352°48'=—6°07' 12"
Угол поворота стебля на участке нарезной части канала дли-
ной /1 = 500 мм можно по аналогии с формулами (70) определить
по следующей формуле:
(71)
По формуле (71) угол поворота стебля будет иметь следующие
значения:
при номинальном угле крутизны нарезов а
500-0,1565-360 _44099'
638,048 ”
288
при предельном наибольшем угле крутизны нарезов щ
500-0,1595-360 = 44°5д'53".
т 1 638,048
и при предельном наименьшем угле крутизны нарезов «2
500-0,1535-360 лоокуля"
, —----------— = 4о 1У 4о .
т 2 638,048
В результате предельные отклонения углов поворота стебля Дф
на участке длины нарезной части канала Л —500 мм будут равны:
+ А — фа = + 0°50'53";
— Д ?2 = <Ра2 — фа = — 0° 49' 14".
Аналогично определяются углы поворота стебля на других уча-
стках длины нарезной части канала через каждые 500 мм. Получен-
ные расчетные значения отклонений углов поворота стебля вносят-
ся в таблицу, пользуясь которой и проверяют нарезательный станок.
В таблице для каждого участка длиной 500 мм нарезной части ка-
нала указываются допускаемые наибольшее + Дф1 и наименьшее —
Дф2 отклонения в угле поворота стебля станка. Сранивая действи-
тельные углы поворота стебля, отсчитываемые по шкале кольца 7
(см. фиг. 123) с расчетными, судят о состоянии установки и на-
стройки копира станка.
Угол р установки копирной линейки, определяемый по формуле
(63), в нашем примере будет иметь следующее значение:
tgp = 0,1565- =0,124,
БГ 203,2
₽ = 7’08'.
Этот угол можно определить также по данным кинематической
схемы станка следующим образом.
Длина поперечного перемещения рейки копира /р за время про-
дольного перемещения стебля станка на всю длину нарезной части
канала /и и при повороте стебля по оборотам на величину и опре-
деляется из выражения
/р=vdji=3,14-161,6- 0,9766 = 492 мм.
Тогда
t g р = А = = 0,124,
6Г /и 3981,6
0==7°О8', т. е. результат получается таким же, как по форму-
ле (63).
Описанные краткие расчеты представляют типовую методиче-
скую схему проверки нарезательного станка, относящуюся ко всем
типам нарезательных станков и нарезаемым стволам, имеющим по-
стоянную крутизну нарезов.
28$
При переменной прогрессивной крутизне нарезов расчет и про-
верка станка более сложны, но принципиальная схема расчета
остается такой же.
Проверка установки ствола и нарезательной головки
Установленный в люнетах ствол необходимо отцентровать отно-
сительно направляющих станин и стебля станка. Базами для пред-
варительной проверки установки на станке ствола является его на-
ружная поверхность, по которой проверяется положение ствола
относительно направляющих станины, а для окончательной провер-
ки — внутренняя поверхность канала ствола. Сначала проверяют
параллельность ствола относительно направляющих станин станка
с помощью индикатора, для чего ствол поворачивают на 360° вокруг
его оси, причем игла индикатора прижимается к внутренней поверх-
ности канала ствола. В зависимости от результатов измерений ствол
смещают в необходимое положение упорами и кулачками люнетов.
Когда ствол окончательно установлен относительно направляю-
щих станин станка, проверяют соосность его канала относительно
стебля и нарезательной головки.
Продольная ось стебля и ось канала ствола должны между со-
бой совпадать. Смещение осей или биение ствола не должно быть
более 0,04 жж.
При проверке установки нарезательной головки следует учиты-
вать, что сборка головки производится методом подбора и пригон-
ки отдельных ее деталей по месту и что окончательно собранную
головку шлифуют по бронзовым направляющим полозкам таким
образом, чтобы их наружные поверхности были строго концентрич-
ны, причем разница в размерах наружных диаметров в различных
по длине сечениях не должна превышать 0,03—0,02 жж.
Установленную нарезательную головку на стебле проверяют от-
носительно направляющих станин и стебля станка. Отклонения
в установке головки по наружным поверхностям полозков и по ре-
жущим кромкам резцов не должны быть более 0,04—0,03 жж.
Наружный диаметр головки по бронзовым направляющим должен
соответствовать диаметру канала ствола при строго определенном
зазоре на диаметр между поверхностью канала и головкой. Величи-
на этого зазора для каналов орудий калибром до 100 жж не должна
превышать 0,05 жж, а для каналов орудий диаметром 200 жж —
0,10 жж.
Далее следует проверить концентричность расположения режу-
щих кромок резцов головки относительно наружной поверхности ее
бронзовых направляющих полозков. Эта проверка производится
с помощью специального кольца и индикаторного прибора
(фиг. 146).
Кольцо имеет шлицевые прорези, количество которых равно
числу резцов нарезательной головки. Ширина каждого шлица рав-
на наибольшей предельной ширине нареза с тем, чтобы резец мог
свободно в нее входить. Внутренние диаметры кольца соответству-
290
ют диаметру канала ствола по полям d и диаметру по его нарезам
dn при допуске на эти размеры не более 0,04 мм, т. е. при допуске
в три раза более точном, чем допуск на обработку канала ствола.
Кольцо надевается на нарезательную головку и центрируется по
его бронзовым направляющим полозкам. Пользуясь щупом, можно
на выдвинутых резцах установить оди-
наковую величину зазоров между коль-
цом и режущей кромкой резцов по диа-
метру dn. Отдельные резцы, выступаю-
щие из пазов на размер больше, чем
требуется по нормам, пригоняются по
кольцу. В результате резцы по диамет-
ру будут установлены строго концент-
рично. Дополнительно установку рез-
Фиг. 146. Кольцо для проверки
установки резцов нарезательной
цов проверяют с помощью индикатора,
поворачивая головку на центрах станка,
а иглу индикатора прижимая к режу- головки.
щим кромкам резцов. Такая проверка
резцов необходима, чтобы обеспечить одинаковую глубину всех на-
резов, так как при обмерах канала ствола проверяют только диа-
метры по полям и нарезам, а глубина нареза не измеряется.
Технологический процесс нарезания каналов
ствола производится одним комплектом
Фиг. 147. Схема последовательного получения
нарезки (по ширине нареза) двумя комплек-
тами резцов.
а—предварительная нарезка, б—окончательная на-
резка, Ьх и h—ширина и глубина нареза первого
комплекта резцов, b и ширина и глубина нареза
окончательная.
ширине нареза 4—5 мм, т. е. на каждую
2,5 мм, а по глубине — до 0,4 мм
Наиболее распространенным методом нарезания канала ствола
является метод протягивания с применением многорезцовой наре-
зательной головки. Рабочий ход станка начинается при входе наре-
зательной головки в камору канала, а заканчивается при выходе ее
из дульной части канала.
Если ширина нареза не превышает Ю-ч-12 мм, то нарезка канала
резцов, имеющих ширину
по режущей кромке рав-
ную ширине нареза.
При ширине нарезов
больше 10 мм канал наре-
зается по ширине нареза
последовательно двумя на-
резательными головками с
разными комплектами рез-
цов, а именно сначала ка-
нал нарезают резцами с
режущими кромками ши-
риной bt=7—10 мм при
глубине нарезки h, остав-
ляя при этом припуск по
сторону припуска 2=2—
[ вторым комплектом рез-
цов придают нарезам окончательную форму и размеры по шири-
не и глубине (фиг. 147).
291
Таким образом, процесс нарезания канала ствола двумя ком-
плектами резцов представляет собой операции, подобные черновой
и чистовой протяжке. При предварительной нарезке канала ствола
допускается наибольшая скорость резания не менее 10 м!мин при
толщине снимаемой стружки 0,10—0,12 жж на каждый рабочий
проход, а при чистовой нарезке — скорость резания 6—9 м/мин при
толщине снимаемой стружки до 0,06—0,08 жж тоже на каждый ра-
бочий проход. В последних трех проходах, дающих окончательную
глубину нарезов (зачищающих), толщина снимаемой стружки не
должна быть более 0,05 жж.
Следует заметить, что нарезание каналов орудий двумя комплек-
тами резцов применяются только при ширине нарезов более 10 жж
и глубине их более 2,5 жж, т. е. при нарезке орудийных стволов
больших калибров, имеющих нарезку длиной свыше.8 ж и специаль-
ную нарезку.
Выбор режимов резания
Режим резания при нарезании каналов орудий характеризуется
скоростью резания, толщиной снимаемой стружки, т. е. подачей на
каждый рабочий проход, и шириной нареза, величина которой в про-
цессе нарезания остается постоянной.
Первые один или два установочных рабочих прохода выполня-
ются при малых режимах резания, а именно: при скорости резания
4—5 м/мин и толщине снимаемой стружки 0,03—0,04 жж. При этом
тщательно проверяются, ход рабочего процесса, внешний вид снятой
стружки, состояние режущих кромок резцов, крепление ствола и на-
резательной головки.
При положительных результатах проверки далее начинается
нормальный процесс нарезания, при этом скорость резания увели-
чивается до 8—9 м/мин, а толщина снимаемой стружки для каждо-
го рабочего хода — до 0,06—0,08 жж, а в отдельных случаях до
0,10 жж.
Последние два-три рабочих прохода при нарезании канала
должны быть зачищающими для получения требуемой чистоты
обработки. Для этих проходов Толщина снимаемой стружки не
должна быть более 0,04—0,05 жж.
Нарезание канала является обычно последней цветовой опера-
цией механической обработки канала ствола. Если после нарезки
применяется полирование канала ствола, то цель такой операции
иная, .нежели обычное полирование гладких каналов, при котором
снимается заранее оставленный припуск и изменяются размеры ка-
нала. При полировании канала ствола после нарезки удаляют толь-
ко мелкие заусенцы, но не снимают заранее оставленного припуска.
Вот почему режим резания при нарезании канала ствола должен
обеспечивать требуемую точность и чистоту обработки его поверх-
ности без полирования. Охлаждающая жидкость при нарезании ка-
налов должна в максимально возможной мере способствовать
нормальному протеканию процесса резания, т. е. облегчать отделе-
ние стружки, снижать усилия резания, уменьшать трение и износ
292
резца. Охлаждающие свойства жидкости при нарезании каналов
имеют меньшее значение, чем ее смазывающие свойства, образую-
щие устойчивую тонкую пленку на поверхности металла, способную
проникать в микропоры на участках пластической деформации ме-
талла. Охлаждающе-смазывающие свойства жидкости являются
активными факторами режима резания и способствуют получению
лучшей чистоты обрабатываемой поверхности.
Лучшими смазывающими свойствами обладают растительные
масла, однако по экономическим соображениям вместо них при на-
резании канала стволов применяют жидкость, представляющую
собой смесь из растительного 20—15% и минерального 75—80%
масел и 5—<6% керосина. Такая жидкость должна быть чистой и не
иметь механических примесей.
Машинное время при нарезании канала ствола складывается из
времени рабочего хода станка, при котором снимается стружка,
и времени его холостого (обратного) хода, скорость которого
в 1,5—2 раза больше скорости рабочего хода.
Машинное время Ты определяется по следующей формуле:
Тм=-^—х— [мин.], (72)
м 1000гср k 1 J V
где /й — длина хода нарезательной головки, равная длине нарезной
части канала плюс (2,5—4) d на вход и выход нарезатель-
ной головки из нарезаемой части канала, в жж;
— средняя скорость нарезания, представляющая собой сред-
нее арифметическое скоростей рабочего и холостого ходов
станка в м!мин\
х— число двойных ходов (рабочего и холостого) для группы
одновременно нарезаемых нарезов;
п — число нарезов в канале ствола;
k — число резцов нарезательной головки.
Определим для примера машинное время нарезания канала
ствола при следующих данных: 100 мм, /н—4630 + 320 = 4950 мм,
/=1,5 мм, 6 = 5,3 мм, п=40 и £=8.
Канал ствола нарезаем на станке завода «Красный Пролета-
рий», причем для первых двух проходов принимаем скорость рабо-
чего хода для каждой группы из восьми нарезов v = 3,4 м!мин, а для
всех остальных проходов — ^р=10 м!мин. Скорость холостого хода
станка ах=16,6 mJmuh. Количество групп нарезов ——5. Опреде-
лим сначала количество двойных ходов для каждой группы нарезов,
которое зависит от толщины снимаемой стружки (подачи) за каж-
дый рабочий проход. Принимаем для двух первых и двух последних
проходов толщину снимаемой стружки 0,04 мм, а для всех осталь-
ных— 0,07 мм. Тогда всего рабочих проходов для каждой группы
нарезов х=23. Среднюю скорость принимаем равной аср= 12,5 м/мин.
Тогда машинное время для нарезки канала будем иметь, равное
2*4950 лл г*_1
=---------23 5 = 91,1 мин.
м 1000*12,5
293
Вспомогательное время при нарезании каналов орудий состав-
ляет значительную часть машинного времени. В течение вспомога-
тельного времени выполняются следующие действия: пуск и оста-
новка станка, очистка стружки из нарезательной головки, установ-
ка подачи на толщину снимаемой стружки, переключение скоростей,
поворот ствола делительным механизмом после нарезки каждой
группы нарезов и осмотр резцов. Подготовительно-заключительное
и прибавочное время составляют весьма малую величину, обычно
не более 5% машинного времени Тм.
На основе опыта работы и при условии автоматической установ-
ки на каждый рабочий проход все дополнительное время берем рав-
ным 0,24Гм.
Тогда штучное время 7^. для нарезки канала одного ствола
Гшт = Гм+0,24Гм=91,11+21,84-115,94 мин.^1 час 56 мин.
