Технология точного приборостроения - Маталин А.А., Малов А.Н., Яхин А.Б., Кашепава М.Я.

Author: Маталин А.А. Малов А.Н. Яхин А.Б. Кашепава М.Я.

Tags: машиностроение обработка металлов приборостроение

Year: 1949

Similar

Технология машиностроения

Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты"

Технология термической обработки металлов

Справочник конструктора точных приборов

Text

А.Б.ЯХИН А. Н. МАЛО В
А.А. МАТАЛИН М.Я. КАШЕ ПАВА
ТЕХНОЛОГИЯ
=ТОЧНОГО!‘ .
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
chipmaker.ru
А Б. Я X И H А. Н. МА Л О В, А. А. МАТ АЛ И Н
и М. Я. КАШЕПАВА
Chipmaker.ru
ТЕХНОЛОГИЯ
точного
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ ПРОФЕССОРА
ДОКТОРА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК
А. Б. ЯХИНА
Допущено Министерством Высшего образования СССР
в качестве учебного пособия для втузов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО ОБОРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Москва 1949
chipmaker.ru
В книге рассматривается технология основных видов обра-
ботки, применяемых в приборостроении. В главах, посвященных
обработке металлов резанием, основное внимание уделено
вопросам точности.
В прочих главах книги рассматриваются виды обработки
без снятия стружки — их экономичность, точность и т. п.,
а в отношении наиболее новых видов обработки — прецизионное
литье, электроискровая обработка и т. п.:—даются также основ-
ные понятия о сущности процессов.
Книга представляет собою учебное пособие, но она может
быть использована инженерами как приборостроительной про-
мышленности, так в значительной мере и различных отраслей
точного машиностроения.
Замеченные опечатки и исправления авторов
Стр. Строка Напечатано Должно быть
81 9 снизу ГОЛОВКИ развертки
91 подпись к фиг. 89 относится к фиг. 90
132 фиг. 129 повернуть совой стрелки на 90° против ча-
150 5 снизу di=a—Да <р=а— Д J.
229 3 сверху (4 34) (4-32)
359 10 снизу а—прямой; б—обратный я—обратный б—прямой
А. Б. Яхин, А. Н. Малов, А. А. Маталии, М. Я- Кашепава,
Технология точного приборостроения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Понятие «точное приборостроение» объединяет разнообразные
отрасли промышленности: часовое производство, производство
авиационных приборов, оптико-механических приборов, приборов
управления артиллерийским огнем и т. д.
Программы курса технологии приборостроения различных выс-
ших учебных заведений существенно различаются между собой
как по содержанию так и по объему. Независимо от специаль-
ности и количества часов курс «Технология приборостроения»
делится на три раздела: 1) общие основы проектирования техно-
логических процессов; 2) технология основных видов обработки,
применяемых в приборостроении; 3) технология конкретных де-
талей и узлов.
Первый раздел курса является общим для различных от-
раслей машино- и приборостроения. Вопросы, рассматриваемые
в этом разделе, достаточно подробно изложены в ранее изданных
учебных пособиях, в частности, в книге проф. А. Б. Яхина «Про-
ектирование технологических процессов механической обработки»
(Оборонгиз, 1946). Отдельные расхождения в трактовке разными
авторами тех или иных положений не носят принципиального
характера.
Вследствие изложенного вопросы, относящиеся к первому
разделу курса, не рассматриваются в настоящей книге, которая
посвящена второму разделу — технологии основных видов обра-
ботки. общих для различных отраслей приборостроения.
Для третьего специального раздела курса — технологии кон-
кретных деталей и узлов — представляется целесообразным
издать специализированные учебные пособия применительно к
соответствующим программам, а также монографии по часовому
Делу, по производству авиационных приборов и т. д.
chipmaker.ru
Предисловие
При составлении настоящей книги предполагалось, что сту-
денты имеют знания методов обработки металлов в объеме
общего курса технологии металлов, читаемого в машино-
строительных втузах \
В соответствии с характером и задачами технологической
подготовки студентов приборостроительных специальностей кни-
гу можно условно разделить на две части.
К первой части относятся первые пять глав, посвященные
основным для приборостроения видам обработки металлов ре-
занием — обработке на токарных, фрезерных и сверлильных
станках.
Основной особенностью этой части книги является то, что
в ней уделено существенное внимание вопросам теоретического
характера, в первую очередь вопросам точности 1 2. Эти вопросы
рассматриваются в соответствии с методикой, изложенной в упо-
мянутой выше книге проф. Яхина «Основы проектирования
технологических процессов механической обработки», но не в
общем виде, а применительно к конкретным методам обработки.
Следует, однако, отметить, что, детально анализируя отдель-
ные погрешности, авторы не стремились к определению резуль-
тативной погрешности.
Студенту важно иметь отчетливое представление об основных
причинах, вызывающих погрешности при том или ином виде
обработки, уметь их оценивать и знать способы воздействия на
них. Определение же результативной погрешности аналитиче-
ским путем представляет собою весьма громоздкую, а в ряде
случаев и неразрешимую задачу.
Кроме вопросов, связанных с точностью, границами приме-
нения и экономичностью различных видов обработки, в книге
даются также необходимые для инженера-приборостроителя
сведения о тех способах обработки и типах станков, которые
1 Для студентов, специализирующихся по технологии приборостроения,
этого недостаточно, и для них должны быть предусмотрены специальные
курсы (и соответствующие учебные пособия) по режущим инструментам,
станкам, штамповке, технологии изготовления деталей из пластмасс и т. д.
2 Вопросы качества поверхности при механической обработке не рассмат-
риваются (за исключением главы о чистовой обработке), так как они изла-
гаются в первом разделе курса.
Предисловие 5
являются специфическими для приборостроения и не имеют
широкого распространения в машиностроении.
Детальные описания устройства станков и способов их на-
стройки, а также необходимые при проектировании технологи-
ческих процессов справочные данные в книге не приводятся по
следующим причинам. Книга отражает содержание лекций. По-
дробно с устройством и эксплоатацией основных типов станков
студент знакомится при лабораторных работах и на производ-
ственной практике, используя соответствующие руководящие
материалы и инструкции. В равной степени, при работе над кур-
совым проектом для получения необходимых справочных и нор-
мативных данных о припусках, режимах резания и т. п. студент
должен неизбежно прибегать к справочникам, альбомам норма-
лей и т. п. Включение всех этих материалов в данную книгу не
только увеличило бы ее объем до недопустимых пределов, но
было бы нецелесообразно и в методическом отношении.
Книга является учебным пособием, но в известной степени
носит монографический характер; многие материалы публи-
куются впервые. В то же время ряд вопросов освещен недоста-
точно глубоко, поскольку эти вопросы еще ждут своего разре-
шения. Кроме того, в книге опущены некоторые элементарные
положения и те методические указания, которые не имеют прин-
ципиально важного значения.
Ко второй части книги относятся последние четыре главы.
Здесь авторы не ставили перед собою задачи теоретического ана-
лиза рассматриваемых видов обработки. Основное назначение
этих глав заключается в том, чтобы дать студентам возможность
ориентироваться во всем многообразии современных видов обра-
ботки, используемых в приборостроении, их назначении, грани-
цах применения и экономичности.
Естественно, что одни виды обработки рассмотрены более
подробно, другие менее подробно, в зависимости от их значения
для приборостроительной промышленности, а также задач техно-
логической подготовки студентов приборостроительных специаль-
ностей.
В заключение необходимо отметить следующее.
Книга составлена в основном на базе коренной переработки
книги проф. А. Б. Яхина «Технология точного приборостроения»
chipmaker.ru
Предисловие
6
(Оборонгиз, 1940) и отражает соответствующие разделы курса
технологии приборостроения, созданного в МВТУ им. Баумана.
Те члены авторского коллектива, которые не работают в на:
стоящее время в МВТУ, были в прошлом аспирантами кафедры
технологии приборостроения МВТУ. Это обстоятельство значи-
тельно способствовало сохранению единого направления и це-
лостности книги.
Главы первая, вторая и пятая написаны проф., д-ром
техн, наук А. Б. Яхиным, глава третья — проф., д-ром техн,
наук А. Б. Яхиным и канд. техн, наук Е. И. Феликсовом, глава
четвертая — канд. техн, наук М. Я. Кашепавой, глава шестая —
доп., канд. техн. наук. А. Н. Маловым, главы седьмая и девя-
тая — проф., д-ром техн, наук А. Б. Яхиным и доп., канд. техн,
наук А. Н. Маловым, глава восьмая — доц., канд. техн, наук
А. А. Маталиным.
ВВЕДЕНИЕ
Решение задач, поставленных перед приборостроительной
промышленностью пятилетним планом ее развития, в равной
степени зависит как от конструкторов, которые призваны созда-
вать наиболее совершенные конструкции приборов, так и от тех-
нологов, которые должны изготовлять эти приборы наиболее
совершенными методами.
Задачи технологов в приборостроении и их роль на произ-
водстве не отличаются от таковых в машиностроении.
На этом вопросе, достаточно освещенном в различных учеб-
ных пособиях, мы считаем возможным не останавливаться и
отметим лишь некоторые моменты, имеющие в приборостроении
особенно важное значение.
Точность обработки и производительность
Обеспечение требуемой точности обработки — основная и в
большинстве случаев наиболее трудная из задач, которые прихо-
дится решать технологу приборостроительной промышленности.
Допуски, определяющие точность геометрической формы,
размеров и взаимного расположения отдельных элементов, для
многих деталей приборов выражаются в микронах, а иногда да-
же в десятых долях микрона.
В ряде случаев вообще нельзя определить допускаемые от-
клонения и можно лишь утверждать, что чем меньше эти откло-
нения тем выше качество изготовленного прибора.
В подобных случаях перед технологом ставится задача —
выбрать или создать такой технологический процесс, который
гарантировал бы минимальную величину соответствующего
отклонения у обрабатываемой детали. Так, например, если необ-
ходимо обеспечить весьма строгую перпендикулярность оси от-
верстия по отношению к торцу у деталей, подвергавшихся термо-
обработке, то необходимо шлифовать торец и расшлифовывать
отверстия с одной установки.
Весьма высокие требования предъявляются в ряде случаев
к качеству поверхности, что обусловливается необходимостью
chipmaker.ru
Введение
получения минимального трения (например, в шарикоподшип-
никовых опорах гироскопических приборов), высокой износо-
устойчивости (например, в гидроприводах), антикоррозионной
стойкости (в особенности для морских и авиационных прибо-
ров). Такие требования, как например, микрогеометрия по
12—14 классам (согласно ГОСТ 2789—45) или макрогеометрия,
характеризуемая отступлениями от плоскостности или прямоли-
нейности образующей в пределах 0,5 о, в приборостроении
встречаются довольно часто. Кроме геометрической точности
необходимо учитывать еще и «физическую» точность, выражаю-
щуюся в строго определенном соотношении между усилием и
деформацией (для прецизионных пружин), между гидростатиче-
ским давлением и прогибом (для мембран) ц т. д.