Если учесть еще время на установку и выверку на станке каж-
дого ствола, то за две рабочие смены можно нарезать шесть кана-
лов орудийных стволов. При двенадцатирезцовой нарезательной го-
ловке за две смены на станке можно нарезать до девяти стволов.
В рассматриваемом примере на нарезательном станке все резцы
головки снимают за один рабочий проход стружку следующей пло-
щади сечения:
F=s . b - й = 0,07 - 5,3 • 8 = 2,968 мм2.
Объем снимаемой стружки за один рабочий проход
Q = 0,02968 • 463=13,742 см3,
а вес ее
<7= 13,742 • 7,9= 108,6 г.
При нарезании канала ствола на стебле станка, а, следователь-
но, и на резцах, развивается усилие резания, определяемое по фор-
муле (64), следующей величины:
s°-85^-320-0,105-5,3>8= 1424 кг.
Учитывая, что процесс резания происходит по спирали, суммар-
ное усилие резания с учетом трения головки о поверхность канала
Р= 1,12Рг= 1600 кг.
При применении двенадцатирезцовой нарезательной головки
суммарное усилие резания
Р = 320 • 0,105 • 5,3 • 12 • 1,12=2400 кг.
Усилие подачи р.,, воспринимаемое гайкой ходового винта, мож-
но определить из выражения
Pe = P+fQK=2400 + 0,2.1000 = 2600 кг,
где Qt — вес подвижных частей каретки и стебля, для средних стан-
ков можно принять QK= 1000 кг;
f — коэффициент трения направляющих станка (обычно
f=0,2).
234
При этом усилии подачи, скорости резания 10 mJmuh и к. п. д.
станка т}==0,6 для нарезательного станка потребуется электродви-
гатель главного движения мощностью
= =7,1 к.т.
60-1021) 60-102-0,6
На средних нарезательных станках мощность электродвигателя
главного движения обычно составляет 8—10 кет, а на крупных
станках она достигает 30 кет.
Каналы орудийных стволов после нарезания и контрольных
обмеров проходят операции полирования и хонингования, которые
будут описаны в гл. XII.
Дефекты, встречающиеся при нарезании каналов орудий,
При нарезании каналов встречаются следующие дефекты меха-
нической обработки: неравномерность начала нарезов, надиры
и царапины на поверхности, искривление нарезов, подрезка боковых
граней нарезов, срезание полей. Все эти дефекты являются след-
ствием неправильной настройки станка и
нарезательной головки и неправильного
выбора режима резания. Рассмотрим со-
держание и причины возникновения таких
дефектов.
Неравномерность начала
нарезов заключается в том, что наре-
зы на нарезном скате зарядной каморы не
начинаются в одной и той же плоскости
поперечного сечения, а смещены относи-
тельно друг друга (фиг. 148).
Причинами такого дефекта могут быть
эксцентричность относительно геометриче-
ской оси канала или овальность нарезного
ската каморы, большой зазор между на-
правляющими полозками или бронзовой
рубашкой нарезательной головки и по-
Фиг. 148. Неравномерность
начала нарезов.
Д—группа нарезов смещена по
длине к казенной части, В—
группа нарезов при нормальном
расположении.
верхностью канала и превышение одних
резцов относительно других по окружности. Неравномерность нача-
ла нарезов по длине в пределах до 3 мм практического значения
не имеет, при большей величине она оказывает существенное влия-
ние, так как способствует образованию выколов полей у нарезного
ската, ускоряет процесс износа и разгара нарезов, понижая каче-
ство и продолжительность службы ствола.
Надиры и царапины на поверхности канала
имеют вид, показанный на фиг. 149. Они представляют собою вол-
нистую поверхность с резко выделенными отпечатками режущего
инструмента. Эти дефекты получаются вследствие вибраций наре-
зательной головки или резцов из-за неравномерности усилий реза-
ния на резцах, наличии больших зазоров между направляющими
295
на
Фиг. 149. Надиры и царапины
нарезах.
полозками головки и поверхностью канала или между резцами
и центрующими их поверхностями. Обычно при большом
износе направляющих возникает дрожание нарезательной го-
ловки.
Другой вид надиров и царапин оставляют на поверхности наре-
зов и полей мелкие твердые частицы стружки, налипающие на по-
верхность бронзовых направляющих и на режущую кромку резцов.
Этих дефектов можно избежать,
если во время рабочего хода
стружка будет хорошо отводиться
в карманы головки и после каж-
дого рабочего прохода будет хо-
рошо очищаться. Такие дефекты
ухудшают чистоту поверхности ка-
нала, что ускоряет его износ и об-
разование в нем ржавчины в экс-
плуатации орудия.
При повышении режима реза-
ния (толщина снимаемой стружки
превышает 0,1 мм и скорость ре-
зания более 10 м/мин) наблюдает
ся резкое увеличение дрожания
нарезательной головки. В каждом
конкретном случае режим резания
должен быть наиболее благопри-
царапины по нарезам и полям можно
ятным. Частично надиры и
устранять полированием канала после нарезания.
Искривление полей
рабочей поверхности копирной
ствола на копир действует
сила, стремящаяся сме-
стить или изогнуть копир-
ную линейку. При недоста-
точной жесткости копир-
ной линейки на некотором
участке нарезной части
канала изменяется крутиз-
на нарезов, что внешне и
представляет собой ис-
кривление нарезов.
Местные небольшие по
длине искривления могут
происходить также в ре-
зультате попадания струж-
ки между направляющей
При этом ролик, перекатываясь через стружку, изменяет скорость
поперечного перемещения рейки, в результате угол поворота стеб-
ля изменится по сравнению с настройкой и дает местное, но резкое
искривление нарезов.
нарезов зависит от состояния
линейки. При нарезании канала
Фиг. 150. Нарезы
в канале ствола.
поверхностью копира и роликом рейки.
296
Срезание полей или уменьшение ширины полей на неко-
тором участке нареза происходит в результате смещения орудийно-
го ствола в процессе нарезки канала. При нарезании канала на ору-
дийный ствол действует составляющая усилия резания в осевом на-
правлении, стремящаяся повернуть ствол вокруг оси. Если крепле-
ние ствола в люнетах ослаблено или в нем образовались люфты,
ствол может смещаться и в результате произойдет срезание полей.
Приведенные дефекты показывают, что настройка станка, наре-
зательной головки и правильная установка ствола имеют важное
значение для получения необходимого качества нарезки канала.
Общий вид нарезки в канале орудийного ствола показан на
фиг. 150.
Глава XI
СКРЕПЛЕНИЕ И РАСКРЕПЛЕНИЕ ОРУДИЙНЫХ СТВОЛОВ
§ 41. ПОДГОТОВКА ТРУБ СТВОЛА К СКРЕПЛЕНИЮ
Увеличение прочности однослойного орудийного ствола (моно-
блока) возможно за счет повышения предела прочности металла
и увеличения толщины стенки орудийного ствола. Однако при вы-
стреле внутренние слои металла ствола-моноблока испытывают зна-
чительно большие напряжения, чем наружные, поэтому высокие
механические качества металла наружных слоев полностью не
используются.
Скрепленный ствол состоит из нескольких труб, надетых одна на
другую с натягом. При таком скреплении труб внутренняя труба
испытывает напряжения сжатия, а наружная труба, обычно назы-
ваемая кожухом, — напряжение растяжения. Благодаря этому при
выстреле прочность орудийного ствола увеличивается, причем вну-
тренние и наружные слои металла ствола будут испытывать более
равномерно распределенные напряжения. Скрепленный ствол обла-
дает достаточно высоким упругим сопротивлением ствола при вы-
стреле даже при пониженных механических свойствах металла со-
ставляющих его труб. Эти особенности скрепленного ствола имеют
важное практическое значение при производстве особенно больших
гаубичных и пушечных стволов.
Скрепленные стволы могут быть двухслойными и трехслойными.,
а в отдельных случаях и четырехслойными (фиг. 151 и 152). При
трех и четырехслойных стволах их промежуточные трубы (слои)
обычно по длине состоят из двух частей, как это показано на
фиг. 152. Длинные многослойные стволы имеют промежуточные
грубы, состоящие из трех частей, перекрываемых кожухом. Этим
самым облегчается изготовление ствола.
В скрепленном стволе внутренняя труба находится под постоян-
ным давлением, создаваемым натягом при надевании одной трубы
на другую. Величина натяга определяется расчетом и практически
для орудий малых (до 76 мм) калибров не превышает 0,20—0,10 мм,
а для крупных 250—305 мм калибров — 0,5-4-0,25 мм. По длине
трубы натяг распределяется неравномерно, а именно: в местах, где
.298
развивается наибольшее давление пороховых газов при выстреле,
труба имеет наибольший натяг, на участке же, примыкающем'
к дульной части ствола, — наименьший натяг.
Например, двухслойный орудийный ствол полевой гаубицы, при-
веденный на фиг. 151, на участке длиной 1705 мм при диаметре
370 мм имеет натяг 0,35 мм, а на остальной части диаметром
315 мм — от 0,25 до 0,16 мм с дальнейшим уменьшением величины
у—Натяг а=0,35мм--5-----' Натяг q=0,25-015мм —,
------------------------5Ю0-----------------------
1850-----------f-------------2000
Фиг. 151. Двухслойный скрепленный орудийный ствол,
/—внутренняя труба, 2—кожух.
натяга к дульной части ствола. На сопрягаемых поверхностях обеих
труб сделан уступ под углом 45°, с помощью которого удобнее обес-
печить фиксирование положения кожуха на внутренней трубе.
В эксплуатации ствола уступ не допускает смещения внутренней
трубы относительно кожуха.
Фиг. 152. Трехслойный скрепленный орудийный ствол.
/—труба внутренняя, 2—задняя труба (оболочка), <?—передняя труба (оболочка), 4—кожух,
7—натяг в мм.
Перед скреплением окончательно обрабатываются наружная по-
верхность внутренней трубы и внутренняя поверхность кожуха. При
этом наружная поверхность трубы пригоняется по действительным
размерам внутренней поверхности кожуха, этим самым обеспечи-
вается с большей точностью заданная величина натяга. По каналу
внутренней трубы оставляется припуск для чистовой расточки
и обработки зарядной каморы, а по наружной поверхности кожу-
ха— припуск для чистовой обработки после скрепления величиной
до 2,0—2,5 мм на диаметр. По длине труб также оставляется незна-
299
читальный припуск на чистовую обработку. Наружный контур ко-
жуха скрепленного ствола должен быть возможно более простой
формы, без резких уступов, выемок и буртов, чем обеспечивается
равномерность усилий натяга при скреплении труб и более правиль-
ное распределение напряжений в них при скреплении труб и во
время выстрела.
Допуск на величину натяга при скреплении труб для большин-
ства стволов берется равным ±0,04 мм, и только в редких случаях
он принимается равным ±0,06 мм. Достижение в производстве та-
ких величин допусков при больших габаритах, диаметрах и весе
труб является весьма трудной задачей. Эта задача в производстве
решается сравнительно легко при индивидуальной пригонке наруж-
ной поверхности внутренней трубы по действительным размерам за-
ранее обработанной внутренней поверхности кожуха. При этом
номинальный размер диаметра сопрягаемой поверхности может ко-
лебаться в пределах до одного миллиметра, но разность между дей-
ствительными размерами диаметров труб данного сопряжения не
должна превышать величины допуска заданного для натяга.
Например, пусть сопряжение труб имеет номинальный диаметр
370 мм с натягом 0,35 мм на длине 1705 мм и допуском на величи-
ну натяга ±0,05 мм (см. фиг. 151). Диаметр предварительно обра-
батываемой внутренней поверхности кожуха определяется по фор-
муле
£> = (£)„ + £) ±3, (73)
где DH — номинальный диаметр сопряжения (в рассматриваемом
примере £>и=370 мм),
Е — допускаемая величина отклонения номинального диамет-
ра, при которой не нарушается расчетная прочность скреп-
ленного ствола. В производстве £=0,5—1,0 мм, причем
меньший предел принимается при Drt4C180 мм, больший
предел — при DH>400 мм-,
8 — допуск на механическую обработку, величина' которого не
должна превышать допуска для натяга (в рассматрива-
емом данном примере 3= ±0,05 мм).
В рассматриваемом примере принимаем £=0,7 мм, тогда номи-
нальные диаметры сопряжений всех орудийных стволов данного
образца не должны выходить за пределы 370—370,7 мм. Следова-
тельно, любая отдельная труба в сопряжении, например, имея дей-
ствительный размер диаметра после окончательной расточки
370,2 мм, будет удовлетворять требованиям формулы (73), если ее
диаметр на определенной длине сопрягаемой поверхности не будет
выходить за пределы 370,2±0,05 мм. Чистота соответствующих по-
верхностей скрепляемых труб после механической их обработки
должна соответствовать V 6.
Уступ (наклонный или прямоугольный) в сопряжении труб вы-
полняется по чертежу, но на нем не должно быть подрезов или кри-
волинейных фасонных поверхностей.
300
Описанным способом следует механически обрабатывать и все
остальные внутренние поверхности труб (кожухов и промежуточ-
ных оболочек), составляющих скрепленный ствол.
После механической обработки труб производится технический
осмотр внутренних поверхностей, измеряются размеры диаметров
труб в двух взаимно-перпендикулярных направлениях по .всей их
длине на участках через каждые 100 мм, снимается слепок уступа,
по которому и определяются действительные его размеры. По по-
лученным размерам и слепку делается шаблон, с помощью которого
и проверяется уступ на наружной поверхности внутренней трубы
или оболочки.
Если по измерениям размер внутреннего диаметра кожуха равен
370,24 мм, то он принимается за номинальный размер сопряжения
скрепляемых элементов и по нему далее устанавливаются размеры
для обработки наружной поверхности внутренней трубы или обо-
лочки с учетом величины натяга.
Размер наружного диаметра внутренней трубы £>тр будет опре-
деляться из выражения
DTP=(D+^)±3, (74)
где D — действительный размер внутреннего диаметра кожуха
(в рассматриваемом примере=370,24 мм);
q — расчетная величина натяга (^=0,35 мм);
Я —допуск на механическую обработку наружной поверхности
трубы, который должен быть меньше или равен расчетной
величине допуска на натяг (3=0,05 мм).
Практически допуск на механическую обработку наружной по-
верхности внутренней трубы берется на 0,01 мм меньше,, чем допуск
на обработку внутренней поверхности кожуха или оболочки.
В рассматриваемом примере сопряжения труб наружный диа-
метр внутренней трубы должен быть равен 370,59 мм с допуском
±0,05 мм, т. е. его действительные размеры должны быть в преде-
лах от 370,54 до 370,64 мм.
Такой порядок величины допусков при индивидуальной механи-
ческой обработке труб скрепленных стволов следует сохранять на
всех сопрягаемых их поверхностях.
Трехслойный скрепленный ствол пушки большой мощности, при-
веденный на фиг. 152, рассчитан по прочности на давление «порохо-
вых газов в канале ствола Ртах=3250 кг!см2. Внутренняя труба 1
этого ствола, цельная по всей длине ствола, изготовлена из мате-
риала высокого качества, имеющего предел пропорциональности
сгПц=80 кг!мм\ а в отдельных случаях и выше этой величины. На на-
ружную поверхность внутренней трубы надета, с натягом оболочка
или промежуточная труба, состоящая по длине из двух труб,
задней 2 и передней 3. Обе трубы-оболочки относительно внутрен-
ней трубы фиксируются уступами прямоугольного профиля, Про-
цесс скрепления их с внутренней трубой производится последова-
тельно, а именно: сначала подготовляются поверхности труб на уча-
301
стке длиной 3650 мм, имеющие натяг q =0,28 мм и размеры диамет-
ров 290 и 270 мм, причем остальные участки поверхности внутрен-
ней трубы 1 и задняя часть 2 промежуточной трубы только предва-
рительно обработаны. Поверхность канала внутренней грубы 1
перед скреплением ее с промежуточной трубой обработана предва-
рительно по размеру диаметра 175 мм, но с достаточной точностью,
что видно из данных на фиг. 152, и имеет припуск для чистовой рас-
точки канала и обработки зарядной каморы после скрепления.
После скрепления внутренней трубы 1 с трубой-оболочкой 2 про-
изводится технический осмотр скрепленных элементов и подготовка
поверхностей трубы-оболочки 3 и трубы 1 на участке ее длиной /3
диаметром 250 мм, скрепляемых с натягом </ = 0,25—0,18. Величина
натяга на этом участке постепенно уменьшается по направлению
к дульной части ствола. Скрепление ствола, составленного из от-
дельных труб, облегчает процесс обработки труб и процесс их
скрепления. Материал промежуточных труб-оболочек второго слоя
имеет примерно предел пропорциональности суШд = 65 кг!мм2, т. е.
значительно меньше, чем-материал внутренней трубы.
Далее, когда внутренняя труба 1 будет скреплена с трубой-
оболочкой 3, производится технический осмотр скрепленных эле-
ментов и подготовка к скреплению внутренних поверхностей
кожуха 4 и наружных поверхностей труб-оболочек 2 и 3 на
участках длины /1 диаметром 400 мм при натяге q = 0,35 и /2 диамет-
ром 375 мм при натяге <7=0,20—0, 25 мм. Последовательность меха-
нической обработки поверхностей этих скрепляемых элементов
ствола та же, что и описанная, т. е. по действительным внутренним
размерам кожуха 4 производится обточка наружных поверхностей
задней 2 и передней 3 поверхностей труб-оболочек второго слоя с со-
блюдением величины заданного натяга.
Кожух 4 изготовляется из материала, имеющего предел пропор-
циональности апц =55 кг/мм2, т. е. несколько меньше, чем материа-
лы второго слоя.
§ 42. СКРЕПЛЕНИЕ И РАСКРЕПЛЕНИЕ ТРУБ ОРУДИЙНЫХ СТВОЛОВ
Процесс скрепления труб ствола заключается в том, что нагре-
тая оболочка или кожух в горячем виде надевается в вертикальном
положении на внутреннюю холодную трубу, имеющую температуру
окружающей среды цеха.
На участке цеха, где производится скрепление труб ствола,
имеется два кессона в виде глубоких колодцев. В одном из этих ко-
лодцев производится нагрев оболочек и кожухов, в другом — про-
цесс скрепления труб и последующего их охлаждения. Необходи-
мость устройства кессонов в виде колодцев вызывается ограничен-
ностью высоты подъема грузов кранами и стремлением уменьшить
общую высоту здания цеха, где производится скрепление труб.
Общая высота здания цеха зависит от требуемой высоты подъема
труб из кессона и опускания их в кессоны. В частности, для ствола,
показанного на фиг. 152, высота подъема трубы краном должна
302
быть 14 м и, следовательно, общая высота здания цеха будет до-
стигать 20 м, а в отдельных случаях и значительно больше.
Обычно кессон для нагрева труб представляет собой вертикаль-
ную электрическую печь сопротивления и только в редких случаях
индукционную электрическую печь более сложного устройства. Тру-
ба устанавливается в кессоне в строго вертикальном положении,
при нагреве трубы кессон плотно закрывается крышкой.
Температура нагрева трубы обычно не должна превышать 400° С
и только в отдельных случаях доводится до 450° С. Нагрев трубы
до более высокой температуры не желателен, так как при этом воз-
можно понижение механических свойств металла, из которого она
изготовлена. Продолжительность нагрева трубы зависит от ее раз-
меров и веса. Для труб, приведенных на фиг. 151 и 152, время на-
грева их до 400° С составляет 2,5—3,5 час. с последующей после
нагрева выдержкой для прогрева всей массы металла трубы. Время
выдержки обычно 1,5—2 часа. Перед нагреванием внутренняя по-
верхность оболочки или кожуха тщательно очищается от смазки
и насухо протирается.
При нагреве температура трубы проверяется по приборам через
каждые 15 мин. и результаты проверки температуры заносятся
в специальный журнал. После окончательного нагрева и выдержки
крышка кессона открывается, труба захватывается краном и не-
сколько приподнимается, далее производится обмер внутреннего
диаметра трубы у ее верхнего торца. Когда труба полностью выну-
та из кессона, который немедленно закрывается крышкой, прове-
ряется внутренний диаметр ее у нижнего торца трубы. Для провер-
ки измерительный инструмент заранее настраивается на наимень-
ший предельный размер, допустимый-для скрепления труб. Этот
размер должен быть больше наружного диаметра внутренней тру-
бы на 0,15—0,20 мм, что для каждой трубы устанавливается расче-
том. При удовлетворительных результатах измерений кожух или
труба-оболочка надевается на внутреннюю трубу.
Все операции процесса скрепления, т. е. открывание крышки
кессона после нагрева, подъем трубы-оболочки, обмер ее внутрен-
них диаметров у верхнего и нижнего торцов, перенос трубы-оболоч-
ки ко второму кессону и опускание ее для надевания на внутреннюю
грубу должны занимать возможно меньшее время. Время на выпол-
нение всех этих операций не должно превышать 3,0—4,5 мин.
Во время нагревания кожуха или трубы-оболочки производится
подготовка к скреплению внутренней трубы, заключающаяся в сле-
дующем. Внутренняя труба устанавливается в кессоне на специаль-
ной опоре, имеющей цилиндрический штырь для фиксирования тру-
бы в строго вертикальном положении. В этом кессоне имеется
охлаждающее устройство в виде секций, состоящих из полых колец,
охватывающих скрепляемый ствол. Секции (кольца) расположены
по высоте ствола примерно на расстоянии 0,8 м одна от другой.
Полые кольца имеют ряд отверстий, направленных к поверхности
скрепляемого ствола. Охлаждающая вода подается в секции под
давлением 1,3—1,5 ат, с тем чтобы ее струи интенсивно омывали
303
поверхность ствола. При охлаждении ствола включается любая
одна или одновременно все секции.
Наружная поверхность внутренней трубы тщательно насухо про-
тирается, а затем легко смазывается минеральным маслом или спе-
циальной графитовой смазкой. Смазка, наносимая очень тонким
слоем, облегчает процесс надевания кожуха или трубы-оболочки на
внутреннюю трубу.
Излишняя смазка и появление влаги могут затруднить надева-
ние трубы-бблочки на внутреннюю трубу, причем труба-оболочка
может быть не полностью надета на трубу и, следовательно, весь
ствол будет забракован.
Опускание кожуха или трубы-оболочки при надевании его на
внутреннюю трубу производится непрерывно за 2-^-3 сек., причем
на последнем участке на длине 300—400 мм кожух опускается воз-
можно быстрее, чтобы лучше обеспечить его посадку на уступ
трубы.
При охлаждении скрепленного ствола будет происходить объ-
емное сокращение кожуха (или трубы-оболочки), а следовательно,
возможны случайные перемещения его по длине относительно вну-
тренней трубы. В результате на уступах или стыках труб могут
образоваться зазоры до 10—12 мм, чего допускать не следует.
Во избежание этого охлаждение скрепленного ствола ведут по за-
ранее разработанной схеме. По этой схеме вначале производится
искусственное интенсивное охлаждение участка труб на уступе или
стыке с тем, чтобы обеспечить скрепление (схватывание) этих уча-
стков и получить плотную посадку (прилегание) кожуха на уступе
внутренней трубы. Далее охлаждаемая поверхность ствола увели-
чивается и в последнюю очередь охлаждаются более тонкие его
стенки у дульной части.
Искусственное охлаждение ствола занимает примерно 15—20 мин.
Если через одну-две минуты после начала охлаждения будет слы-
шен резкий металлический треск, продолжающийся до полного
остывания ствола, извлеченного уже из кессона, то это явление слу-
жит доказательством того, что происходит смещение скрепленных
поверхностей кожуха или оболочки относительно трубы. В практике
эксплуатации орудийных стволов наблюдаются случаи перемеще-
ния скрепленных его труб во время стрельбы, спустя несколько лет
после изготовления ствола.
Подготовка труб к скреплению и процесс их скрепления явля-
ются сложными операциями, требующими точного выполнения всех
требований технологического процесса. По экономическим сообра-
жениям изготовление скрепленных стволов менее выгодно, так как
требует большего времени на обработку труб и процесс скрепле-
ния. По этой причине большинство стволов артиллерийских орудий
изготовляются в виде моноблоков.
При износе нарезной части канала скрепленных орудийных
стволов обычно внутренняя труба удаляется, т. е. производится пе-
рестволение. Удаление внутренней изношенной трубы можно произ-
вести двумя способами: раскреплением и расточкой.
304
Расточка канала ствола, сводящаяся к постепенному срезанию
внутренней трубы и превращению ее в стружку, занимает много
времени. Более выгодным является способ раскрепления ствола,
заключающийся в том, что скрепленный ствол сначала нагревается
в печи до температуры 400° С, а 'затем из него извлекается внутрен-
няя труба. Раскрепление ствола производится следующим образом.
После нагревания ствол устанавливается в кессон для скрепле-
ния на специальный направляющий стержень дульной частью вниз
и с помощью специального приспособления (тяги) прочно соеди-
няется с ним. Предварительно казенник ствола свинчивается. Затем
канал ствола сверху закрывается плотной пробкой. Кожух ствола
с помощью хомута и троса соединяется с подъемным краном и под-
готовляется для подъема. В канал ствола снизу подается под дав-
лением струя холодной воды, которая должна энергично омывать
всю поверхность канала и не должна попадать на кожух. Вслед-
ствие интенсивного охлаждения внутренней трубы, а в связи с этим
и уменьшения ее диаметра, нарушается натяг между наружной по-
верхностью внутренней трубы и внутренней поверхностью кожуха
(или трубы-оболочки). Далее краном кожух (или труба-оболочка)
снимается с внутренней трубы.
Более надежным и удобным способом сдвигания кожуха (или
трубы-оболочки) с внутренней трубы является применение гидрав-
лического или простейшей конструкции винтового пресса. В этом
случае раскрепляемый ствол занимает горизонтальное положение.
При раскреплении ствола весьма важным фактором является
точное определение момента нарушения натяга между трубами для
сдвигания их относительно друг друга. Режим раскрепления дол-
жен быть возможно точнее и правильно теоретически рассчитан, но
в любых условиях следует учитывать производственный опыт заво-
да и отдельных мастеров. Этот опыт оказывает весьма существен-
ное влияние на успешное выполнение операции.
В отдельных случаях при подготовке труб к скреплению наруж-
ные их поверхности обрабатываются с очень малым конусом, обра-
зующимся в результате уменьшения наружных размеров их диа-
метров на 0,06—0,12 мм в направлении дульной части ствола, что
достигается соответствующим регулированием величины натяга.
Такой метод скрепления труб ствола более сложен в производстве,
но он обеспечивает более прочную посадку труб и облегчает рас-
крепление орудийных стволов.
Глава XII
ОТДЕЛОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ТРУБ
§ 43. ПРОТЯГИВАНИЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ
Протягивание представляет собой высокопроизводительный тех-
нологический процесс механической обработки поверхностей с по-
мощью многолезвийного инструмента — протяжек.