Сложность задач, которые приходится решать технологу,,
обусловливается не только высокими требованиями в отноше-
нии точности и качества поверхностей деталей приборов, но и
тем, что эти требования необходимо обеспечивать, применяя
наиболее совершенные и производительные методы.
К числу последних относятся в первую очередь обработка
на автоматах, литье под давлением, прецизионное литье, штам-
повка, прессование и отливка пластмасс под давлением.
К сожалению на предприятиях имеют место случаи, когда
деталь, полученная каким-либо из указанных методов, подвер-
гается в целях повышения точности дополнительным малопро-
изводительным операциям, выполняемым высококвалифициро-
ванными рабочими. Эти операции, как правило, весьма понижают
производительность и повышают стоимость обработки, а в слу-
чае выполнения их по методу пробных проходов ставят качество
детали в зависимости от искусства рабочего. Включение допол-
нительных операций в технологический процесс нередко обесце-
нивает применение при первоначальной обработке деталей та-
ких методов как литье под давлением, обработка на автоматах,
штамповка и т. п. и делает неоправданными большие единовре-
менные затраты, необходимые для осуществления этих методов1.
В связи с изложенным необходимо стремиться к тому, чтобы
требуемая точность достигалась непосредственно при выполнении
основных методов обработки и чтобы благодаря этому исключа-
лась необходимость дополнительных операций.
Развитие приборостроительной промышленности как промыш-
ленности крупносерийного и массового типов тесно связано с
повышением точности наиболее производительных методов об-
работки.
1 Здесь речь идет о дополнительных операциях, предназначенных для
повышения точности обработки, но не о таких операциях, как, например,
зачистка облоя, сверление отверстий, которые трудно получить при литье
под давлением, и т. п.
Введение
9
Опыт показывает, что резервы в этом отношении далеко не
исчерпаны. Там, где до выполнения обработки был произведен
тщательный анализ факторов, обусловливающих получение точ-
ности обработки, и проведены необходимые мероприятия, уда-
валось достигать значительно более высокой точности, чем та,
которая считается «нормальной» при данном методе обработки.
Так, например, принято считать, что для деталей, вытачивае-
мых на токарно-револьверных автоматах, допуск должен быть
не менее 0,05 мм. Между тем имеется ряд практических дан-
ных, свидетельствующих о том, что и в условиях длительной
обработки на этих автоматах можно обеспечить допуск в
0,01 мм.
Технологичность конструкций
Требование обеспечения технологичности конструкции, со-
гласно которому изделие должно быть так сконструировано,
чтобы его можно было быстро освоить в производстве и изго-
товлять наиболее экономичными методами, имеет в приборо-
строении особое значение.
Приступая к разработке принципиальной схемы прибора,
конструктор обычно имеет возможность наметить несколько раз-
личных вариантов, одинаково удовлетворяющих назначению-
прибора и техническим требованиям. Нередко в основу различ-
ных вариантов можно положить и различные принципы дей-
ствия—«механику, пневматику, гидравлику, электротехнику.
Выбор наиболее рационального варианта во всех подобных слу-
чаях должен производиться с непременным учетом технологи-
ческих факторов.
При одной и той же принципиальной схеме можно по раз-
ному разработать конструкцию отдельных узлов и деталей..
В частности в ряде случаев можно одну и ту же часть прибора
оформить либо в виде узла, состоящего из нескольких простых
деталей, получаемых путем штамповки и обработки на авто-
матах, либо заменить этот узел одной сложной деталью, отли-
ваемой под давлением.
Наконец, остановившись на том или ином варианте, кон-
структор при окончательном оформлении рабочих чертежей дол-
жен учесть технологические требования, обусловливаемые наме-
ченными методами изготовления деталей. Нередко совершенно
несущественные в конструкторском отношении мелочи (отсут-
ствие уклона или уклон, направленный в обратную сторону,
наличие выемки и т. п.) чрезвычайно осложняют технологиче-
ский процесс, а иногда даже делают неосуществимыми методы
изготовления, -которые имел в виду конструктор, и вынуждают
прибегать к малопроизводительным дополнительным опера-
циям,.
10
Введение
Не менее существенное значение имеет и выбор материала.
Если, как это часто имеет место в приборостроении,, конструк-
тивные требования позволяют изготовить деталь из различных
материалов!, то выбор материала обусловливается технологи-
ческими соображениями. Следует отметить, что стоимость ма-
териала не всегда является решающим факторам. Например,
заменив сталь более дорогим алюминием, можем получить
возможность изготовить деталь путем литья под давлением,
благодаря чему общая себестоимость может снизиться. Мел-
кие детали, обрабатываемые на автоматах, выгоднее изготов-
лять из латуни, чем из стали, так как в первом случае значи-
тельно выше режимы резания и стойкость инструментов.
В тех случаях, когда конструктивные требования предопре-
деляют материал детали, все же обычно представляется воз-
можным ввести некоторые уточнения для s улучшения спо-
собности материала поддаваться намеченному методу обработ-
ки. Необходимые в этом направлении указания общего харак-
тера содержатся в курсах по обработке металлов резанием,
штамповкой, литьем под давлением и т. п. Кроме того, приме-
нительно к приборостроению был проведен ряд специальных
исследований.
В заключение необходимо отметить, что в отношении обеспе-
чения технологичности конструкций приборостроение предостав-
ляет конструктору неизмеримо больше возможностей и возла-
гает на него большую ответственность, чем машиностроение, где
конфигурация детали и ее материал в значительной мере пред-
определяются конструктивными соображениями и требованиями.
В силу изложенного указанная выше необходимость разви-
тия точных и высокопроизводительных методов обработки тре-
бует тщательного учета факторов технологического характера
при конструировании приборов.
Технологическая подготовка специалистов
Необходимость технологической подготовки конструкторов в
настоящее время очевидна. Однако, существует довольно рас-
пространенное мнение, что для конструктора достаточно рас-
полагать лишь общими сведениями из технологии и- нет необ-
ходимости детально изучать технологические дисциплины.
Это мнение находится, в да’ном противоречии с приведенными
выше основными(положениями о технологичности конструкций.
Обеспечить технологичность конструкций на основе одних
лишь соображений общего характера нельзя. При решении во-
просов, связанных с технологичностью конструкций, нередко
приходится одновременно решать и сложные технологические
вопросы.
Введение 11
,Так, например, чтобы ответить на вопрос, можно ли при
оформлении конструкции детали ориентироваться на литье под
давлением, представляется необходимым в ряде случаев вы-
брать тип машины и разработать устройство формы.
В отношении подготовки технологов для приборостроения
считаем нужным отметить следующее. На механико-технологи-
ческих факультетах подготовка инженеров строится по видам
обработки — обработка резаньем, литейное дело, обработка
давлением и т. п. Инженеры, выпускаемые механико-техноло-
гическими факультетами, могут быть использованы в приборо-
строении преимущественно для работы в обрабатывающих и
инструментальных цехах.
Для выполнения же функций инженера сборочного цеха,
конщрольно-испытательного цеха или ведущего технолога нужно
знать: 1) устройство приборов, их работу, методы сборки, регу-
лировки и испытания; 2) все разнообразие применяемых в при-
боростроении, в ряде случаев конкурирующих друг с другом,
методов обработки — литье под давлением, прессование пласт-
масс, обработка резаньем и т. д.
Подготовка таких инженеров должна осуществляться на
приборостроительных факультетах и отличаться от технологи-
ческой подготовки конструкторов приборостроителей, в основ-
ном более углубленным рассмотрением вопросов, связанных с
построением технологических процессов, оборудованием, его
оснасткой и эксплоатацией.
Дисциплина технологии точного приборостроения
Технология точного приборостроения представляет собою
учение об изготовлении приборов.
Опираясь на ранее пройденные технологические дисциплины,
технология приборостроения должна дать сведения, необходи-
мые будущему конструктору для того, чтобы он мог всесторонне
учитывать технологические требования при проектировании при-
боров, и будущему технологу — для того, чтобы он мог грамот-
но, по инженерному, подходить к проектированию «и осуще-
ствлению технологических процессов объектов приборострои-
тельной индустрии.
Преподавание курса технологии приборостроения началось,
примерно, в одно и то же время в Московском высшем техни-
ческом училище им. Баумана (в 1930 г.) и в Ленинградском
институте точной механики и оптики.
Первое время развитие курса технологии приборостроения
происходило в направлении систематизации практических мате-
риалов и установления некоторых общих положений.
В дальнейшем наряду с продолжением работы в указанном
направлении началась работа по подведению научной базы под
12
Введение
технологию .приборостроения, выразившаяся главным образом
в теоретических обоснованиях вопросов точности. Последние
можно разделить на три группы: 1) вопросы общего характера;
2) вопросы точности применительно к конкретным видам обра-
ботки — точению, фрезерованию и т. п.; 3) вопросы точности
применительно к технологии определенных деталей приборо-
строения.
Наибольшее развитие получили вопросы первой группы.
Вопросы точности применительно к конкретным видам обра-
ботки до настоящего времени освещались лишь в отдельных
журнальных статьях и диссертационных работах. Наименее
разработаны вопросы, отнесенные к третьей группе. Однако
они стоят в центре внимания научных работников, ведущих ра-
боту в области технологии приборостроения и можно ожидать,
что в недалеком будущем и эти вопросы получат должное
освещение.
Совокупность теоретических работ, проведенных ранее и про-
водимых в настоящее время, можно рассматривать как первый
этап в деле подведения научной базы под технологию прибо-
ростроения.
Технология приборостроения как научная дисциплина была
создана всецело в Советском Союзе и ведущая роль в этом
отношении принадлежит кафедре технологии приборостроения
Московского высшего технического училища имени Баумана.
Весьма ценные работы были проведены в Ленинградском
институте точной механики и оптики преждевременно умершим
А. П. Знаменским. Следует также отметить работы В. Я. Арри-
сона, А. Н. Гаврилова, А. А. Маталина и др.
Большое влияние на формирование технологии приборострое-
ния, как научной дисциплины, оказали труды ученых, работаю-
щих в области технологии машиностроения: проф. А. П. Соко-
ловского, проф. Р. М. Кована, проф. А. И. Каширина, проф.
Б. С. Балакшина, К. В. Вотинова и др.