Этот процесс применяется для обработки плоских наружных по-
верхностей и получения на наружных плоских и круглых поверхно-
стях различных канавок и шлицевых пазов. Наиболее широко про-
цесс протягивания применяется при обработке круглых гладких от-
верстий и отверстий со шлицами квадратного, многогранного и фа-
сонного сечений.
Процесс протягивания часто является окончательной чистовой
операцией, обеспечивающей высокую точность размеров (по 2-
и 3-му классам точности) и хорошую чистоту поверхности. Протя-
гивание производится на горизонтальных и вертикальных протяж-
ных станках.
При протягивании главное рабочее движение, определяющее
скорость резания, сообщается режущему инструменту, т. е. протяж-
ке, в то время как обрабатываемая деталь неподвижно закрепляется
на станке.
Протяжные станки не имеют движения подачи, так как подача
осуществляется конструкцией самой протяжки, имеющей постепен-
ный подъем режущих зубьев.
Протяжки представляют собой многолезвийный инструмент
в виде длинных полос или стержней с сечением, соответствующим
форме обрабатываемого отверстия.
В артиллерийском производстве к специальным технологическим
процессам протягивания, отличающимся от процессов протягивания,
применяющихся в общем машиностроении, относятся: протягивание
гладких цилиндрических каналов орудий длиной до 7(Х протягива-
ние гладких цилиндрических отверстий различных цилиндров и што-
ков длиной более 12с7 и протягивание нарезов в каналах орудийных
стволов малых и средних калибров.
306
К специальным процессам протягивания относятся также протя-
гивание плоских поверхностей клинового отверстия казенников, про-
тягивание наружных плоских поверхностей клина затвора и ряд
других операций.
Перечисленные специальные операции протягивания относятся
к сложным по конструкции и большим по габаритам как обрабаты-
ваемым деталям и поверхностям, так и самим протяжкам. Часто для
одного технологического процесса протягивания необходимо иметь
комплект из нескольких протяжек.
Рассмотрим типичные для артиллерийского производства техно-
логические процессы протягивания.
Протягивание гладких Цилиндрических каналов
Для протягивания гладких цилиндрических каналов необходим
комплект ив двух, трех или четырех сборных протяжек. Как уже го-
ворилось, при описании процессов расточки цилиндрических глубо-
ких отверстий орудийная труба после термической обработки про-
ходит черновую, получистовую и чистовую расточку. Протягивание
заменяет чистовую расточку орудийной трубы и позволяет получать
цилиндрический канал требуемой по размерам диаметра точности
и чистоты поверхности с затратой меньшего времени по сравнению
с чистовой расточкой.
Для применения протягивания канал трубы должен быть пря-
мым и не иметь разностенности, т. е. пройти черновую и получисто-
вую расточки, при которых названные дефекты могут быть устра-
нены.
Таким образом, для процесса протягивания канал трубы должен
быть подготовлен так же, как и для чистовой расточки. Процесс
протягивания устраняет конусность и незначительную кривизну ка-
нала, овальность отверстия по сечениям и обеспечивает получение
цилиндрического канала при высокой точности его размеров и тре-
бующейся чистоты поверхности.
Для процесса протягивания величина припуска на диаметр на-
значается с учетом механических свойств обрабатываемого металла,
длины и диаметра трубы. Обычно припуск на диаметр для труб
диаметра 55—105 мм длиной до 5000 мм составляет 0,8—1,5 мм при
комплекте из трех протяжек.
Протяжка для глубоких цилиндрических отверстий имеет полую
оправку 3 из конструкционной стали повышенной прочности, хвосто-
вик которой соединяется с адаптером протяжного станка (фиг. 153).
На оправку, наружная поверхность которой обработана по 2-му
классу точности, насажены 8—10 ножей. Ножи на оправке разделе-
ны стальными кольцами 4 и зажаты с обоих концов направляющими
цилиндрами 10 и 11. На каждом из этих цилиндров закреплены по
четыре направляющих шпонки 2 и 9. Наружные диаметры оправки
по направляющим поверхностям шпонок пригоняются по размерам
обрабатываемого канала трубы, а именно: наружный диаметр шпо-
нок 2 переднего цилиндра должен соответствовать внутреннему
307
диаметру канала трубы до его протягивания, а наружный диаметр
шпонок 9 заднего цилиндра — диаметру канала трубы после ее про-
тягивания. Зазор на диаметр по этим сопряжениям обычно состав-
ляет 0,04—0,06 мм. При этом зазоре протяжка не должна заклини-
ваться в канале и не должно возникать большого трения по поверх-
ностям направляющих шпонок.
Охлаждающая жидкость подводится к ножам по внутренней по-
лости оправки 3 и далее по радиальным отверстиям 6 в оправке
и кольцах 4. Геометрия режущей части ножа достаточно ясно вид-
Фиг. 153. Протяжка для глу-
боких цилиндрических от-
верстий:
/“Стопорный винт, 2—направляющая шпонка, 3—оправка, 4—кольцо, 5 и 8—ножи,
отверстие, подводящее жидкость к ножам, 7—обрабатываемая труба. 9—на-
правляющая шпонка, 10 н 11—передний н задний цилиндры, 12—передний
хвостовик.
на из фиг. 153. Ножи являются наиболее ответственной частью про-
тяжки и изготовляются из инструментальной быстрорежущей стали
Р-18 или Р-9.
После термической обработки и заточки нож должен обладать
твердостью Яс = 63—64. Передний угол заточки ножа у = 15°,
а задний его угол а=3—5°. Передняя и задняя поверхности ножа
шлифуются и чистота этих поверхностей должна быть более высо-
кой, чем остальных поверхностей ножа, имеющих чистоту V?-
Первые шесть или восемь ножей протяжки различного диаметра яв-
ляются рабочими, т. е. снимают основную часть припуска, а послед-
ние два-три ножа одинакового диаметра — калибрующими. Кали-
брующие ножи все вместе снимают слой металла толщиной не бо-
лее 0,03 мм на сторону.
Первый рабочий нож имеет наименьший диаметр и снимает
стружку в пределах допуска на предыдущую операцию (0,02—
0,04 мм), все же последующие рабочие ножи снимают стружку
большей толщины на сторону. При обработке протяжкой стальных
308
труб повышенной прочности толщина стружки не должна превы-
шать 0,07 мм на сторону. Следует отметить, что при толщине струж-
ки 0,02 мм наблюдается скобление, ускоряется износ режущей ча-
сти ножей и такую толщину стружки для рабочих ножей назначать
не рекомендуется. Очень важным параметром протяжки является
объем впадины между ножами (зубцами), определяемый высотой
зуба h рабочей части ножа и шагом t, т. е. расстоянием между но-
жами (см. фиг. 153). Объем этой впадины должен быть в 5—7 раз
больше объема снимаемой стружки, так как при этом условии будут
обеспечены нормальные условия для размещения снимаемой струж-
ки от начала до конца рабочего процесса протягивания канала.
На наружной поверхности рабочих ножей делаются восемь или
девять выемок глубиной до 0,5 мм и шириной до одного миллимет-
ра. Эти выемки, расположенные в шахматном порядке, предназна-
чены для дробления стружки. Задняя поверхность калибрующих
ножей делается гладкой.
В остальном конструкция ножей достаточно ясна из фиг. 153,
на которой даны размеры ножей 11,5 мм и /^40 мм примени-
тельно к номинальному диаметру канала D — 100—ПО мм.
Оправка 3 изготовляется из стали 45Х и термически обрабаты-
вается до твердости 7?с =40—45. Направляющие цилиндры 10, 11
и кольца 4 изготовляются из конструкционной стали средней проч-
ности, а направляющие шпонки 2 и Р — из бронзы или текстолита.
При затуплении ножи могут перетачиваться, причем при каждой
переточке наружный диаметр ножа уменьшается на 0,02 мм, поэто-
му нож позволяет не более четырех переточек. Для каждой протяж-
ки изготовляются четыре запасных ножа с гладкой задней поверх-
ностью, имеющие наружный диаметр, равный наибольшему диамет-
ру калибрующих, ножей.
При полном износе ножей первый рабочий нож снимается
с оправки, оставшиеся ножи смещаются вперед и вводится один за-
пасной нож в качестве последнего калибрующего. Комплектом из
двух протяжек можно без переточки ножей обработать до 35—40
труб орудийных стволов, а при переточке ножей и при использова-
нии запасных ножей — до 550—600 труб.
Наиболее трудоемкой частью работы является сам процесс изго-
товления протяжки и настройки операции протяжки и станка.
При протягивании обычных неглубоких отверстий скорость реза-
ния берется в пределах 4—12 м/мин, а для глубоких отверстий она
снижается до 3—8 м)мин и зависит от габаритных размеров и мате-
риала обрабатываемой трубы, конструкции протяжки и других фак-
торов.
Усилие резания при протягивании гладких цилиндрических отвер-
стий можно определять по рекомендуемым экспериментальным
формулам, например, следующего вида:
P~c$*Dzp, (75)
где Р — усилие резания;
309
Ср — коэффициент, учитывающий механические свойства обра-
батываемого материала (при <т* = 70—80 кг/жж2, ср=340;
при (Уь>80 кг/жж2, ср=890);
sc — толщина слоя металла на сторону снимаемого одним ра-
бочим ножом в жж;
D — номинальный диаметр протяжки в жж;
2Р— число рабочих ножей (зубцов).
Практика производства показывает, что при обработке гладких
цилиндрических каналов протяжка более производительна и дает
лучшее качество обработки глубоких отверстий, чем операция чи-
стовой расточки. При протяжке время обработки глубоких отвер-
стий, включая и время настройки и пуска станка, уменьшается
в 3—5 раз.
Общий припуск на диаметр отверстия в 1—1,5 жж снимается
двумя-тремя протяжками. В комплект из трех протяжек входит
18 рабочих и 9 калибрующих ножей. Общее время протягивания
одного ствола, включая время настройки и смены протяжек, не пре-
вышает 35—45 мин., в то время как чистовая расточка трубы диамет-
ром 100 жж длиной до 5000 жж продолжается до 3,5 час.
Однако сложность изготовления сборных больших габаритов
протяжек, большая потребная мощность протяжного станка и слож-
ность настройки операции все еще ограничивают широкое приме-
нение их прц обработке труб большой длины.
Протягивание нарезов в каналах орудий
Опыты протягивания нарезов в каналах орудий показали хоро-
шие результаты на стволах калибра 76,2 жж и 85 жж. Нарезы для
этого калибра стволов протягиваются чаще всего комплектом из
двух протяжек и только в отдельных случаях для обработки нарезов
одного ствола применялись три протяжки.
Применявшиеся протяжки были сборной и цельной конструкции,
причем цельные протяжки после двух-трех переточек становились
непригодными для дальнейшего использования. Сборные протяжки
более выгодны, особенно для нарезки каналов орудий диаметром
свыше 50 жж.
Конструкция сборной протяжки для протягивания нарезов
35 жж ствола табл. 39 показана на фиг. 154. Протяжка сострит из
оправки Л переднего направляющего цилиндра 2, направляющих
бронзовых полозков 5, промежуточных дисков 4, дисковых ножей 5,
заднего направляющего цилиндра 6, направляющих бронзовых по-
лозков 7, продольной шпонки 8 и других второстепенных деталей.
Оправка 1 представляет собой полый цилиндр, точно обработан-
ный по наружной поверхности, по которой центруются все детали
протяжки. Дисковые ножи 5 и промежуточные диски 4 фиксиру-
ются на оправке продольной шпонкой 8, что обеспечивает неизмен-
ное расположение режущих зубьев по заданной спирали нарезов.
Расположение зубьев ножей протяжки должно строго соответство-
310
вать требуемой крутизне нарезов, что достигается заточкой и шли-
фованием их на собранной протяжке. Направляющие бронзовые
полозки 3 'закрепляются в конусных пазах корпуса 2, причем креп-
ление позволяет регулировать положение полозков в пазах в соот-
Фиг. 154. Протяжка для протягивания нарезов в канале ствола*
/—оправка, 2 и 5—передний и задний направляющие цилиндры, 3 и 7—направляющие брон-
зовые полозки, 4—промежуточный диск, 5—дисковый нож, S—продольная шпонка.
ветствии с размером диаметра канала. Охдаждающе-смазывающая
жидкость подается к ножам по внутренней полости оправки и по
радиальным отверстиям в корпусах протяжки.
Фиг. 155. Дисковый нож протяжки для канала 85 мм ствола.
Диаметр канала по нарезам (dH=86,7 мм); D—наружный диаметр ножей
протяжки (£>1—85,06 мм и D^—86,8 мм); центральный угол между зуб-
цами; а—угол крутизны нарезов наклона зубцов протяжки.
Дисковый нож изготовляется из быстрорежущей стали Р18
(фиг. 155). Нож является наиболее ответственной деталью протяж-
ки и обрабатывается с повышенной точностью согласно его геомет-
рии на чертеже.
311
Количество зубьев на ноже должно быть равно количеству на-
резов канала, а ширина каждого зубца — ширине нареза. Профиль
зубьев ножей должен быть таким же, как профиль нарезов, при
этом глубина впадины между зубьями должна быть несколько боль-
ше глубины нареза.
Предварительная заточка и шлифование передней и задней по-
верхностей выполняются отдельно для каждого ножа, а заточка
и шлифование профиля зубьев— на собранной протяжке, чтобы
строго выдержать форму зубцов на всех ножах в соответствии
с заданной крутизной нарезов. Чистовая заточка ножей на требу-
емый размер диаметра также производится на собранной протяжке.
В отдельных случаях количество зубьев на ноже может быть
равно половине количества нарезов канала. В этом случае впадины
между зубцами получаются более широкими, равными ширине на-
реза и двойной ширине поля (6+2с), угол <р ножа увеличивается
в два раза. При такой конструкции один нож производит обработку
только одной половины числа нарезов, в то время как смежный,
следующий за ним нож, обрабатывает другую половину нарезов.
Сокращение количества зубьев на ноже до половины числа на-
резов вызывается необходимостью размещения стружки между но-
жами, когда протягиваются каналы большой длины. Для обработки
каналов ножами с сокращенным количеством зубьев в одном ком-
плекте может быть до трех-четырех протяжек, при этом общее коли-
чество ножей увеличивается в два раза. Кроме того, общее количе-
ство ножей в одной протяжке и в комплекте протяжек зависит так-
же от глубины нарезов канала орудийного ствола.
Наружный диаметр протяжки по первому ножу Di обычно равен
калибру канала ствола или больше него только на 0,03 мм, т. е.
D{=(d+Q,Q3)MM,
а наружный диаметр его по последнему ножу Dn должен быть на
0,1 мм больше номинального диаметра канала по нарезам, т, е.
Dtt= (с?н+0,1) мм.
Толщина снимаемой каждым зубом ножа стружки или снимаемый
им припуск на сторону не должен превышать 0,08 мм. В производ-
стве превышение диаметров смежных ножей допускают в пределах
0,12—0,14 мм, а последний нож калибрующий превышения не имеет.
Если при протягивании нарезов, снимается стружка толщины
большей, чем 0,08 мм, протяжка начинает вибрировать и на поверх-
ности нарезов появляются штрихи и надиры.
При протягивании нарезов можно допускать скорость резания
в пределах 3—5 м!мин и только в отдельных случаях до 8 м/мин.
Необходимо заметить, что по конструкции протяжек и режимам
протягивания нарезов еще нет достаточного опыта и необходимы
дальнейшие исследования этого процесса. Общая длина протяжки
зависит от количества имеющихся на ней ножей и длины ее перед-
него и заднего направляющих полозков. Обычно длина передних
направляющих полозков должна быть равна (1,0—1,3) d, а длина
312
задних полозков—(1,2—1,8)^ причем большие из этих пределов
следует принимать для каналов диаметра менее 50 мм. На фиг. 154
и 155 все размеры относятся к протяжке диаметром 85 мм при об-
щем числе ножей 18 и общей ее длине 1100 мм.
В практике производства протяжки имеют от 15 до 22 ножей,
в зависимости от конкретных условий ее применения, причем длина
протяжки свыше 1250 мм не рекомендуется, так как при излишне
большой длине протяжки усложняются настройка операции и про-
цесс протягивания нарезов.
Для протягивания нарезов необходимы, как и при протягивании
гладких цилиндрических отверстий, весьма большие усилия реза-
ния. С достаточной для практических целей точностью осевое усилие
резания Р можно определять по следующей эмпирической формуле:
P=/pS0185 bnzp, (76)
где — коэффициент, учитывающий механические свойства
обрабатываемого материала (при о6 = 70 —80 кг/мм2
гр — 285, а при а6^>80 кг)мм2 гр=320);
s—толщина снимаемого одним рабочим ножом слоя металла
на сторону в мм\
b — ширина нареза в мм\
п — число одновременно обрабатываемых нарезов;
хр —число рабочих ножей. Когда смежные ножи обрабаты-
вают разные нарезы, это число следует умножать на
коэффициент 0,50.
При протягивании нарезов 85-лш трубы комплектом из двух про-
тяжек, общее усилие резания для каждой протяжки может дости-
гать 51 000 кг. Машинное время работы при протягивании нарезов
очень мало, однако время настройки операции и обслуживания, ко-
торые входят в штучное время всей операции, во много раз больше
машинного времени.
Общее штучное время протягивания нарезов в 3—4 раза мень-
ше, чем штучное время нарезки канала 8- или 12-резцовой нареза-
тельной головкой. По точности обработки нарезов и чистоте обра-
батываемых поверхностей протягивание не только не уступает,
а часто бывает выше, чем нарезание канала нарезательными голов-
ками.
Конструктивно протяжки сложнее и несколько дороже в изго-
товлении нарезательных головок.
§ 44. ХОНИНГОВАНИЕ КАНАЛА СТВОЛА
Хонингование представляет собой механический процесс окон-
чательной обработки поверхностей с помощью абразивных брусков,
закрепленных в специальной головке или приспособлении. По суще-
ству это процесс притирочного шлифования обрабатываемой по-
верхности.
Наибольшее применение хонингование получило при обработке
гладких цилиндрических отверстий (цилиндры двигателей, компрес-
313
соров, насосов и т. д.). В артиллерийском производстве хонингова-
ние применяется для обработки гладких каналов орудийных труб
перед их нарезкой, каналов минометных труб, цилиндров противо-
откатных устройств, цилиндров уравновешивающих и стабилизиру-
ющих устройств и нарезных каналов после нарезки.
Хонинговальная головка для цилиндрических каналов приведена
на фиг. 156. Корпус головки 5 представляет собой полый цилиндр,
имеющий два или три ряда продольных окон, в которых размещены
колодки с абразивными брусками 3 и 4. В каждом ряду продольных
окон в зависимости от размера диаметра головки по окружности
Фиг. 156. Головка для хонингования цилиндрических
каналов:
1—хвостовик. 2 и 7—направляющие шпонки, 3 и 4—абразивные
бруски, 5—корпус головки, 6—спиральная пружина, 8—фасонный
стержень.
размещается от 4 до 12 абразивных брусков. Бруски в смежных ря-
дах смещены относительно друг друга на угол 20—30°, Внутри кор-
пуса головки помещен фасонный стержень 8 с коническими поверх-
ностями, служащими опорами для колодок. Колодки с абразивными
брусками удерживаются на наружной поверхности корпуса голов-
ки 5 спиральными пружинами 6, которые прижимают их к опорным
поверхностям стержня 8. При продольном смещении стержня 8
в корпусе головки наружный диаметр головки по абразивным брус-
кам увеличивается или уменьшается, чем и достигается начальная
установка этих брусков на исходный размер и регулирование их по-
ложения в процессе хонингования канала. На обоих концах головки
установлены направляющие шпонки 2 и 7. Корпус головки с по-
мощью хвостовика 1 соединяется со стеблем станка. Для хонинго-
вания каналов труб применяются горизонтальные хонинговальные
станки.
В процессе хонингования обрабатываемая труба вращается со
скоростью 4—7 м/мин в одном направлении, а хонинговальная го-
ловка—в противоположном направлении со скоростью 20—40 м/мин
и одновременно головка совершает еще возвратно-поступательное
движение вдоль канала со скоростью 4—12 ~м]мин. Обычно при
314
предварительном хонинговании скорость продольной подачи голов-
ки 10—12 м]мин, а при окончательном отделочном хонинговании
она уменьшается до 4—6 м/мин. Иногда хонингование производится
при неподвижной трубе, при этом головка совершает* вращательное
и возвратно-поступательное движения. Такой способ хонингования
применим только для отверстий малой глубины при вертикальном
расположении головки, так как хонингование глубоких отверстий
в горизонтальном положений трубы может дать эллипс вследствие
большей выработки под действием силы веса головки нижней по-
верхности трубы.
На отдельных станках продольная подача хонинговальной го-
ловки и раздвигание брусков на требуемый размер осуществляются
от гидравлического привода, что позволяет более плавно регулиро-
вать‘силу прижима брусков к обрабатываемой поверхности трубы.
Хонингование производится при обильной подаче смазывающей
жидкости, которая омывает наружную поверхность всей головки.
Жидкость должна обладать в большей мере смазывающими свой-
ствами и в меньшей мере охлаждающими, вместе с тем она в про-
цессе работы не должна засаливать абразивных брусков, что пони-
жает режущие их свойства. В качестве смазывающей жидкости наи-
более часто применяется смесь в равных соотношениях керосина
и минерального веретенного масла. В практике производства приме-
няются также и другие смазывающие жидкости, в которые входят
различные масла, парафин, керосин и др.
Режущим инструментом в хонинговальной головке являются
абразивные корундовые или корборундовые бруски на керамиче-
ской связке. Бруски применяются квадратного сечения 10X10,
12X12 или 15X15 мм. Длина брусков может быть различной и за-
висит от конструкции и назначения головки, а именно для цилин-
дрических каналов применяются бруски длиной 100 и 150 мм. Пред-
варительное хонингование выполняется брусками средней мягкости
зернистостью 80—120, получистовое— брусками зернистостью 180—
230, а отделочное чистовое — брусками мягкими зернистостью
280—400.
На хонингование оставляется припуск от 0,05 до 0,30 мм на диа-
метр. При предварительном хонинговании процесс резания происхо-
дит более интенсивно и за один двойной ход головки снимается слой
металла до 0,004—0,001 мм.
Процесс хонингования обеспечивает получение цилиндрических
отверстий по 1—2-му классам точности с чистотой поверхности по
V9— V10. При хонинговании устраняются следующие дефекты
канала: конусность, оставшаяся после чистовой расточки, оваль-
ность отверстия и в некоторой мере кривизна канала.
Хонингование нарезных каналов, как показывает опыт работы,
более производительно, так как обрабатываемая поверхность умень-
шается в 2—2,5 раза и увеличивается срок службы абразивных
брусков. Поверхность канала по полям после хонингования полу-
чается чистой и гладкой, она не имеет рисок и царапин. Хонингова-
ние нарезных каналов может применяться после их полирования.
315
В артиллерийском производстве, как и в общем машиностроении,
хонингование, кроме того, применяется и для обработки фасонных
поверхностей, например, зарядных камор, по профилю которых
изготовляются хонинговальные головки.
В процессе хонингования абразивные бруски изнашиваются не-
равномерно, как и шлифовальные абразивные’круги, и поэтому тре-
буют периодической правки. По опытным данным производства
стойкость абразивных брусков при хонинговании в среднем состав-
ляет 3,5—6 час. машинного времени работы.
Машинное время при хонинговании Гм можно определять по сле-
дующей формуле:
Тм = ^±-^)п МИН., (77)
м 51000
где L — длина канала хонингуемого отверстия в мм}
е — коэффициент, учитывающий вход и выход головки, в сред-
нем можно принять е = 50^75 мм;
п — число двойных ходов, совершаемых головкой в процессе
полной обработки канала;
s — скорость возвратно-поступательного движения головки
в м!мин.
§ 45. ПОЛИРОВАНИЕ КАНАЛА СТВОЛА
Полирование представляет собой процесс механической обработ-
ки поверхностей с помощью абразивных порошков мелкой зерни-
стости или специальной пасты, равномерно покрывающих мягкий
полировальный круг, специальную головку или полировальное при-
способление.
Полирование имеет целью придать поверхности высокий класс
чистоты, а в отдельных случаях и обеспечить требуемую точность
размеров. Полирование после хромирования, никелирования и на-
несения других покрытий придает поверхности красивый декоратив-
ный вид.
В артиллерийском производстве специфическими операциями
полирования является полирование каналов трубы под лейнер, глад-
ких каналов орудийных труб перед их нарезанием, каналов гладко-
ствольных труб, цилиндров противооткатных устройств и полирова-
ние каналов после нарезки.
При полировании гладких каналов орудийных труб различных
цилиндров обрабатываемая деталь вращается в одном направле-
нии, а полировальная головка—в противоположном направлении
и, кроме того, совершает продольное возвратно-поступательное пе-
ремещение. В отдельных случаях полировальная головка может не
иметь вращательного движения.
Корпус полировальной головки изготовляется из березы, дуба,
клена или вяза. Конструкция головки показана на фиг. 157. Голов-
ка имеет утолщенную часть длиной 7=60—100 мм и хвостовик, за-
крепляемый в стебле станка. Длина дуги А части рабочей поверх-
ности головки составляет Vi—Чв окружности, а вся рабочая по-
316
Фиг. 157. Полировальная головка для
полирования каналов.
верхность от 0,5 до 0,3 окружности. При полировании конических
поверхностей длина I рабочей части головки не должна быть более
504-60 мм.
При предварительном (получистовом) полировании рабочая
поверхность головки покрывается кожей, а при чистовом и отделоч-
ном полировании — шинельным сукном в два слоя. Далее на по-
верхность кожи или сукна равномерно наносят абразивные шлифо-
вальные порошки при обильной смазке их машинным или веретен-
ным маслом.
Процесс полирования разделяется на предварительное, чистовое
и отделочное. При предварительном полировании снимается наи-
большая часть припуска, рав-
ная 0,10—0,15 мм на диаметр и
получается поверхность чи-
стотой V6 — V7. Шлифо-
вальные порошки для предва-
рительного полирования имеют
зернистость 120—150. Чистовое
и отделочное полирование при-
меняется для окончательной об-
работки поверхности, при этом чистота поверхности соответствует
V8—-V10. Шлифовальные порошки для этих видов полирования
имеют зернистость 200—280. При чистовом и отделочном полиро-
вании снимается припуск 0,14-0,005 мм на диаметр.
В отдельных случаях для получения чистоты поверхности до
V12 при полировании применяются микропорошки М20, М10 и М5
или специальные пасты.
Для полирования гладких каналов орудийных труб и цилиндров
оставляется припуск на диаметр в пределах 0,05—0,15 мм.