Наряду с этим нельзя не отметить, что в иностранных литера-
турных источниках содержатся лишь описания отдельных про-
цессов, и каких бы то ни было попыток их анализа, обобщения, а
тем более теоретического, обоснования обнаружить невозможно.
Таких дисциплин, как технология приборостроения, техноло-
гия машиностроения и т. п. в капиталистических странах не
существует; они не могут быть созданы там, где основной
целью при проектировании технологического процесса являет-
ся получение максимальной прибыли путем безудержной экс-
плоатации рабочих и где наиболее совершенные методы про-
изводства зачастую составляют секрет того или иного пред-
приятия, а нередко и консервируются как «нерентабельные».
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ОБРАБОТКА НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
1. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ГРАНИЦЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ
Обработка на токарных станках применяется в приборо-
строении значительно более ограничено, чем в машиностроении.
При выполнении операции, состоящей из нескольких пере-
ходов, на токарном станке без поворотной резцовой головки не-
обходимо при каждом переходе сменять резец и производить
установку на стружку. В связи с небольшими размерами обра-
батываемых поверхностей вспомогательное время, затрачивае-
мое на смену резца, обычно во много раз превышает основное
технологическое время, необходимое для выполнения данного
перехода.
Кроме того, при обработке на токарных станках малых де-
талей невозможно использовать без применения особых
устройств такие способы сокращения вспомогательного времени,
как совмещение переходов и перекрытие ручных приемов ма-
шинным временем.
Вследствие изложенного пользоваться токарными станками
в приборостроении следует преимущественно в индивидуаль-
ном производстве и в опытных цехах.
Применять токарные станки в серийном производстве можно
в тех случаях, когда требуется:
1) обтачивать детали крупных размеров1, которые невоз-
можно обрабатывать на револьверных станках или автоматах
с применением обычных державок;
2) обрабатывать мелкие деталй при построении технологи-
ческого процесса по принципу дифференцированных операций;
1 Указанные выше недостатки токарного станка в данном случае те-
ряют свое значение, так как вследствие крупных размеров обрабатываемых
поверхностей соответственно снижается удельный вес времени, затрачиваемо-
го на смену резца. Кроме того, следует учитывать, что производство круп-
ных осей в приборостроении имеет обычно мелкосерийный характер.
Ц Гл. I. Обработка на токарных станках
3) обрабатывать точную резьбу *;
4) повысить путем дополнительной обработки на токарном
станке точность деталей, изготовленных на револьверных стан-
ках или автоматах;
5) выполнить простую операцию, состоящую из одного пере-
ХОДЯ -
В серийном производстве наружные поверхности деталей
несложной конфигурации можно обрабатывать на токарных
станках с поворотной резцовой головкой. Чтобы при этом спо-
собе обработки осуществить принцип работы на настроенном
станке, нужно применять особые устройства с упорами1 2 3.
Перейдем к рассмотрению основных работ, выполняемых на
токарных станках; такими работами являются:
1) обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах;
2) обтачивание цилиндрических поверхностей в патронах;
3) обтачивание цилиндрических поверхностей на оправках;
4): обтачивание тонких дисков;
5) обтачивание эксцентричных поверхностей;
6) обтачивание- конических поверхностей;
7) обтачивание фасонных поверхностей;
8) растачивание отверстий.
2. ОБТАЧИВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
В ЦЕНТРАХ
Метод обтачивания в центрах общеизвестен, поэтому рас-
смотрим лишь вопросы, связанные с точностью обработки.
Неточности, возникающие при обтачивании в центрах, можно
разделить на следующие основные группы •; 1) неточности цен-
тровки; 2) неточности станка; 3) упругие деформации под дей-
ствием усилий резания в системе станок — инструмент — деталь;
4) неточности заготовки; 5) неточности установки резца; 6) про-
гиб и износ резца.
А. Неточности центровки
Из неточностей центровки наиболее существенное значение
имеют несовпадение осей центровых отверстий и несовпадение
оси центровых отверстий с осью заготовки.
При несовпадении осей центровых отверстий имеет место
неполное прилегание центровых отверстий к центрам станка.
1 В данной книге этот вопрос не затрагивается, так как он подробно
рассматривается в третьем разделе курса (при изложении вопроса о техно-
логии винтов).
2 Описание одного из подобных устройств см. в книге проф. А. П. Соко-
ловского «Основы технологии машиностроения», т. 1, Машгиз, 1938,
стр. 304.
3 Влияние температурных деформаций рассматривается во второй главе.
15
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей_в центрах
Вследствие этого происходит неравномерный износ центров и
центровых отверстий, и участки детали, обработанные при раз-
личных установках, не будут лежать на одной оси.
На фиг. 1 показано одностороннее прилегание центровых
отверстий к центрам станка при параллельном расположении
осей центровых отверстий.
Фиг. 1.
Неточность расположения центровых отверстий в продольном
направлении сказывается на продольных размерах детали в тех
случаях, когда обтачивание производится в несколько установок
на настроенных станках *.
При несовпадении оси центровых отверстий с осью заготов-
ки глубина резания в течение одного оборота будет меняться и
соответственно с этим будут изменяться деформации системы
станок — инструмент — деталь.
Фиг. 2. R — радиус заготовки,
г—радиус детали, /—положение
заготовки при отсутствии экс-
центриситета.
Фиг. 3.
Установка деталей в обратных
центрах.
Если ось центровых отверстий параллельна оси заготовки, то
центр поперечного сечения заготовки будет описывать окруж-
ность с радиусом, равным эксцентриситету е (фиг. 2). В резуль-
тате обтачивания в сечении детали получится окружность, экс-
центрично расположенная по отношению к центровым отвер-
стиям, но с эксцентриситетом, меньшим первоначального (более
подробно см. ниже).
1 Этот вопрос подробно рассматривается в третьем разделе курса.
16
Гл. I. Обработка на токарных станках
chipmaker.ru
Аналогичные явления имеют место при обтачивании деталей
малых диаметров, устанавливаемых в так называемые обратные
центры (фиг. 3). Неточностям центровки здесь соответствуют
неточности расположения центров детали.
Б. Неточности станка
Неточности станка порождают поперечные колебания оси
шпинделя, биение переднего центра, перекос и искривление
траектории вершины резца.
Поперечные колебания оси шпинделя вызываются овально-
стью подшипников и опорных шеек шпинделя. Вследствие этих
Фиг. 4.
колебаний обработанная деталь получается овальной (в попе-
речном сечении).
Вопрос о влиянии на точность детали биения переднего
центра, а также перекоса и непрямолинейностн траектории вер-
шины резца рассмотрим более подробно.
Биение переднего центра
Причинами биения переднего центра при правильном поло-
жении оси шпинделя являются: 1) биение оси конического от-
верстия шпинделя; 2) несовпадение оси переднего центра с
осью его хвостач вставляемого <в коническое отверстие шпин-
деля; 3) неточности посадки переднего центра в коническом
отверстии шпинделя.
Для прецизионных токарных станков биение переднего цен-
тра допускается в пределах 0,01 мм.
При биении переднего центра центровая линия в процессе
обработки описывает конус с вершиной у заднего центра. В ре-
зультате обтачивания в каком-либо поперечном сечении АА
детали (фиг. 4) получится окружность заданного радиуса (если
считать, что прочие погрешности отсутствуют), но след центро-
вой линии — воображаемая точка пересечения центровой линии
с плоскостью сечения — будет отстоять от центра сечения на
расстоянии е. Величина е возрастает пропорционально расстоя-
нию сечения от заднего центра.
Поскольку действительной осью вращения, несмотря на бие-
ние переднего центра, остается линия 00, в результате обтачи-
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах 17
вания получится деталь цилиндрической формы, но ось обточен-
ной поверхности не будет совпадать с центровой линией, а бу-
дет наклонена к последней под углом (см. фиг. 4):
а» — , (а—в радианах)
где I — длина детали.
Рассматриваемая погрешность имеет существенное значение
главным образом при обтачивании ступенчатых деталей, так как
она является причиной взаим-
ного перекоса осей различных
ступеней, обработанных при
разных установках.
Для уменьшения биения
переднего центра нужно шли-
фовать его на месте после
установки в шпинделе токар-
ного станка.
В приборостроении приме-
няются токарные станки с так
называемыми «мертвыми цен-
трами», т. е. станки, у которых
передний и задний центры не-
подвижны. Схема обтачивания
Фиг. 5. Установка детали в «мерт-
вых центрах".
в «мертвых центрах» показана на фиг. 5. Здесь шпиндель не-
подвижен, а деталь 1 приводится во вращение от шкива 2,
свободно сидящего на опоре шпинделя, посредством поводка 3
и хомутика 4.
траектории вершины резца
Непрямолинейность и перекос
Фиг. 6.
Пусть ось ОХ представляет
Теоретически траектория ре<
Теоретически траектория
вершины резца должна пред-
ставлять собой прямую линию,
лежащую в горизонтальной
плоскости, которая проходит
через ось вращения детали, и
параллельную этой оси.
Рассмотрим, какая поверх-
ность получится, если траекто-
рия вершины резца убудет пег
рекошена по отцогйег^шрТк осй>
вращения как' в. горизонталь-
ной, TajHf^ АФ^калыЛкЖо-
CKog^E0t$6)r
собойуэсь детали. ,, -
ца дол<сн<^2₽таетст52ваунхп|р^
18
Гл. I. Обработка на токарных станках
мой АВ. Вследствие перекоса в горизонтальной плоскости на
величину &у траектория вершины резца займет положение
АВ', а при наличии перекоса и в вертикальной плоскости на
величину Ди — положение АВ".
Если построить в плоскости ХОУ кривую, у которой
(л \2
-у + Ду) + Дг2,
то, вращая эту кривую вокруг оси ОХ, получим тело, кото-
рое образовалось бы при перемещении вершины резца по траек-
тории АВ".
Уравнение этой кривой 1
(Я \2 7/7 \2
— + Ду) +Дг2 = /—+xtga) 4-xztg2p =
Я2
=— + xdtga-\-x2tg2a, + x2tg2$==x2(tg2a + tg! p)-J-

(1-1)
Мы получили уравнение гиперболы. Следовательно, в ре-
зультате обработки форма детали будет представлять собой
гиперболоид.
Если имеется отклонение только в горизонтальной плоско-
сти, то

d ,
= у+xtga,
т. е. уравнение (1—1) превращается в уравнение прямой. По-
верхность обработки — конус; его уравнение
_у2 + z2 =
-Ktga-h
d \а
2 / '
Погрешность по диаметру
Дб/ = 2 (-у + Д_у)—</ = 2Ду = 2xtg а.