Скорость полирования, если обрабатываемая деталь и полиро-
вальная головка совершают вращательные движения в противопо-
ложных направлениях, составляет 40—100 м1мин, а при невращаю-
щемся стебле и головке уменьшается до 15—40 м!мин.
Продольная подача головки, т. е. скорость поступательно-воз-
вратного перемещения стебля станка обычно 4—10 м!мин.
При полировании необходимо периодически обновлять шлифо-
вальные порошки и смазку и следить за температурой обрабатыва-
емой трубы. С увеличением режима полирования и силы прижима
рабочих поверхностей головки к каналу нагрев ствола сильно повы-
шается, что затрудняет процесс полирования. Поэтому в случае по-
вышения температуры ствола следует уменьшить скорость полиро-
вания и обновить шлифовальные порошки и смазку.
Следует заметить, что полирование применяется и для устране-
ния некоторых дефектов операций расточки канала ствола, напри-
мер, овальности отверстия канала на некотором его участке, эксцен-
тричности зарядной каморы относительно цилиндрической части ка-
нала трубы и др. В этом случае при полировании обрабатываемая
труба не вращается, а головка совершает вращательное и возвратно-
поступательное движения.
Глава XIII
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
И СБОРКИ ДЕТАЛЕЙ
§ 46. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Общей задачей отдела технического контроля (ОТК) завода яв-
ляется техническая проверка качества выпускаемой им продукции
и анализ причин брака на производстве. На практике ОТК осущест-
вляет более широкие функции, а именно:
техническую приемку материалов, полуфабрикатов и заготовок,
поступающих на завод;
межоперационный и межцеховой контроль полуфабрикатов, го-
товых деталей и сборок;
технический контроль готовой продукции и проводимых в про-
изводстве испытаний;
техническую подготовку технологии контроля, т. е. разработку
технологической и отчетной документации технического контроля;
учет и анализ причин брака производства;
периодическую проверку контрольно-измерительных средств про-
изводства в центральной измерительной лаборатории, подчиненной
ОТК;
участие в разработке общих и различных операционных техниче-
ских условий на изготовление деталей и сборку их.
Контрольно-измерительные приборы, инструмент и приспособле-
ния, .используемые для проверки качества продукции, можно разде-
лить на следующие группы:
1) проверочный контрольный инструмент: рабочие предельные
калибры, шаблоны и лекала;
2) механизированные и автоматические установки и приспособ-
ления;
3) универсальный измерительный инструмент и приборы;
4) контрольный инструмент для проверки технического состоя-
ния рабочих предельных калибров и шаблонов.
По затратам времени межоперационный и межцеховой контроль
с использованием предельных калибров и шаблонов являются наи-
более трудоемкими операциями. Эти операции ОТК, полностью дуб-
318
лирующие аналогичные операции рабочих или. производственных
мастеров в серийном и крупно-серийном производствах, могут быть
совершенно исключены. Опыт работы некоторых цехов и заводов
в этом направлении дает положительные результаты.
Вопросы рациональной организации и выбора средств техниче-
ского контроля, уменьшающих затраты времени на технологический
контроль, продолжают быть актуальными для всякого производ-
ства.
Артиллерийское производство, кроме типичных для общего ма-
шиностроения контрольных операций, имеет ряд специальных опе-
раций технического контроля, требующих применения универсально-
измерительного или специального инструмента и приборов. К таким
операциям технического контроля относится проверка цилиндриче-
ских гладких и нарезных каналов орудий, проверка конических ка-
налов и зарядных камор, определение кривизны и разностенности
труб, проверка контрольной площадки на казеннике и перекрестий
на дульном срезе, проверка взаимозаменяемости затворов по ство-
лам и стволов по люлькам, проверка работы и испытание механиз-
мов собранной артиллерийской системы и некоторые другие опера-
ции контроля. Все эти операции являются сложными и специальны-
ми, требующими квалифицированных контрольных мастеров ОТК.
§ 47 ПРОВЕРКА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАНАЛОВ
Каналы труб после чистовой расточки, отделочных операций
и нарезки нарезов проходят следующие операции контроля: осмотр
обработанных поверхностей, измерение диаметров и снятие отпечат-
ков поверхности с помощью слепков.
Фиг. 158. Прибор для осмотра поверхности канала.
/—штанга. 2—зеркало, 3—электролампа, 4—электропровод.
Осмотр обработанных поверхностей канала можно производить
с помощью зеркального прибора, устройство которого показано на
фиг. 158.
ЗЮ
320
Фиг. 159. Механическая звездка.
/—головка звездки, 2—колпак, 3—корпус. 4—колодки. 5—измерительные наконечники, 6—пластинчатая пружина, 7—конусный клин, 8—тяга, 9—
стебель, /0—свинтная муфта, 11—втулка, 12 -нониусная линейка, 13— державка, /4—стопорный винт, 15—линейка державки, 16—микрометри-
ческий винт, 17—стопорный винт.
Прибор состоит из зеркала 2 и штанги 1 полукруглого сечения,,
имеющей желоб для размещения лампы 3 и электрического про-
вода 4.
Для более детального осмотра канала применяются оптические
трубы с электрическим освещением. Эти трубы имеют два сменных
объектива — головки: общего осмотра и бокового осмотра. Оптиче-
ская труба с головкой общего осмотра, имеющей малую кратность
увеличения, предназначена для осмотра поверхности канала по всей
окружности на длине до 700 мм. Такая головка позволяет осматри-
вать всю поверхность канала и определять на ней места дефектов,
а при необходимости и производить
ИХ фотоснимок. ;
Для уточнения характера дефек- t • J
та и определения его размеров поль- t ..
зуются головкой бокового осмотра с
малым полем зрения. Такая головка к
позволяет изучить качественный ха- L - / .....
рактер обнаруженного дефекта до-
статочно легко, как ЭТО видно ИЗ Фиг. 160. Головка механической
фиг. 158. Таким образом, пользуясь звездки (общий вид),
зеркальным прибором и оптической
трубой, можно детально осматривать всю поверхность трубы лю-
бой длины и при необходимости производить фотоснимок обнару-
женного дефекта.
Внутренний диаметр гладкого канала трубы и диаметры по по-
лям и нарезам нарезного канала измеряются при помощи звездки.
В производстве применяются звездки четырех типов: механическая,
оптическая, автоматическая и электромеханическая.
Механическая звездка тянущего типа состоит из следующих де-
талей: головки /, стебля 9 и державки 13 с нониусом (фиг. 159).
Головка представляет собой полый цилиндр, закрытый колпаком 2.
Она имеет корпус 3, две колодки 4, два сменных измерительных на-
конечника 5, закрепленных на резьбе в колодках 4 и две пластин-
чатых пружины 6, закрепленных на цилиндре головки. Корпус го-
ловки жестко скрепляется с полым стеблем 9, на конце которого
с помощью втулки И закреплена державка 13 с нониусным устрой-
ством. В полости головки свободно размещается направляющий
конус 7, шарнирно соединенный с тягой 8, которая вместе с кону-
сом имеет возможность свободно перемещаться относительно
стебля 9 и корпуса головки 3.
Общий вид головки с выходящими из нее наконечниками приве-
ден на фиг. 160.
Державка 13 имеет линейку 15 с делениями, которая при помо-
щи микрометрического винта 16 может перемещаться в продольном
направлении относительно державки и стебля и закрепляться сто-
порным винтом 17. На лицевой стороне к тяге двумя винтами при-
креплена нониусная линейка 12.
Колодки 4 вместе с измерительными наконечниками 5 плотно
прижаты к направляющим поверхностям конуса 7 пластинчатыми
321
пружинами 6. При перемещении тяги вправо (по чертежу) расстоя-
ние между вершинами наконечников 5 будет увеличиваться, а при
перемещении влево уменьшаться на величину
L = lk, (79)
где I — линейное перемещение тяги и конуса в мм-,
k — уклон конуса 7 (6=0,2);
Д— линейное изменение размера между вершинами наконечни-
ков 5 в мм.
Нониусное устройство механической звездки, аналогичное тако-
му же устройству на других измерительных приборах (например,
на штангенциркуле), состоит из основной линейки 15 и нониусной
линейки 12, на которой вправо и влево от нуля (0) нанесены деле-
ния до 20 мм. Каждый участок 0—20 на нониусной линейке 12 имеет
длину 19 мм, поэтому расстояние между смежными штрихами рав-
но 1—0,05 мм, а между крайними штрихами участка (1—0,05)20=
= 19 мм. Таким образом, цена одного деления нониуса равна
0,05 мм.
Точность измерения размеров механической звездкой при цене
одного деления нониуса 0,05 мм и конусности 6=0,2
8=^1 -11)6 = 0,05-0,2=0,01 мм. (80)
Оптические и автоматические звездки имеют такую же точность
измерения, как и механические. Встречаются звездки с дюймовыми
шкалами, в этом случае точность измерения звездки равна
0,0254 мм. Стебель звездки имеет длину измеряемой трубы, но он
не должен быть короче 5000 мм. На наружной поверхности стебля
звездки, начиная от наконечников, наносятся риски через каждые
50 мм длины. Это позволяет фиксировать сечение, в котором изме-
ряется диаметр трубы на любой длине ствола.от дульного его среза
через каждые 50 или 100 мм.
При измерении диаметров нарезных каналов измерительные на-
конечники звездки должны следовать по двум противоположным
винтовым нарезам или по полям. Для этого на наружную цилиндри-
ческую поверхность головки перед измерительными наконечниками
устанавливается и закрепляется винтом бронзовое направляющее
кольцо, имеющее несколько выступов, следующих по нарезам.
Кольцо окончательно закрепляется на головке после того, как изме-
рительные наконечники будут установлены на соответствующих по-
лях или нарезках.
С помощью звездки измеряют только отклонения действитель-
ного размера диаметра канала трубы от его номинального значения,
при этом номинальный размер диаметра или расстояние между вер-
шинами измерительных наконечников по полям или по нарезам
устанавливается с помощью специальной скобы (фиг. 161).
На скобе нанесены установочные риски и размеры диаметра по
полям или по нарезам, что позволяет более точно устанавливать
322
измерительные наконечники звездки на заданный размер, а нониус
шкалы звездки на нуль.
С помощью звездки измеряют диаметры каналов труб размером,
начиная от 35 мм и до самых больших размеров, например, в прак-
тике производства до 500 мм. Однако одной и той же звездкой при
одних и тех же измерительных наконечниках можно производить
измерение диаметров с разницей размеров между ними не более 4—
10 мм. При наличии соответствующего комплекта измерительных
наконечников, направляющих
колец и установочных скоб
звездку можно использовать
для измерения, диаметров при-
мерно от 85 до 155 мм.
.Фиг. 162. Контрольный измерительный
инструмент.
а—шаблоны для проверки ширины наре-
зов и полей, б—штихмасс для проверки
диаметра по нарезам.
Фиг. 161. Скоба для установки
нониусной шкалы механической
звездки на нуль по номинальному
размеру.
При измерении звездкой диаметра канала по нарезам нельзя
установить действительную глубину нарезов. По данным измерений
звездкой можно лишь приближенно оценить глубину нарезов t, поль-
зуясь соотношением
dK-d
2
(81)
Действительная глубина нарезов проверяется специальными
шаблонами со стороны дульного среза ствола, а равномерность ее
обеспечивается проверкой установки резцов нарезательной головки,
как это было сказано выше.
Диаметры нарезных каналов измеряются в вертикальной и го-
ризонтальной плоскостях по полям и по нарезам, причем измерения
начинаются от дульного среза ствола. В отдельных случаях номи-
нальный размер диаметра на наконечниках звездки можно устанав-
ливать с помощью штангенциркуля или микрометра. Ошибки при
измерении звездкой зависят от точности установки номинального
323
размера на ее наконечниках и шкалы нониуса, от усилия нажима
измерительных наконечников в точках контакта, что зависит, в свою
очередь, от усилия, прилагаемого к рукоятке тяги, и от чистоты по-
верхности канала трубы. Для уменьшения величин этих погрешно-
стей необходим достаточный опыт измерений и аккуратность в обра-
щении с прибором.
При нарезании каналов орудий пользуются шаблоном для про-
верки ширины нарезов и полей и двумя штихмассами (один проход-
ной ПР для наименьшего предельного размера, другой НЕ — непро-
ходной для наибольшего предельного размера для проверки
диаметра канала по нарезам (фиг. 162). Проверка этими прибора-
ми размеров производится с дульной части канала ствола.
Номинальные размеры диаметров канала по нарезам шири-
ны нарезов В, ширины полей С и допуски на них для стволов кали-
бра 85 и 203,2 мм, а также номинальные размеры шаблонов и штих-
массов для этих стволов приведены в табл. 44.
Таблица 44
Номинальные размеры иарезки канала стволов калибра 85 и 203,2 мм
и размеры соответствующих шаблонов и штихмассов для проверки
нарезов
(см. фиг. 162)
х. Условные обозначения \ размеров по фиг. 162 Калибр ствола rf=85 мм Калибр ствола rf=203,2 мм
Наименование размеров \ и величина их в мм \ В С В С
Номинальный размер 86,7 7,6 3,62 207,2 6 3,97
Допуск иа номиналь- ный размер +0,15 +0,3 — +0,2 + 0,3 —
Номинальный размер шаблона или штих- масса ПР 86,73 7,60 3,62 207,22 6,02 3,97
Допуск на номиналь- ный размер штих- масса нли шаблона ПР —0,02 —0,015 ±0,015 —0,02 —0,015 4-0,015
Номинальный размер шаблона или штих- масса НЕ 86,84 7,85 3,37 207,38 6,25 3,72
Допуск на номиналь- ный размер шаблона или штихмасса НЕ ±0,02 ±0,015 ±0,015 ±0,015 ±0,015 ±0,015
324
§ 48. проверка конических каналов и зарядных камор
Качество поверхности конических каналов и зарядных камор
проверяется теми же оптическими приборами, что и цилиндрических
каналов.
Диаметр канала в различных его сечениях измеряется обычны-
ми звездками, специальным комплексным инструментом с набором
калиброванных колец, гладкими калибрами по профилю конических
отверстий зарядных камор, контрольными гильзами, имеющими пре-
дельные размеры камор и другими специальными приборами.
Специальные комплексные приборы для измерения основных
размеров конусных каналов проектируются по схеме, изображенной
н; фиг. 163. В этой схеме, пользуясь формулой (30), можно напи-
сать, что
d=D — kl, (82)
гд ’ d — номинальный диаметр каморы или конического канала
в мм, измеряемого в данном сечении;
D — наибольший диаметр конического канала в мм\
I — расстояние от казенного среза трубы до сечения, в котором
определяется диаметр канала;
k —'конусность данного участка канала.
Определим для данного сечения конусного канала предельные
размеры калиброванного кольца диаметром d и длину участка, на
котором > этими кольцами
мо кно измерить диаметр ка-
нал а.
Для решения поставлен-
ной задачи принимаем разме-
ры зарядной каморы, при-
вел шной на фиг. 20 и
2+ а именно: £>=^2=124,6+
+0 2 мм, с?=с?з= 118,2+
+0.2 мм, /=/1=670 мм, ко-
Фиг. 163. Схема проверки конусности ка-
нала.
нусность основного участка
£=•>,00955, величина В=80 мм, толщина калиброванного диска
с= 0 мм. При взятых данных расстояние до первой риски на
штанге
Li = /+5=670+80 = 750 мм
или будет равно А-\-0,5е (см. фиг. 163). Если действительные раз-
мер; i зарядной каморы будут точно соответствовать номинальным
ее р эзмерам, а детали комплексного прибора будут изготовлены
с до зусками в пределах ±0,02 мм и этой погрешностью можно пре-
небречь, то при измерении первая риска штанги будет совпадать
с нулевой риской на рамке прибора.
Если же зарядная камора будет изготовлена по наибольшим
предельным размерам с допуском 5=+0,2 мм, т. е. ее диаметр
d—118,4 мм, то штанга с калиброванным кольцом, при измерении
продвинется на глубину
£2=/+В+Д/.
325
Значение величины А/ можно определить из выражения
Д/ = — = —--=20,94 мм.
k 0,00955
Длину L2 откладываем на штанге и наносим на ней вторую рис-
ку. Калиброванные измерительные кольца обрабатываются по раз-
меру е с точностью 0,02 мм, а по размеру d — 0,01 мм.
На основе рассмотренной схемы можно изготовить специальный
прибор для проверки конических каналов любой длины.
Для измерения диаметров конических каналов труб большой
длины можно применять специальный прибор, схематично конструк-
Фиг. 164. Прибор для измерения диаметров глубоких коническйх
каналов.
2—неподвижный наконечник, 2—стойка, 3—пластинчатая пружина, по-
движный наконечник, 5—стяжки шарнирные, 6—проушины, 7—наружная
труба, 5—рамка, 9—внутренняя тяга, Ш—шкала нониуса, d— измеряемый
размер диаметра, а—паз.
ция которого показана на фиг. 164, а в отдельных случаях измере-
ние можно производить и обычной механической звездкой.
Прибор для измерения диаметров конических каналов большой
длины состоит из двух измерительных наконечников 1 и 4, стойки 2.
пластинчатой пружины 3, которая прижимает к стойке подвижный
наконечник 4, наружной трубы 7, внутренней штанги 9 и стяжки 5,
шарнирно соединенной с направляющей стойкой 2 и проушиной 6
со штангой9 (см. фиг. 164). На наружной, поверхности трубы име-
ются штрихи с делениями и рамка 8. Перед измерением размер d
по наконечникам устанавливается несколько больше ожидаемого,
затем внутренняя тяга 9 подается влево (по чертежу) и стойка 2
с наконечниками принимает горизонтальное положение. Прибор
в таком положении стойки 2 вводится в канал и продвигается в нем
на определенную длину, после чего штанга 9 подается вправо до
отметки по шкале, показывающей, что наконечники заняли верти-
кальное положение. В это время наконечник 4 под действием тяги 5
смещается относительно стойки и занимает такое положение, когда
расстояние между наконечниками станет равным диаметру канала
в данном сечении, затем штанга 9 подается влево, для того, чтобы
стойку 2 привести в горизонтальное положение, прибор вынимается
326
из канала и размер между наконечником снимается микрометром.
Точность такого измерения не выше 0,05 .«.и.
Для проверки размеров конических отверстий, имеющих слож-
ный профиль, подобный, например, профилю зарядных камор, бо-
лее удобно применять прибор, конструкция которого представлена
на фиг. 165 и соответствует схеме фиг. 163.
Такой прибор состоит из набора калиброванных измерительных
колец 1, штанги 2, подвижной рамки 3, стопорного винта 4, рукоят-
ки 5, закрепленной на штанге, гайки и шайбы для крепления калиб-
меров зарядных камор.
7—калиброванное кольцо; 2 — штанга; 3—рамка; 4— стопорный винт; 5—ручка тяги; d ,
и б/ -проверяемые диаметры каморы (диаметр d2 см. на фиг. 21).
рованных колец на штанге. Калиброванные кольца изготовляются
в таком количестве, которое при наименьшем числе обмеров позво-
лит судить о качестве каналов или зарядных камор, имеющих кони-
ческие участки.
Для зарядных камор гильзового патронного заряжания измере-
ние следует производить для основного конуса на участках 0,5Zi и
по диаметру d3, а далее на участках по диаметрам иДз (см. фиг. 20
и 165). При необходимости количество измерений можно уве-
личить.
Наружный диаметр калибрующего кольца 1 должен быть равен
номинальному размеру диаметра каморы в данном сечении при до-
пуске —0,01 мм.
Для каждого участка каморы, на котором производятся измере-
ния, на штанге наносятся две риски, обозначенные буквами ПР
и НЕ. Риска, обозначенная буквами ПР, соответствует длине участ-
ка каморы, имеющего номинальный расчетный размер диаметра,
и должна совпадать со штрихом 0 на рамке прибора или несколько
смещаться влево от штриха. Другая риска штанги, обозначенная
буквами НЕ и нанесенная на расстоянии А/ от первой риски ПР, не
должна переходить штриха 0 на рамке прибора.
327
При этом положении рисок ПР и НЕ относительно штриха 0 на
рамке действительные размеры диаметров и длин зарядной каморы
не будут выходить из своих предельных размеров. В остальном
устройство прибора и способ пользования им достаточно понятны
из фиг. 165.
Кроме точности размеров и чистоты поверхности, на зарядных
каморах проверяется концентричность усеченного конуса относи-
тельно цилиндрической нарезной части канала ствола. Эта провер-
ка имеет особенно важное значение по отношению к основному и со-
единительному (нарезному скату), конусам, обеспечивающим нор-
мальное досылание патрона при заряжании орудия.
Фиг. 166. Прибор для проверки концентричности
каморы относительно оси канала.
Устройство прибора для проверки концентричности зарядной
каморы относительно оси канала показано на фиг. 166. В этом при-
боре два стальных термически обработанных диска толщиной
60—65 мм каждый жестко соединены друг с другом с помощью
трубы и сварки. Для облегчения диски имеют по торцам кольцевые
выточки. Внутренние отверстия дисков диаметра а = 50 мм обраба-
тываются по 2-му классу точности с допуском +0,02 мм. Наружные
поверхности дисков обрабатываются на точной оправке с соблюде-
нием конусности и номинальных размеров диаметров зарядной ка-
моры, указанных на фиг. 166 и фиг. 20.
Прибор имеет контрольный направляющий цилиндр, номиналь-
ный размер диаметра и длина которого равны калибру канала
ствола. При меньшей, чем калибр канала ствола, длине направляю-
щего цилиндра центрование его в канале будет недостаточно точ-
ным, а при большей длине — затрудняется обращение с прибором
при измерениях. Направляющий цилиндр жестко закрепляется на
штанге в таком положении, чтобы его ось симметрии была бы
строго совмещена с осью штанги. Для этого наружные поверхности
штанги и цилиндра шлифуются в собранном виде. Когда прибор
вставляется в зарядную камору, он сначала центрируется по по-
верхности ее стенок коническими поверхностями дисков на длине
670 мм, а затем штанга продвигается на столько, чтобы ее направ-
ляющий цилиндр вошел в нарезную цилиндрическую часть канала
ствола на длину не менее двух его калибров. Это положение на-
328
правляющего цилиндра определяется по рискам на штанге. Далее
штангу с направляющим цилиндром следует вытянуть из цилиндри-
ческой части канала ствола, повернуть на 180° и снова продвинуть
ее вперед до контрольной риски. После этого весь прибор с кониче-
скими дисками следует оттянуть назад и повернуть на 180°, а затем
повторить все операции проверки.
Если во всех описанных операциях направляющий цилиндр при-
бора входит в нарезную цилиндрическую часть канала ствола сво-
бодно, то это значит, что основной конус зарядной каморы концен-
тричен относительно нарезной части канала. При обнаружении де-
фектов последние можно устранить полированием отдельных участ-
ков поверхностей зарядной каморы. Таким же образом с помощью
комплексного калибра (специального прибора) можно проверить
и концентричность соединительного конуса (нарезного ската) кана-
ла ствола.
§ 49. ПРОВЕРКА КРИВИЗНЫ И РАЗНОСТЕННОСТИ ТРУБ
С увеличением длины орудийных труб свыше 50 калибров, по-
вышением начальных скоростей снаряда и давлений пороховых га-
зов (3000 кг!см2 и более) кривизна и разностенность труб приобре-
тают весьма большое значе-
ние, так как повышается вли-
яние этих дефектов на дви- j___
жение снаряда по каналу и s
прочность ствола. В произ- й ~т
водстве эти дефекты не ’’2—.
должны превышать опреде- i
ленных величин, О которых Фиг. 167. Гладкий контрольный цилиндр
уже говорилось в гл. III. для проверки кривизны канала.
Кривизна канала ствола
определяется гладким конт-
рольным калибром (цилиндром) или оптическим прибором. Глад-
кий калибр представляет собой точно обработанный цилиндр длиной
/к= (3,5—5)а, который для орудий малых и средних калибров де-
лается сплошным с отверстиями по наружной поверхности, а для
орудий диаметром канала свыше 100 мм — полым также с отвер-
стиями по наружной поверхности (фиг. 167).
Номинальный размер наружного диаметра гладкого контроль-
ного цилиндра должен быть меньше номинального размера диамет-
ра . канала (калибра) ствола по полям на 7г величины допуска для
диаметра канала по полям, а допуск на обработку по диаметру ци-
линдра должен быть равным от —0,01 до —0,04 мм (последнее зна-
чение для больших диаметров).
Так, например, исполнительные размеры диаметров гладких
контрольных цилиндров
для орудий 76,2-жж —/к = 350 жж и dK = 76,15_001 жж;
для орудий 100-жж — /к = 450 жж и d*~99,94_0Л2 жж;
для орудий 152,4 жж —= 560 жж и 152,33_о>оз жж.
329
При таких размерах гладкий цилиндр должен свободно прохо-
дить в канале ствола соответствующего калибра после его оконча-
тельной обработки (нарезки канала и полирования). Поверхности
канала ствола и гладкого цилиндра перед проверкой должны быть
тщательно очищены и насухо протерты. Если такой цилиндр прохо-
дит по каналу ствола • при незначительном усилии, прилагаемом
к его штанге, то кривизна канала ствола не превышает допустимых
для нее пределов. Однако проверка кривизны канала с помощью
гладкого контрольного цилиндра не дает действительной величины
кривизны канала ствола.
Фиг. 168. Схема установки ствола да контрольной плите для проверки раз-
ностенности трубы.
/—орудийная труба, 2—штанга, <5—оптическая труба, 4---подставка. 5—опоры, 6, 7, 8—
роликовые опорные призмы, 9—диск, 10—плита, 11—указатель шкалы диска, Л— го-
ловка звездки. В—окуляр трубы.
Измерение величины кривизны канала ствола как на всей его
длине, так и на отдельных его участках производится с помощью
оптического прибора. Для измерения кривизны канала орудийная
труба 1 устанавливается на контрольной плите 10 на специальных
роликовых призмах 6, 7 и 8, которые позволяют регулировать поло-
жение трубы по высоте и направлению (фиг. 168). Оптический при-
бор состоит из специальной оптической звездки, закрепленной на
штанге 2 и оптической трубы 3, имеющей в поле зрения перекрестие.
На штанге 2 закреплена головка А, имеющая оптическую сетку,
освещаемую электрической лампочкой на штанге. На сетке имеется
перекрестие по диаметрам, сплошные и пунктирные окружности
(см. , фиг. 168 и 169).
Расстояние по радиусу между сплощцой окружностью и смеж-
ной ее пунктирной окружностью равно 0,5 мм, эта величина и яв-
ляется ценой деления сетки. Оптическая труба может быть установ-
лена на специальной подставке 4 со стороны дульной части прове-
ряемого ствола или на специальном приспособлении в дульной его
части В (см. фиг. 169).