Так как угол а мал, полагаем cosa = l.
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах
19
Если имеется отклонение только в вертикальной пло-
скости, то
+ Дг2=^+Л2|ё2₽;
J,2_%2tg2₽ = ^;
у2__________хг
а1 a2 ctgz р
4 4
(1-2)
что представляет собой уравнение гиперболы. Поверхность об-
работки — гиперболоид.
Погрешность по диаметру детали
Дй = 2'|/ -—^-^—d-,
d +.Д</ = V^2 + 4Дг2;
Д(/2 + 2Дб? d + d? — d- + 4Az2;
(1-3)
Искривление и перекос траектории вершины резца порож-
даются соответствующими неточностями направляющих, по ко-
торым перемещается супорт. Для прецизионных токарных стан-
ков эти неточности не должны превышать 0,02 мм.
Относительный перекос о|си вращения и траектории вер-
шины резца может быть также вызван несовпадением осей
переднего и заднего центров.
Если подставить в полученные выше зависимости допускае-
мые значения неточностей направляющих в вертикальной пло-
скости или допускаемое отклонение (равное 0,01 мм) от парал-
лельности оси, проходящей через центры передней и задней
бабок, по отношению к направляющим станины в вертикальной
плоскости, то можно убедиться, что эти неточности весьма мало
влияют на точность обработки и в большинстве случаев ими
можно пренебречь.
Иначе обстоит дело с отклонениями в горизонтальной пло-
скости. Эти отклонения полностью передаются радиусу обраба-
тываемой детали. Перекос направляющих по отношению к цен-
тровой линии в горизонтальной плоскости или несовпадение в
этой плоскости осей переднего и заднего центров порождают
конусность обточенной поверхности.
Если направляющие непрямолинейны в горизонтальной
плоскости, то в результате обтачивания получится тело вра-
щения с криволинейной образующей.
20 Гл. I. Обработка на токарных станках
Влияние неточностей направляющих в горизонтальной пло-
скости можно компенсировать п,ри помощи следующего устрой-
ства. В передний конец поперечных салазок супорта ввинчи-
вается упор, который при помощи спиральной пружины или
Фиг. 7. Компенсация неточностей направляющих при
помощи копировальной линейки.
груза поджимается к копирной линейке. Тщательным регулиро-
ванием можно весьма точно обеспечить параллельность копир-
ной линейки по отношению к оси вращения.
Указанный принцип осуществлен в токарных станках для
точной обработки, применяемых на одном из оптико-механиче-
ских заводов. Положение копирной линейки у этих станков
регулируется винтом А и упором В (фиг. 7).
В. Упругие деформации под действием усилий резания
Общие положения
Вследствие деформаций центр вращения детали (в попереч-
ном сечении) смещается в радиальном направлении под дей-
ствием радиальной составляющей усилия
резания Я и в вертикальном направле-
нии под действием тангенциальной со-
ставляющей усилия резания Рг.
Перемещение центра вращения под
действием! радиальной составляющей уси-
лия резания вызывает погрешность по
радиусу изделия, равную величине этого
фиг- 8- перемещения.
О том, как отражается на точности
обработки перемещение центра под действием тангенциальной
составляющей усилия резания, можно судить на основании сле-
дующих рассуждений (фиг. 8).
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах 21
Если центр О переместится в вертикальном направлении на
Az и займет положение О', то радиус обработанной поверхности
будет равен не ОС, а О'С, т. е. увеличится на
Ьг=О'С— ОС = ]/г2 4- № — г—
Вёличину (1+—7у разложим в ряд. Поскольку -—<1,ряд
этот быстро сходится и можно ограничиться двумя пёрвыми
членами, т. ё. принять
1
Подставляя это значение в уравнение (1—4), находим, что
приращение по радиусу под действием тангенциальной состав-
ляющей усилия резания равно
. Дг* Дз2 ,.
Дг = —= —. (1-5)
2г а
Формула (1—5) полностью совпадает с полученной иным
путем формулой (1—3) и подтверждает, что какими бы при-
чинами ни вызывалось смещение центра детали относительно
вершины резца (или наоборот) в вертикальной плоскости, это
смещение лишь весьма незначительно отражается на точности
обработки.
На величину Ру радиальной составляющей усилия резания
оказывает большое влияние геометрии резца. Из теории резания
известно, что радиальная составляющая уменьшается при умень-
шении угла резания и увеличении угла в плане.
Существенное влияние имеет также форма передней грани.
Опыты показали, что при заточке резца таким образом, чтобы
его передняя грань получила вогнутую форму, радиальная со-
ставляющая уменьшается в два раза и более.
Большое значение имеет степень затупления резца. По мере
затупления резца радиальная составляющая возрастает значи-
тельно быстрее, чем касательная.
В соответствии с изложенным при обтачивании малоустой-
чивых осей в целях уменьшения Ру, следует' применять резцы
с возможно меньшими из допустимых для данного материала
углами резания и с большими углами в плане (60—90°).
Гл. I. Обработка на токарных станках
Следует также учитывать скругление на конце резца. Наи-
меньшее давление оказывает остроконечный резец.
При определении Ру нужно учитывать, что вследствие де-
формаций действительная глубина резания в процессе обра-
ботки отличается от установленной глубины резания t, т. е. от
глубины резания в ненагруженном состоянии станка. Очевидно,
что
^Д = t—fa> (1 6)
где /д —деформация, соответствующая действительной глу-
бине резания.
Полагая деформацию пропорциональной радиальной состав-
ляющей усилия резания, а последнюю — глубине резания, мо-
жем написать
fa
где /0—деформация при глубине резания Z=1 мм.
Подставляя в уравнение (1—6), получим
^д = t —fotn
где f — деформация, соответствующая установленной глубине
резания.
В соответствии с этим действительное усилие резания
(1-8)
где Ру — усилие резания, соответствующее установленной глу-
бине резания.
На основании изложенного при определении погрешностей
можно исходить из установленной глубины резания t и соот-
ветствующего значения усилия резания Ру, но в окончательных
формулах следует вместо t
Фиг. 9. фику фиг. 9.
2. Обтачивание цилиндрических, поверхностей в центрах 23
Деформации обрабатываемой детали
Рассматривая деталь, установленную в центрах, в первом
приближении как балку, свободно лежащую на двух опорах,
можно определить радиальный прогиб, а следовательно, и при-
Фиг. 10. Деформация оси детали под дей-
ствием усилий резания.
ращение радиуса Д'г под действием усилия резания по обще-
известной формуле
Ь'г = P^(L~X^~ . (1—9)
3LEI '
Максимальный прогиб находится посредине и определяет-
ся по формуле
д'г
max 48£/
(1-Ю)
Влияние прогиба детали на ее форму показано на фиг. 10.
Для круглого сечения
~ 64 '
Обозначив — через k, получим
d
., А ,пс Рук?
Д = 0,425
max > Ed
(Р -в кг; d—в мм-, Е—в кг] мм2).
Для стали с модулем упругости £’=21000 кг/мм2
Д'гшах = 0,02Ру-^р. (1-11)
Допустим, что требуется обточить валик из стали 35 диа-
метром 30 мм и длиной 240 мм. Примем глубину резания
А=2,0 мм и подачу S=0,3 мм. Для данной марки стали 1
СРу=^90 кг!мм2.
1 Режимы резания при работе резцами из малолегированной быстро-
режущей стали, Обороигиз, 1941.
24 Гл. I. Обработка на токарных станках
Следовательно,
Ру = 90-2-0,3°>75 = 72 кг;
Л=^ = 8;
30
Д'гтах=0,02-72-^«25Ь
Дефо]Тмации передней и задней бабок станка
под действием усилий резания*
Из деформаций токарного станка под действием усилий ре-
зания при обтачивании в центрах наиболее существенное зна-
чение имеют деформации супорта передней и задней бабок.
Горизонтальное перемещение вершины резца вследствие де-
формаций супорта обусловливается влиянием как радиальной
Ру, так и тангенциальной Ре составляющих усилий резания;
усилие Ру стремится отодвинуть резец, а усилие Ре вызывает
опускание вершины резца и в то же время ее смещение вперед
к обрабатываемой детали.
Так как в обычных условиях влияние Ру больше, чем Р?, то
в результате вершина резца отходит от детали и диаметр по-
следней соответственно увеличивается. Однако при постоянном
значении усилия резания и постоянной жесткости это увеличе-
ние имеет также постоянное значение и, следовательно, не вы-
зывает искажений формы обрабатываемой детали.
Иначе обстоит дело с деформациями передней и задней ба-
бок. Указанные деформации, как это показано ниже1 2, имеют
следствием искажение формы обрабатываемой детали и при по-
стоянном усилии резания.
Фиг. 11.
Когда резец находится против заднего центра (фиг. 11),
усилие резания полностью передается на заднюю бабку и вы-
зывает смещение заднего центра:
где А — жесткость задней бабки. В этот момент центровая ли-
ния занимает положение /.
1 Общие сведения о деформациях станков (по материалам К. В. Воти-
нова и проф. А. П. Соколовского) излагаются в первом разделе курса.
2 Вотинов К- В., Жесткость станков, ЛОНИТОМАШ, 1940.
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах 25
Когда резец находится против переднего центра, смещение
последнего
/2
где jz— жесткость передней бабки. В этот момент центровая
линия занимает положение И.
При перемещении резца от заднего центра к переднему
центровая линия непрерывно меняет свое положение. Допустим,
например, что резец находится на расстоянии х от заднего
Фиг. 12. Смещение центров под действием усилий
резания.
пентра (фиг. 12). В этот момент на заднюю бабку будет пере-
даваться усилие, равное
Р L — х
у L ’
а на переднюю
Смещения заднего и переднего центров будут соответ-
ственно равны:
= (1 — 12)
/1 Е
и
п-13)
/2 Д
Центровая линия займет положение, показанное линией ВС,
а радиус изделия получит приращение Д"г.
Из подобия треугольников АВС и EBG находим
GE L—x .
ЛС~ L ’
G Е = А С = (f, - Л) .
chipmaker.ru
26
Гл. I. Обработка на токарных станках^
Приращение по радиусу
Д"г=Л1О+ GE=f2+(f1-f2)L~^-=f1I^+f2^-.
Подставляя вместо и f2 их значения из уравнений (12)
ш (13), получим
д tf у । X Ру X
L L L L
(1-14)
Полученное уравнение
является уравнением про-
филя детали (фиг. 13).
Искажение формы дета-
ли 1 можно характеризовать
величиной S, которая пред-
ставляет собой разницу
между минимальным и ма-
ксимальным радиусом де-
тали.