Перед измерением кривизны ствол устанавливается на плите
в горизонтальное положение так, чтобы его центровые точки оси
ззо
канала на казенном и дульном срезах находились на одной й той же
горизонтальной линии. Оптическая звездка вводится в канал с ка-'
зенной части трубы в сечении А, а оптическая труба устанавливает-
ся в дульной части В ствола, причем их центры должны находиться
на одной линии (см. фиг. 169).
Далее головка А звездки при помощи штанги продвигается по
каналу ствола на определенные его участки длиной 500 мм, при
этом на каждом участке по наблюдениям в оптическую трубу 3
определяется взаимное положение сетки и перекрестия. Если канал
ствола имеет кривизну, то перекрестие головки А звездки будет
смещено относительно перекрестия оптической трубы В, которое,
Фиг. 169. Схема измерения кривизны канала
орудийной трубы и сетка поля зрения голов-
ки звездки.
оставаясь неподвижным, будет смещаться, относительно перекре-
стия звездки. Расстояние между этими перекрестиями х будет дей-
ствительной величиной кривизны для данного участка, а направлен
ние кривизны следует отмечать по радиусу между перекрестиями
(см. фиг. 169). На фиг. 169 величина кривизны будет равной
х=3 мм, точность отсчета можно записать до 0,25 мм, что вполне
удовлетворяет- техническим требованиям.
Измерение кривизны канала орудийных труб дает возможность
отбраковать трубы, у которых кривизна выходит за пределы допу-
стимых норм, и Позволяет выявить причины возникновения кри-
визны.
Измерение дульной кривизны ствола
Для повышения баллистических свойств орудийных стволов с до-
пустимой кривизной канала особое значение приобретает проверка
дульной кривизны ствола. Дульной кривизной ствола называется
кривизна его канала на участке длиной 2,5—3 калибра от дульного
среза, т. е. на длине, которую занимают центрирующие утолщения
снаряда в момент его вылета из канала, когда переднее центрирую-
щее утолщение подходит к дульному срезу.
331
Если дульная кривизна канала стволов будет одинаковой по
численному значению и разной по направлению, то она по-разному
скажется на отклонении снаряда при вылете из канала. Более целе-
сообразно для всех стволов иметь допустимую кривизну в одном
каком-либо направлении (например, вверх) для обеспечения боль-
шего баллистического однообразия орудий. По этим соображениям
дульную кривизну ствола следует проверять до сборки внутренней
трубы с казенником.
Фиг. 170. Установка ствола при измерении дульной кривизны.
/—плита, 2 и 5—роликовые опоры, 4—ствол, 5—квадрант, 6—гладкий цилиндр при-
способления, 7—площадка для квадранта с уровнем, а—установка уровня в попереч-
ном направлении, б—установка уровня в продольном направлении.
Измерение дульной кривизны ствола производят следующим
образом (см. фиг. 170).
Орудийная труба 4 (ствол) устанавливается на роликовых регу-
лируемых опорах 2 и 3 контрольной плиты 1 так, чтобы ось ее кана-
ла была горизонтальной. Далее в дульную часть канала вставляет-
ся гладкий цилиндр 6 длиной l—2,5d, имеющий площадку 7 для
установки контрольного уровня (квадранта) 5. Наружная поверх-
ность цилиндра чисто обработана и имеет по диаметру размер, рав-
ный калибру канала.
Сначала квадрант 5 устанавливается поперек площадки 7, при-
чем предварительно его шкала приводится к метке 00. Для этого,
поворачивая цилиндр 6, выводят пузырек уровня на середину
(см. фиг. 187, а). Затем, не изменяя найденного горизонтального
положения площадки цилиндра, квадрант на ней устанавливают
в продольном положении (см. фиг. 170,6), при этом пузырек уровня
уйдет со среднего положения. Изменяя положение шкалы квадран-
та, выводят уровень на середину и записывают отсчет в минутах.
Далее, поворачивая ствол вокруг продольной оси на угол 90, 180,
270 и 360°, таким же порядком снимают другие отсчеты.
332
Разности в отсчетах в различных положениях ствола показыва-
ют величину кривизны его канала и ее направление. Обычно кривиз-
ну ствола направляют вверх следующим способом и обозначают ее
на дульном срезе знаком плюс ( + ). При обработке пазов для шпо-
нок крепления трубы с казенником и пазов для выбрасывателей учи-
тывается имеющееся направление дульной кривизны стволов с темТ1
чтобы после их сборки она была направлена вверх на всех стволах.
Проверка разностенности труб
Разностенность трубы при механической обработке отверстий
получается в результате увода режущего инструмента и остаточных
напряжений в металле. Для каждого сечения трубы разностенность
е определяется по формуле (фиг. 171).
£ = D —(</ + 2а), (83)
где D — наружный диаметр трубы;
d — внутренний диаметр отверстия трубы;
а — наименьший размер толщины стенки трубы в данном се-
чении.
Методика измерения разностенности трубы одинакова с методи-
кой измерения кривизны ее канала. На казенной части ствола за-
крепляется диск 9, на котором нанесено перекрестие и риски через
каждые 45° (см. фиг. 168). В данном сечении трубы разностенности
измеряется через каждые 90°, а по длине через 500—1000 мм.
С казенной части трубы вводится звездка А, устройство которой
аналогично как и при измерении кривизны канала. Со стороны.дуль-
ной части на расстоянии 100 мм от дульного среза устанавливается
оптическая труба, имеющая в своем поле зрения перекрестие. Пер-
вая установка головки А звездки в канале делается на расстоянии
100 мм от казенного среза, она центруется по поверхности отвер-
стия диаметром d канала так, что перекрестие звездки совпадает
с центром отверстия канала. Перекрестие трубы В визируется на
перекрестие звездки, а затем труба закрепляется неподвижно на
подставке 4.
После установки орудийная труба 1 поворачивается на угол 90°
и в новом положении фиксируется по рискам диска 9 относительно
неподвижного указателя 11, Смещение центра зрездки влево на ве-
личину б и вверх на величину а относительно перекрестия непо-
движной трубы В подтверждает наличие разностенности трубы
(см. фиг. 171). Действительная разностенность для данного случая
будет равна е\ по сечению ОЕ. Эта разностенность непосредственно-
отсчитывается по сетке звездки фиг. 186. Далее орудийная труба
поворачивается на угол 180, 270 и 360°, при этом разностенность бу-
дет обозначаться через и и также отсчитывается по сетке
звездки.
333
Описанным методом производится отсчет для каждого из сече-
ний, расположенных через 500 или 1000 мм. Допустимая величина
разностенности должна определяться расчетом для каждого образ-
ца орудийного ствола, исходя из его конструкции и режима работы
ствола при стрельбе. При этом следует помнить, что действительное
уменьшение толщины стенки трубы от номинального ее значения
о
Фиг. 17L Схема измерения разностенности орудийных труб.
О—центр внутренней окружности, О, —центр наружной окружности
трубы, АВ, БГ— перекрестия, es —величина измеряемой разностенности
в сечении ОЕ, а—первое положение, б—положение после поворота
на 90°, в—положение после поворота на 180°.
будет равно половине величины разностенности, определяемой
измерением, как это видно из фиг. 169 и 171.
Наибольшая величина разностенности вносится в отчет на изме-
рения с указанием длины участка, на котором она обнаружена от
казенного среза. Обычно разностенность до 0,5 мм в отчетных доку-
ментах не отмечается, так как величина такой разностенности
практического значения не имеет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Веремейчук И. С., Сплошное сверление глубоких отверстий, Оборонгиз,
1940.
2. Голуб И. Я-, Изготовление глубоких конических отверстий в артилле-
рийском производстве, Оборонгиз, 1939.
3. Г о н ч а р о в М. А., Ковка крупных поковок, Машгиз, 1945.
4. Соколовский А. П., Курс технологии машиностроения, ч. I, Машгиз,
1955.
5. Сысоев В. И., Основы резания металлов и режущий инструмент,
МаШгиз, 1955,
6. Та пт у и А, С., Нарезание орудийных стволов, Оборонгиз, 1945.
7. Четвериков С. С„ Металлорежущие инструменты, Машгиз, 1953.
8. Режимы резания металлов инструментами быстрорежущей стали, Машгиз,
1950.
9. Режимы скоростного резания металлов твердосплавным инструментом,
ч. 1 и ч. 2, Машгиз, 1951.
10. Арефьев М. Г„ Карпов Л. И., Производство стволов стрелкового
оружия, Оборонгиз, 1945.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение ............................................................
Глава /. Общие сведения об устройстве и основных технических харак-
теристиках артиллерийских систем .................................. П
Глава II. Основы организации и проектирования технологического про-
цесса ............................................................. Е
§ 1. Общие сведения об организации артиллерийского производства 17
§ 2. Технологические процессы производства . . -..................23
§ 3. Общие положения о проектировании технологических процессов 30
§ 4. Разработка технологических процессов механической обработки
деталей ..........................................................36
Глава III. Точность обработки основных деталей орудийных стволов 40
§ 5. Технические требования и допуски на основные детали и сборки 40
§ 6. Анализ сборочных размерных цепей........................63
§ 7. Точность механической обработки деталей и экономика произ-
водства ......................................................... 76
Глава IV. Заготовки для труб ... . ................ 80
§ 8. Материалы, применяемые в орудийном производстве.......80
§ 9. Способы получения заготовок.............................83
§ 10. Заготовки крупных деталей, получаемые ковкой.................85
•§ 11. Термическая обработка крупных заготовок......................93
§ 12. Механические испытания металла заготовок . . ...........97
§ 13. Припуски на размеры заготовок...............................101
Глава V. Основы технологии производства орудийных труб . . 106
§ 14. План операций механической обработки орудийных труб .... 106
§ 15. Токарная обработка крупных заготовок........................109
§ 16. Основы теории резання металлов при обпаботке труб...........111
Глава VI. Сверление глубоких отверстий................................125
§ 17. Способы сверления...........................................126
§ 18. Стебель сверла. Способы подвода охлаждающей жидкости к ре-
жущим кромкам сверла и отвода от них стружки....................128
§ 19. Режущий инструмент для сплошного сверления..................129
§ 20. Режимы резания при сплошном сверлении.......................149
§ 21. Кольцевое сверление.........................................151
§ 22. Дефекты, встречающиеся при сверлении глубоких отверстий . >161
336
Стр.
Глава VII. Расточка глубоких цилиндрических отверстий................164
§ 23. Способы расточки...........................................164
§ 24. Настройка расточной операции при расточке труб.............170
§ 25. Устройство расточных головок...............................173
§ 26. Направляющие шпонки расточной головки......................185
§ 27. Режимы резания............................................ 188
§ 28. Дефекты, встречающиеся при расточке труб...................191
Глава VIII. Расточка глубоких конических отверстий...................193
§ 29. Трубы с коническими каналами...............................193
§ 30. Инструмент и приспособления................................196
§ 31. Расточка конических отверстий специального профиля ..... 208
Глава IX. Станки для сверления и расточки глубоких отверстий . . . .213
§ 32. Классификация и общее устройство станков...................213
§ 33. Горизонтально-сверлильный станок ТС-90 ....................215
§ 34. Горизонтальный двусторонний сверлильно-расточный станок—2 218
§ 35. Горизонтальный двусторонний сверлильно-расточный станок—3 228
Глава X. Нарезание каналов орудий....................................238
§ 36. Устройство нарезов орудийных стволов •.....................238
§ 37. Станки для нарезания стволов орудий........................248
§ 38. Нарезательные головки......................................270
§ 39. Резцы нарезательных головок •..............................279
§ 40. Технологический процесс нарезания каналов орудий...........284
Глава XI. Скрепление и раскрепление орудийных стволов............... 298
§ 41. Подготовка труб ствола к скреплению..................... . . 298
§ 42. Скрепление и раскрепление труб орудийных стволов...........302
Глава XII. Отделочные операции механической обработки труб ..... 306
§ 43. Протягивание глубоких отверстий.........'..................306
§ 44. Хонингование канала ствола . . ............................313
§ 45. Полирование канала ствола..................................316
Глава XIII. Технический контроль изготовления и сборки деталей . . .318
§ 46. Организация технического контроля..........................318
§ 47. Проверка цилиндрических каналов............................319
§ 48. Проверка конических каналов и зарядных камор............. 325
§ 49. Проверка кривизны и разностенности труб.................. 329
Литература................................... . .................. 335
Андрей Савельевич Таптун
ПРОИЗВОДСТВО АРТИЛЛЕРИЙСКИХ СИСТЕМ
Издательский редактор С. И. Виноградская Техн, редактор В. П. Рожин
Г-64771. Подписано в печать 3/XI 1960 г. Учетио-изд. л. 21,60
Формат бумаги б0х921;16=10,63 бум. л.—21 >25 печ. л.
Цена 9 р. 5 к. С 1 января 1961 г. цена 91 к. Тираж 3000 экз. Заказ 537/1593
Типография Оборонгиза
АВТОРСКИЕ ИСПРАВЛЕНИЯ
Стр. Строка Напечатано Должно быть
14 16 снизу Рея Ркн
56 В табл. 8 1 е
182 6 сверху 3% 30%
224 5 сверху из табл. 5 (см. стр. 225) из табл. 35 (см. стр. 223)
227 9 снизу табл. 36 табл. 35
227 3 сверху табл. 37 табл. 35
231 формула (40) п = п0 х« i [об/мии], п = п0/ [об/мин],
241 6 сверху Рек Рен
248 21 снизу табл. 40 табл. 39
259 8 снизу (см. табл. 41) (см. табл. 40)
262 12 сверху Ne~ [о/и] ’I = [кет]
311 Нафиг. 155 30° 3°
322 7 снизу (см. фиг. 187, а) (см. фиг. 170,а)
Заказ 537/1593