Фиг. 13. Кривая искажения профиля
детали вследствие смещения центров.
Максимальное приращение равно Г2; чтобы найти мини-
мальное приращение, возьмем первую производною от Д"г
по х и приравняем ее нулю. Приращение по радиусу достигает
минимума при
х __ j?
11+12
Подставляя это значение в уравнение (1 — 14), находим
Д"г =——у—
min h+Л
Следовательно, искажение профиля детали
s—~t______—У——р IJ_______!_
12 11+12 \ 12 1'1+12
(1-15)
(1-16)
Величины р и /2, характеризующие жесткость передней и
задней бабок, а также жесткость супорта, приходится опреде-
лять экспериментальным путем 2.
1 Искажения формы детали, происходящие вследствие деформаций
центров, можно в известной степени компенсировать сдвигом задней бабки.
- О методике этих экспериментов см. книгу проф. А. П. Соколов-
ского «Жесткость в технологии машиностроения» (Машгиз, 1946) и ука-
занную выше работу К. В. Вотинова.
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах
27
При совместном действии деформации изделия и смещений
центров приращение по радиусу
л ., 1 л» D Г х2 (L — Х)2 I ~ Х\* 1 ! Х2 1 1 /1 1-71
Д/- = Д'г + Д"г=Р —* •+ —г— — + 77— • (1 — 17)
у [ 3££/ \ L / /j £2 /2 J
Кривая профиля детали зависит от относительных жестко-
сти детали и центров станка (фиг. 14).
При жестких деталях кривая на границе проходит через
те же точки, что и кривая по уравнению (1—14) и имеет также
один минимум, но более поло-
гую форму.
При малоустойчивых дета-
лях кривая на границах про-
ходит через те же точки, что и
кривая по уравнению (1—14),
но имеет форму, показанную
на фиг. 14, т. е. максимум в
точке, близкой к — .
Кривая профиля при
малоустойчивых деталях
Кривая профиля при
у жестких деталях
Фиг. 14.
Кривая профиля
Ч по уравнению (М)
В заключение необходимо отметить следующее. Деформации
детали и бабок станка могут вызвать весьма существенные
искажения формы детали в продольном направлении.
Количественная оценка деформаций детали и их влияния на
точность обработки не вызывает затруднений. В тех случаях,
когда расчет показывает, что деформации детали имеют недо-
пустимое значение, необходимо установить люнет. Уменьшить
деформации можно также уменьшением Ру за счет снижения
режимов резания (глубины резания и подачи), однако, эконо-
мически это невыгодно.
Количественная оценка деформаций станка представляет
более сложную задачу, так как величины, характеризующие
жесткость переднего и заднего центров, могут быть установлены
лишь экспериментальным путем.
Нормы жесткости токарных станков были предложены
К. В. Вотиновым в качестве проекта стандарта. Эти нормы,
однако, должны быть тщательно проверены, особенно в приме-
нении к станкам точного приборостроения.
Для уменьшения искажений формы детали, вызываемых де-
формациями станка, следует добиваться возможно более тща-
тельной пригонки его стыков.
Г. Неточности заготовки
Отклонения заготовки от цилиндрической формы обусловли-
вают соответствующие изменения глубины, а следовательно, и
усилия резания. Изменения же усилия резания в свою очередь
chipmaker.ru
?8 Гд. I. Обработка на токарных станках
вызывают изменения деформаций в упругой системе станок —
инструмент — деталь. При этих условиях радиус обтачивания
является величиной переменной.
Вопрос о влиянии неточностей за-
готовки на форму обточенной детали
рассмотрим вначале без учета измене-
/ \\ ний глубины и усилия резания, проис-
{ ходящих вследствие деформаций,
т 7*^ ----1 При этих условиях в случае при-
\ Л /X 1 ращения радиуса заготовки R на Д7?
। ''/ (фиг. 15) глубина резания увеличится
х'-—}—на эту же величину, т. е.
Фиг. 15. Д/=ДЯ.
Приращение глубины резания вызывает приращение дефор-
мации, а следовательно, и увеличение радиуса обтачиваемой де-
тали г на
Дг = —~,
/с
где дРу—приращение радиальной составляющей усилия ре-
зания;
jc — жесткость системы.
Радиальная составляющая усилия резания
Хрт Урт
Py=CPyS 't У;
хр ур ~1
дРу=СРу5 1 Д/.
Так как уРу близко к единице, то
ХР,
дру == Cpss \t.
Следовательно,
Хрт
Lr=-^-—д/=рд^=рд/?. (1 — 18)
/с
Таким образом при обтачивании происходит как бы копи-
рование неточностей формы заготовки, причем приращения ра-
диусов векторов детали равны соответствующим приращениям
радиусов векторов заготовки, умноженным на коэффициент ?.
Установленная нами зависимость между неточностями заго-
товки и детали подтверждает сделанное выше заключение о
влиянии несовпадения центровой линии с осью заготовки ’.
1 Соответствующие математические зависимости см. в диссертации
С. А. Тиллеса «Точность токарной обработки» (МВТУ, 1946).
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах 29
.Для того чтобы учесть изменения глубины резания, проис-
ходящие вследствие деформаций, нужно в уравнении (18) At
заменить на
Д£д = —-— At.
•4
В соответствии с этим
Дг=—At;
<с другой стороны,
f 4 CPi-SPy.t Cp7.SP*
t k-1 ic -t k
Следовательно,
Ar=—-— A/?.
1+P
(1-19)
г, В - „
Величину —, представляющую собой отношение неточности
обточенной поверхности к соответствующей неточности заготов-
ки, условимся называть коэффициентом уточнения и
обозначать буквой к.
Одной из неточностей заготовок является эллиптичность.
В процессе обтачивания эллиптической заготовки наибольшая
глубина резания имеет место при горизонтальном расположе-
нии большой оси эллипса, а наименьшая — при вертикальном.
В результате обтачивания эллиптической заготовки деталь
будет иметь овальную форму. Если полуоси у заготовки были
равны а и Ь, то разность между полуосями детали будет равна:
-^(a-b) = k(a-b).
(1-20)
Как видно из формул (1—18) и (1—19), коэффициент уточ-
нения при заданных материале и жесткости системы зависит от
подачи.
При заданной неточности заготовки приведенные соотноше-
ния позволяют определить неточности детали в зависимости от
подачи или, наоборот, установить подачу в зависимости от до-
пустимой неточности детали.
Предположим, что требуется проточить валик диаметром
30 мм и длиной 150 мм из проката обычной точности. Мате-
риал— сталь 35; глубина резания t=2 мм; подача S=
=0,5 мм]об. Нужно определить овальность, которая получится
chipmaker, ru
22 Гл. I. Обработка на токарных станках
0,036,
0,035.
в результате обтачивания в сечении детали, находящемся не-
посредственно у заднего центра.
Для данной марки стали Сру=90 кг/мм2.
Так как деформации детали в рассматриваемом сечении
отсутствуют, за жесткость системы можно принять жесткость
задней бабки. Черновое обтачивание производится обычно на
изношенных станках, жесткость которых по данным К. В. Воти-
нова может быть в несколько раз меньше жесткости новых
станков.
Допустим, что жесткость задней бабки данного станка со-
ставляет 1500 кг/мм\ при этих условиях
а 90 0,50,75 -----
Р ~ 1500
а коэффициент уточнёния
, 0,036
«=---------
1 + 0,036
Согласно ГОСТ 2590-44 отклонения по овальности допу-
скаются в пределах половины диаметрального допуска, равного
в данном случае ±0,75 мм.
Следовательно, в результате обтачивания овальность детали
у заднего центра будет характеризоваться величиной
а — b = 0,75 «0,035 — 0,026 мм.
Если взять подачу не 0,5 мм, а 0,3 мм, то коэффициент
уточнения уменьшится с 0,035 до 0,024. При этих условиях
интересующая нас величина овальности после обтачивания со-
ставит 0,75-0,024, т. е. 0,018 мм.
Если обтачивание производится р несколько проходов, то
общий коэффициент уточнения
к=кг . к2...,
где кг, к2... — коэффициенты уточнения для каждого прохода.
Следовательно, путем увеличения числа проходов можно как
угодно снизить влияние неточностей заготовки на точность об-
работанной детали. Но этот способ неэкономичен.
Получения точной формы деталей в поперечном сечении
следует добиваться путем повышения жесткости системы ста-
нок— инструмент — деталь и применения заготовок повышен-
ной точности.
При обработке деталей из некруглых заготовок, например,
из шестигранного материала, на форме обработанной детали
могут отразиться деформации скручивания.
Изменение твердости материала в различных точках заго-
товки можно рассматривать как изменение толщины слоя сни-
2. Обтачивание цилиндрических поверхностей в центрах 31
маемого металла. Если коэффициент С°ру соответствует нор-
мальной твердости материала, а СРу—твердости в данной точ-
ке, то влияние отклонения твердости последней от нормальной
твердости можно рассматривать как влияние дополнительного-
слоя металла, толщина которого равняется
СРУ
где z — припуск на обработку.
Д. Неточности установки резца
При обтачивании цилиндрических поверхностей неточности
установки резца отражаются лишь на точности размеров де-
тали, но не вызывают искажений геометрической формы. Число-
вые значения неточности установки резца могут быть опреде-
лены экспериментально многократной установкой супорта на
заданную глубину резания по лимбу и одновременным фикси-
рованием действительного перемещения супорта при помощи-
измерительного инструмента (в частности миниметра).
Результаты подобных опытов показали, что величина рас-
сматриваемой неточности колеблется в довольно значительных
пределах ’. Для станков с ценой деления на лимбе 0,02 мм,
находящихся в удовлетворительном состоянии, среднее квадра-
тическое отклонение, характеризующее неточность установки
резца, составляет примерно 1,5 р., а для точных станков с ценой
деления на лимбе 0,01 мм — меньше 1 р.
Таким образом, если принять предельное отклонение равным-
утроенному среднему квадратическому, то неточность установки
резца может вызвать отклонение по радиусу детали соответ-
ственно в пределах ±0,045 мм и ±0,003 мм.
Е. Прогиб и износ резца
Величина прогиба резца может быть определена по фор-
муле
где /Р— расстояние от топки закрепления! резца др его вершины.
Для проходных резцов величина Yp не .превышает 0,2 мм.
Так как прогиб резца происходит в вертикальной плоскости,
он весьма незначительно отражается на диаметре детали. На
1 Скраган В. А. Тонкая обточка в серийном машиностроении, Маш-
гиз, 1947.
chipmaker.ru
32
Гл. I. Обработка на токарных станках
геометрическую форму детали влияют лишь колебания прогиба
'вследствие неравномерности припуска и неоднородности мате-
риала. Практически влиянием прогиба резца на точность обра-
ботки можно пренебречь.
В тех случаях, когда размер обрабатываемой детали полу-
чается путем установки на стружку, на точности обработки от-
ражается лишь износ резца по задней грани, происходящий
в процессе обработки одной детали.
Рассмотрим, как влияет износ резца на форму детали.
Если допустить, что износ резца пропорционален машинному
времени, то приращение по радиусу детали в конце ее обра-
ботки равно:
^=-^Тм, (1-22)
где hr— радиальный износ резца;
Т — стойкость резца в мин.;
Тм— машинное время в мин.
Подставляя
У ___ I __ Ir.d
м ~ nS~ lOOOi-S ’
получим
hr Ir.d
hr =—r—---------------------------------.
Т lOOOi-S
Принимая йг=50р. и Т = 60',
. 50 litd , г. о Id
№=------------= 2,62 • 10~3 — .
60 lOOOt'S vS
При обтачивании на настроенных станках износ резца вы-
зывает дополнительно рассеивание размеров.
3. ОБТАЧИВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
В ПАТРОНЕ
Метод обтачивания цилиндрических поверхностей в патроне
•общеизвестен, поэтому и в данном случае основное внимание
уделим вопросам точности обработки.
А. Неточности траектории вершины резца
Погрешности обработки при обтачивании в патроне, вызы-
ваемые непрямолинейностью траектории, вершины резца и ее
перекосом по отношению к оси вращения, по характеру не от-
личаются от аналогичных погрешностей при обтачивании в цен-
трах. Разница заключается в том, что при обтачивании в па-
3. Обтачизание цилиндрических поверхностей в патроне
33
троне осью вращения является ось вращения шпинделя и ко-
нусность детали вызывается перекосом направляющих по отно-
шению к оси шпинделя в горизонтальной плоскости.
Согласно ГОСТ 1969—43 для токарных станков повышенной
точности допускается отклонение от параллельности оси шпин-
деля по отношению к направлению, движения каретки в преде-
лах 0,007 мм на длине 200 мм.
В приборостроении длина детали, закрепляемой в патроне,
обычно не превышает 100 мм. При этих условиях максимальная
разность в Диаметрах обточенных поверхностей, вызываемая
указанной неточностью станка, составляет 0,007 мм.
Б. Биение обрабатываемой детали
Биение обрабатываемой детали непосредственно, не вызы-
вает искажений ее формы в результате обработки. Косвенное
влияние биения на точность детали сказывается в изменении
усилия резания и, следовательно, в соответствующих деформа-
циях.
Особое значение биение детали приобретает в тех случаях,
когда требуется выдержать соосность между обрабатываемой
поверхностью и поверхностью, полученной ранее и используемой
в качестве установочной базы.
Биение обрабатываемой детали вызывается биением шейки
шпинделя |(или оси конического отверстия), неточностями по-
садки патрона относительно шпинделя и недостатками самого
патрона.
Согласно нормам точности станков радиальное биение цен-
трирующей шейки шпинделя передней бабки, а также биение
оси конического отверстия шпинделя допускается в пределах
0,01 мм.
В отношении точности обработки, достигаемой при примене-
нии различных типов патронов, можно сделать следующие основ-
ные указания.
Обычный трехкулачковый патрон не обеспечивает точного
центрирования детали прежде всего по принципу своего дей-
ствия *. Хотя эта погрешность и весьма незначительна, но в
особо ответственных случаях с нею приходится считаться.
Более существенное значение имеет то обстоятельство, что
радиусы кривизны на различных участках спирали различны.
Поэтому начальное касание между зубьями кулачков и улиткой
происходит по линии, а не по площадкам, что обусловливает
высокие удельные давления. Так как обычно улитка подвергает-
ся улучшению, обеспечивающему невысокую твердость поверх-
ности, то патрон быстро теряет начальную точность и требует
1 Мюллер О. М., Приспособления для холодной обработки деталей.
chipmaker.ru
34 Гл. I. Обработка на токарных станках
частой проверки и подшлифовки кулачков. Кроме того, при нор-
мальном выполнении патрона механизм его недостаточно за-
щищен от засорения.
Согласно ГОСТ В-1654-42 биение оправки, зажатой в трех-
кулачковом патроне, допускается в пределах 0,14-0,15 мм, т. е.
в 10—15 раз больше биения центрирующей шейки шпинделя.
Таким образом можно утверждать, что эти патроны не следует
Фиг. 16.
Фиг. 17.
Фиг. 18.
Цанговые патроны.
применять, когда требуется точно выдержать (в пределах сотых
миллиметра) соосность между обрабатываемыми поверхностями
и поверхностью, ранее обработанной и используемой в качестве
установочной базы.
Значительно более благоприятные результаты в отношении
точности центрирования достигаются при применении цанговых
патронов. Следует, однако, отметить, что цанговые патроны,
аналогичные показанному на фиг. 16, не обеспечивают необхо-
димой точности, так как гайка не центрируется, а шлицованная
часть патрона не может обеспечить надежного центрирования.
Конструкция, изображенная на фиг. 17, лучше, так как здесь
гайка имеет направление по цилиндрической поверхности.
При применении цанговых патронов по схеме, приведенной
на фиг. 18, точность центрирования зависит: 1) от точности при-
гонки гайки А к цилиндрической направляющей шпинделя (по
диаметру D); 2) от точности пригонки наружной цилиндри-
3. Обтачивание цилиндрических поверхностей в патроне 35
ческой поверхности цанги (диаметром d) к отверстию в шпин-
деле; 3) от степени соосности цилиндрической поверхности гай-
ки А (диаметра D) и ее конической поверхности; 4) от степени
соосности конусной поверхности цанги, ее отверстия и цилиндри-
ческой поверхности (диаметра d).
При точном выполнении цанговых патронов биение зажатой
детали составляет 0,02 мм.
Как показал опыт одного из оптико-механических заводов,
наиболее благоприятные результаты в отношении отсутствия
биения детали достигаются при замене обычных стальных цанг
цангами из серого чугуна, растачиваемыми на месте.
В. Деформации под действием усилий резания
Рассматривая выступающий из патрона конец детали как
балку, заделанную у одного конца, можно считать, что макси-
мальный прогиб под действием радиальной составляющей уси-
лия резания, а следовательно, и соответ-
ствующее приращение по радиусу дета-
ли равно:
д'г = _У—
ЗЕ/
т. е. в 16 раз больше, чем при обтачива-
нии_в Центрах. ’ Фиг. 19. Искажение фор-
Непосредственно у патрона Д'г=0. мы д ,тали> зажатой
Следовательно, деформации вызовут ис- в патроне, под действи-
кажение формы детали, показанные (ут- ем усилий резания,
рированно) на фиг. 19.
Допустим, что требуется обточить деталь из стали 20 диа-
метром 25 мм и длиной 120 мм при глубине резания £=3,0 мм
и подаче 5=0,4 мм/об.
Принимая Ср у =72 кг!'мм2, находим, что, если не учитывать
изменения глубины резания вследствие деформаций, то Ру=
=72,3-0,4 °-75=86,4 кг.
Соответствующий прогиб
86-4'123- =0,13
3-2- 106-1,92
ММ.
Действительный прогиб., как указано на стр. 29, будет мень-
ше. При
_-С=®^ = 0,43,
t 3,0
а =-------= 0,7 мм.
1+0,43 ’
36 Гл. I. Обработка на токарных станках
Следовательно, действительный прогиб
/д =0,7-0,13 = 0,091 мм.
Получающаяся в результате этого прогиба разность диамет-
ров у переднего и заднего концов детали составляет
ДЙ=2«0,091 =0,182 мм.
Кроме прогиба детали, усилия резания вызывают также по-
ворот шпинделя. Обозначим /0 расстояние между опорами
шпинделя; I — длина обрабатываемой детали.
Угол в, на которой повернется шпиндель, можно опреде-
лить из следующих соображений1. Если у правого конца шпин-
деля приложить усилие Ру, то под действием момента Ру 10
шпиндель повернется на угол б0 (фиг. 20), который определит-
ся из уравнения
где /ш — жесткость переднего конца шпинделя.
Под действием момента Ру(10-\-х) шпиндель повернется
(фиг. 21) на угол
И__О 4)+.Х _Ру Iq+X
° —°о—; — -----
‘0 /ш ‘о
Приращение по радиусу
Д"г = 6 (/0 + х) = %- /АН-V.
Очевидно, '/ш °
(1 —24)
1 Тил лес С. А., Точность
(МВТУ, 1946).
токарной обработки. Диссертация
3. Обтачивание цилиндрических поверхностей в патроне 37
Искажение формы детали
Д"гтах-Д"гт|п==^ [(1 +а)1 2-1] = (2-фа). (1-27)
Jiu /ш
Полученные зависимости справедливы при условии, что де-
таль абсолютно жестко закреплена в патроне. В действительно-
сти же вследствие упругости закрепления деталь несколько пе-
реместится и повернется.
Г. Точность продольных размеров
Кроме погрешностей, зависящих от точности доведения су-
порта до упора, а при автоматических остановах — от конструк-
ции последних ', необходимо учесть, что при зажатии детали в
кулачковом патроне происходит ее осевое смещение — выжима-
ние. Согласно исследованиям А. А. Маталина2 соответствую-
щая погрешность составляет при применении прецизионных трех-
кулачковых патронов ГОМЗ 0,04-=-0,07 мм и нормальных трех-
кулачковых патронов 0,05-4-0,1 мм.
При применении цанговых патронов в момент затяжки цан-
ги имеют место продольные перемещения как цанги, так и дета-
ли (вследствие трения). Величина этих перемещений зависит от
диаметра детали. Поэтому при закреплении детали согласно
схеме, показанной на фиг. 22 (где цанга перемещается по
стрелке X), точность продольного размера зависит от допуска по
наружному диаметру.
При применении цангового патрона, показанного на фиг. 23,
происходит выталкивание цанги с деталью. Если требуется вы-
держать продольные размеры, то эти патроны следует применять
лишь при изготовлении деталей из прутка, когда выдвижение
последнего ограничивается упором.
Если требуется обеспечить точные продольные размеры, нуж-
но применить либо патрон, устроенный по схеме фиг. 24 (где
цанга в продольном направлении не двигается, а по стрелке S
перемещается труба /), либо патрон с неподвижными упорами,
не связанными с цангой (фиг. 25), либо упор, пропускаемый
сквозь шпиндель станка.
Кроме рассмотренных причин, влияющих на точность про-
дольных размеров детали, необходимо учесть, что при зажатии
в цанговых патронах происходят осевые смещения детали, вы-
зываемые случайными причинами — выжимание детали из цан-
ги в момент ее зажатия, отход детали от торца гильзы вслед-
1 В современных конструкциях падающих червяков можно достигнуть
точности остановки 0,01—0,02 мм.
! М ат а л ин А. А,, Конструкторские и технологические базы!,' !Маш-
гиз, 1947.
chipmaker.ru
Гл. I. Обработка_на токарных станках
38
ствие некоторого перекоса детали при незажатой цанге, недове-
дение рабочим торца детали до упорного торца цанги и т. п.
Влияние указанных причин на точность обработки было
исследовано А. А. Маталиным экспериментальным путем. Для
этого деталь много раз вставляли в цангу (фиг. 26) и каждый
Фиг. 25.
Фиг. 22—26. Схемы цанговых патронов
раз после ее зажатия снимались показания индикатора. На
основании этих исследований А. А. Маталин полагает, что ве-
личина возможной неточности обработки при диаметрах деталей
до 5 мм составляет 0,024-0,04 мм, при диаметрах более 5 и до
15 мм — 0,0354-0,07 мм и более 15 до 30 мм — 0,045-4-0,09 мм.
Осевые смещения детали в момент зажатия, а следователь-
но, и соответствующие неточности в продольных размерах мож-
но значительно уменьшить, если создать специальные пружин-
ные устройства, обеспечивающие равномерный прижим детали
к упору.
4. Обтачивание на оправках
39
4. ОБТАЧИВАНИЕ НА ОПРАВКАХ
Детали с отверстием, по отношению к которому нужно вы-
держать положение обтачиваемой поверхности, устанавливают-
ся на оправках. Для обработки коротких деталей применяются
оправки, которые имеют либо конический хвост, вставляемый в
отверстие шпинделя, либо нарезанную часть, навинчивающуюся
на резьбу шпинделя. Длинные детали закрепляются на оправ-
ках, устанавливаемых в центрах станка. Такие же оправки при-
меняются для одновременной установки нескольких деталей.
Детали с необработанными отверстиями больших диаметров
устанавливаются на раздвижных оправках (фиг. 27). При при-
Фиг. 27. Раздвижная оправка. Фиг. 28.
менении этих оправок точность центрирования зависит от точ-
ности формы отверстия детали и точности изготовления оправки.
Рассмотрим, как влияет на точность центрирования местная
неточность формы отверстия детали в случае применения раз-
движной оправки с сухарями, расположенными под углом 120°.
На фиг. 28 сплошными линиями схематически показано по-
ложение сухарей для того случая, когда отверстие детали пред-
ставляет собой идеальную окружность с радиусом г.
При наличии местной неровности высотой дг, попадающей
под один из сухарей, центр оправки в поперечном сечении сме-
стится по отношению к центру отверстия О и займет положе-
ние О'.
Величину эксцентриситета можно определить из следующих
расчетов:
г' = е-|-г—Дг; (1—28)
е2 —2е/cos 120° + г'2 = г2 (из треугольника С'ОО')>
а так как
cos 120°= — sin 30°= ——,
2
chipmaker.ru
Гл. /. Обработка на токарных станках
40
ТО
е2 + г'2 + ег' = г*. (1 — 29)
Решая уравнения (1—28) и (1—29) совместно, находим
е2 + е2 -}- г2 Дг2 + 2ег—2еДг — 2гдг ч е2 + ег—е Ьг= г2;
Зе2+ (Зг—ЗДг) е — 2гДг + Дг2 = 0.
Отсюда
- 3 (г - Дг) ± V 9 (л — Дг)2 - 12 (Дл2 - 2лДл)
~ 6 ““
=y(|Z г2 + -|'гдг~-удг2~г+дг)‘ (1-30)
Раскладывая выражение под корнем в ряд и ограничиваясь
лишь первым членом разложения, находим
, . 2 . 1 д , , 1 Дг Дг2
Г2 ------ГДГ------ ДГ2 =5 г 1 Ч---------------
3 3 ( 3 г 6 г2
, 1 . 1 Д'*
<=гЧ-----Дг---------.
3 6 г
Подставив это выражение в уравнение (1—30), получим
2 , 1 Дг2
е = — Дг----------
3 12 г
(1-31)
Второй член правой части уравнения (1—31) весьма незна-
чителен. Поэтому при практических расчетах можно полагать,
что в случае применения
раздвижных оправок ме-
стная неточность формы
отверстия детали порож-
дает эксцентриситет, рав-
ный 2/3 от величины этой
неточности.
Если отверстие вы-
полнено с допуском до
0,5 мм, следует пользо-
ваться оправками цанго-
вого типа. Цанга разжи-
мается при помощи кону-
са, который либо ввинчи-
вается в тело оправки
(фиг. 29), либо затяги-
Фиг. 29.
Деталь
Фиг. 30.
вается посредством тяги, проходящей сквозь шпиндель станка
(фиг. 30). При небольших усилиях резания можно применять
оправки, у которых конус затягивается пружиной.
4. Обтачивание на оправках
41
Если деталь имеет торец, перпендикулярный оси отверстия,
можно применять оправку с заплечиком (фиг. 31). В этом слу-
чае максимальную величину эксцентриситета еШах между об-
точенной поверхностью и отверстием (в поперечном сечении)
можно определить по следующей формуле:
е , (1 -32)
in** А 2 ' '
ГД в 2\nin минимальный зазор, необходимый для того, чтобы
надеть деталь на оправку;
Sa —допуск по диаметру оправки;
—допуск по диаметру отверстия.
Фиг. 31. Оправка
с заплечиком.
Фиг. 32. Оправка
с заплечиком.
Если оправка изготовляется по 1-му классу точности, то при
минимальном зазоре между оправкой и деталью, соответствую-
щем посадке движения, максимальный эксцентриситет в зави-
симости от диаметра отверстия детали и класса точности мож-
но определить из табл. 1.
Таблица 1
Номинальные диаметры, мм Величина максимального эксцентриситета (в мм) при диаметре отверстия
по 2-му классу точности по 3-му классу точности
Более 3 до 6 0,011 0,017
6-10 0,014 0,021
10—18 0,017 0,025
В тех случаях, когда предыдущая обработка детали не обе-
спечивает перпендикулярности оси отверстия по отношению к
торцу, которым она прижимается к заплечику оправки, нужно
применять оправки, изображенные на фиг. 32. Следует учесть,
что в этом случае может иметь место не только эксцентриситет
Гл. I. Обработка на токарных станках
Обрабатываемая
Фиг. 33. Оправка с нераз-
резанной втулкой.
обрабатываемой поверхности по отношению к оси отверстия, но
« ее перекос поверхности, характеризуемый углом а, причем
„ гтах 2gmax
g I I ’
Че / — длина детали, а етах можно взять из табл. 1.
Очевидно, что при прочих равных условиях чем меньше дли-
на детали, тем больше перекос.
В тех случаях, когда деталь имеет отверстие, обработанное
по 1-му классу точности, и требуется весьма точно обеспечить
соосность между отверстием детали и обрабатываемой поверх-
ностью, применяются цельные цилинд-
рические или слегка конусные оправ-
ки, на которых деталь удерживается
лишь усилием трения. Деталь насажи-
вается на оправку и снимается с нее
при помощи пресса, на что затрачи-
чивается много времени. Поэтому
оправки указанного типа наиболее
пригодны для индивидуального произ-
водства. Однако в тех случаях, когда
требуется обеспечить наивысшую сте-
пень соосности отверстия и обрабаты-
ваемой поверхности, приходится применять подобные оправки
и в производствах серийного типа.
Существенным недостаткам рассматриваемых опр'авок яв-
ляется также то, что при их применении положение детали в
продольном направлении делается неопределенным, что лишает
возможности использовать метод автоматического получения
продольных размеров.
Указанный недостаток, а также потери времени на насажи-
вание и снятие оправки под прессом исключаются при приме-
нении оправок с неразрезанной втулкой (фиг. 33). Здесь деталь
зажимается за счет упругих деформаций втулки. Разжатие по-
следней может производиться также гидравлически.
Для того чтобы выяснить, в каких случаях указанные оправ-
ки могут заменить цельные цилиндрические оправки, нужно про-
вести сопоставление обоих типов оправок в отношении точности
центрирования. Можно предполагать, что оправки с неразрезан-
ной втулкой займут промежуточное положение между цельны-
ми цилиндрическими и цанговыми оправками.
5. ОБТАЧИВАНИЕ ТОНКИХ ДИСКОВ
При обтачивании тонких дисков в ряде случаев вызывает
затруднения установка дисков на станке. Для предотвращения
деформаций детали под действием зажимного усилия приходит-
____5. Обтачивание тонких дисков
43
ся прибегать к особым способам установки, которые отличаются
от рассмотренных выше.
На фиг. 34 изображено зажимное приспособление для обта-
чивания внешней поверхности отлитых под давлением дисков
наружным диаметром 62 мм и толщиной 1,5 мм с отверстием
диаметром 16 мм. Приспособление состоит из фланца 1, кони-
ческий хвост 2 которого вставляется в отверстие шпинделя зад-
ней бабки токарного станка. Кольцо 3 тарельчатой формы при-
винчивается к фланцу 1 при помощи четырех зажимных винтов
4. В осевое отверстие кольца 3 вставляется втулка 5, имеющая
заплечик 6. Втулка устанавливается при помощи гайки 7 и
Фиг. 34. Зажатие тонкостенного диска.
шайб. На передний конец втулки 5, представляющей собой цап-
фу 8, насаживается обрабатываемая деталь 9. Для облегчения
насаживания детали на цапфу 8 на ней имеется скос. Цапфа 8
вставляется в отверстие оправки 10, конический хвостовик кото-
рой вставляется в коническое отверстие шпинделя 11 передней
бабки станка.
Шпиндель приводит во вращение обрабатываемую деталь 9,
зажатую между втулкой 5 и оправкой 10. Втулка может вра-
щаться независимо от шпинделя задней бабки; она монтирована
на упорных шарикоподшипниках 12, воспринимающих осевые
усилия. Шарикоподшипники предохранены от грязи защитным
кожухом 13, изготовленным из стальной трубы. По окончании
обработки задняя бабка отводится и втулка 5, а вместе с ней
деталь 9 отходит от оправки 10.
Для закрепления стальных деталей можно применять патро-
ны и планшайбы электромагнитные или ас постоянными магни-
тами.
Особые затруднения возникают в тех случаях, когда тре-
буется весьма точно выдержать взаимное расположение торце-
вых и цилиндрических поверхностей'деталей из бронзы, латуни,
алюминия, фибры и т. п. Одна из таких деталей показана на
фиг. 35. Для обеспечения требуемой концентричности отверстия
1 с наружной поверхностью 2 и перпендикулярности к их оси
chipmaker.ru
44_______ Гл. I. Обработка на токарных станках
торца 3 необходимо все эти поверхности обрабатывать с одной
установки.
Одно время в точном приборостроении эту задачу решали,
наклеивая деталь на точную планшайбу воском или канифолью.
Разумеется, этот кустарный метод не подходит для серийного
производства.
Более рациональным является крепление при помощи ваку-
умных патронов, в которых обрабатываемые детали удержива-
ются давлением атмосферного воздуха. Эти патроны имеют осо-
бые камеры, в которых создается ва-
куум путем отсоса воздуха вакуумны-
ми насосами. Вследствие этого давле-
ние атмосферного воздуха воздей-
ствует на переднюю часть обрабаты-
ваемой детали, задняя часть которой
обращена к вакуумной камере.
Один из таких патронов показан на фиг. 36. Обрабатывае-
мые детали центрируются штифтами: 1 и упираются в резино-
вую прокладку 2 толщиной 0,5 см. Воздух отсасывается через
отверстие шпинделя и два канала 3 и 4. Диаметральный ка-
нал 5 и другие отверстия закрыты пробками для преграждения
доступа воздуха.
Сила, с которой давление атмосферного воздуха удерживает
деталь, зависит от размеров поверхности детали, воспринимаю-
щей давление, и от степени разрежения в вакуумной камере.
При абсолютном вакууме (теоретический случай) обрабатывае-
мая деталь удерживается давлением 1 кг на 1 см2 поверхности
(давление атмосферы). После закрепления детали и во время
ее обработки вакуумнасос должен только поддерживать достиг-
нутый вакуум и работа его может быть прекращена на некото-
рое время.
.Для освобождения детали достаточно переключить вакуум-
ную камеру патрона для доступа в нее воздуха. При закрепле-
нии детали вакуумную камеру патрона соединяют с вакуумнасо-
сом; при откреплении детали камеру разобщают с вакуумнасо-
сом, открывая свободный доступ атмосферному воздуху.
6. Обтачивание эксцентричных поверхностей 45
Вакуумнасос легко и быстро переключается при помощи кла-
пана, включенного в вакуумный трубопровод. Вакуумнасос мо-
жет быть групповым, с одной общей магистралью, обслуживаю-
щей несколько станков, или индивидуальным.
6. ОБТАЧИВАНИЕ ЭКСЦЕНТРИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Основным вопросом при обтачивании эксцентричных поверх-
ностей является вопрос об установке детали. В зависимости от
конфигурации и размеров деталей применяются различные спо-
собы установки.
При обработке валика (фиг.
37) на каждом торце делают два
центровых отверстия. Установив
валик на одну пару центровых
отверстий, обрабатывают сначала
поверхность 2, после чего деталь
переставляют и обрабатывают
цапфы 1.
Фиг. 38.
Фиг. 37.
Для деталей, зажимаемых в патронах, наиболее простой спо-
соб получения эксцентриситета заключается в следующем. Под
один из кулачков обыкновенного трехкулачкового патрона под-
кладывается прокладка определенной толщины, благодаря чему
центр окружности поперечного сечения детали перемещается из
точки О в точку Af (фиг. 38).
Толщину А прокладки, необходимую для создания требуе-
мого эксцентриситета, можно определить путем следующих
расчетов *:
A=R + e—r. (1—33)
Из прямоугольного треугольника КОМ находим
KM2 = R2-[^, (1-34)
а из треугольника KNM
КМ2 = г2-(-^—е\2. (1—35)
1 И е с с е н Р. А.,
мент», 1947, № 12.
Обработка эксцентричных деталей «Станки и инстру-
chipmaker.ru
Гл. I. Обработка на токарных станках
46
Следовательно,
Определяя из этого уравнения R и подставляя полученное
значение в уравнение (1—33), находим
А = 1,5е —г +
г2 —— е2.
4
(1-36)
Разлагая выражение под корнем
мя членами ряда, получим
в ряд и ограничиваясь дву-
откуда
Л = 1,5е/1+—),
\ 2d/
(1-37)
где d — диаметр поверхности, по которой деталь зажимается в
патроне.
Точность эксцентриситета, получаемого при данном методе
установки детали, зависит от точности толщины прокладки
(размер Л) и допуска по диаметру d.
О влиянии допуска на толщину прокладки можно судить на
основании следующих расчетов:
ЙЛ 1 к । 1.5-2 Че/-., е \
— =1,5+ —-----е= 1,5 1 Н--.
бе ' 2d \ d)
(1-38)
Следовательно, зависимость между отклонениями по разме-
ру А и эксцентриситету е можно представить в таком виде:
ДЛ = 1,5/1+ — 1 Де
\ d I
или
(1-39)
Для того чтобы выяснить влияние допуска по диаметру d
к дА
детали, найдем сначала частную производную — :
dd
дА 1,5 , 1
— =-------— е~ —.
dd 2 d2
(1-40)
6. Обтачивание эксцентричных поверхностей
В результате деления выражения (1—38) на выражение
(1—40) получим
дА дА де 1,5 1 1
.— ; — =. — _---------е2-----------------=
dd де да 2 а- ( е \
е* _ К2
2d(rf+e) ~ 2(1+К) ’
где К= -
Следовательно, отклонение по диаметру d, равное kd, вызы-
вает по эксцентриситету отклонение, равное
2(1+К)
(1-41)
В производствах мелкосерийного типа нужно иметь такие
приспособления, из которых каждое можно применить для по-
лучения деталей с различны-
ми эксцентриситетами. В осно-
ву подобных приспособлений
можно положить планшайбу с
радиальным пазом и ползун,
который может устанавливать-
ся на требуемом расстоянии
от оси вращения. Обрабаты-
ваемая деталь закрепляется в
ползуне.
Иной принцип показан схе-
матически на фиг. 39. Деталь,
Фиг. 39.
у которой нужно проточить наружную поверхность эксцентрично
по отношению к ранее обработанному отверстию, центрируется
при помощи пальца 1 и закрепляется на поворотной части 2;
хвост 3 поворотной части входит в отверстие планшайбы, навин-
ченной на шпиндель станка. Ось этого отверстия находится на
расстоянии ег от оси вращения шпинделя. В свою очередь ось
пальца 1 расположена эксцентрично по отношению к оси хвоста
3; обозначим этот эксцентриситет через е2.
Если поворотную часть 2 закрепить на планшайбе в поло-
жении, показанном на фиг. 39, эксцентриситет между отверстием
детали и ее наружной поверхностью будет равен
бгл in ^2*
(1-42)
Если часть 2 повернуть на 180р, получим

(1—43)
chipmaker.ru
48
Гл. I. Обработка на токарных станках
Поворачивая часть 2 на угол у и закрепляя ее в этом по-
ложении, можно получить любой промежуточный эксцентриси-
тет между отверстием детали и ее наружной цилиндрической
поверхностью: __________________
e=Vel + el—2eleicos~(. (1—44)
Например, если требуется сконструировать приспособление
для обработки деталей с эксцентриситетами в пределах от 2 до
5 мм, то соответствующие значения ег и е, определятся из урав-
нений:
et—е.,=2 мм; е1+е2=5 мм;
^=3,5 мм; е2==1,5 мм.
О точности, получаемой при применении приспособлений,
основанных на указанном принципе, можно судить, взяв полный
дифференциал от выражения (1—44), в результате чего получим
д е (<?i — е2 cos 7) ДС1+(е2 — <Т cos 7) Д^+е^ sin 7Д7 ц _
j/~ е^+е^ — cos 7
В производствах крупносерийного и массового типов следует
применять специальные патроны с постоянными эксцентриси-
тетами.
Фиг. 40. Патрон для обтачивания эксцентрич-
ных поверхностей.
На фиг. 40 показан зажимной патрон для установки валика
при обтачивании эксцентричной части 1. Ось зажимной цанги
расположена эксцентрично по отношению к оси шпинделя. Па-
трон укреплен на переходной планшайбе, которая отделывается
начисто после установки на станок. Весь зажимной механизм
полностью закрыт, что предохраняет его от грязи и стружек.
7. Обтачивание конических поверхностей
49
Для зажатия детали поворачивают рукоятку 2, что заставляет
перемещаться в продольном направлении втулку 3. При осво-
бождении детали втулка 3 под действием пружины передвигает-
ся вперед.
7. ОБТАЧИВАНИЕ КОНИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Обтачивание конических поверхностей выполняется обычно
остроконечным резцом ’ либо поворотом верхних салазок супор-
та, либо поперечным смещением задней бабки, либо при помо-
щи копировальной линейки.
Первый способ пригоден лишь для обта-
чивания коротких конусов (когда самоход не
требуется).
Недостатком второго способа является не-
правильное срабатывание центровых отвер-
стий, что вызывает отступления от соосности
участков, обработанных при различных уста-
новках. Этот способ следует применять лишь
при обтачивании пологих конусов.
Последний способ наиболее совершенен.
При обтачивании конических поверхностей
остроконечным резцом неточность установки
резца по отношению к центровой линии вызы-
вает искажение геометрической формы дета-
ли: вместо конуса получается гиперболоид.
Допустим, что направление перемещения
резца составляет угол 0 с осью вращения, а
вершина резца смещена от оси вращения в
вертикальном направлении на Д/г (фиг. 41).
Очевидно,
ДЛ1 2 + г2 = г2; (1—46)
Фиг. 41.

(1-47)
Подставляя значение гк из уравнения (1—47) в уравнение
(1 — 46), получим
AA2+_y2tg2p = r2;
—у2 tg2 р = Д/г2;
Дй2 Дй2 ctg2 р
(1-48)
1 Обтачивание конусов методом поперечной подачи применяется преиму-
щественно при работе на автоматах и револьверных станках (см. ниже).
chipmaker.ru
Гл. 1. Обработка на токарных станках
50
Полученное уравнение представляет собой уравнение гипер-
болы с осями Д/г и Д/г ctg р.
При наличии вертикального смещения вершины резца Д/г в
сечении, находящемся на расстоянии у от вершины конуса, по-
грешность обработки по радиусу
Дг=]/ A/t2+_y2tg2 р—у tgp.
Эту погрешность можно уменьшить, подвинув резец вперед
(пунктир на фиг. 41).
В ряде случаев при обтачивании конических участков наи-
более важно получение прямолинейной образующей. Отступле-
Фиг. 42.
ние от прямолинейности, характери-
зуемое максимальной стрелой выгну-
тости, можно определить при помощи
следующих расчетов (фиг. 42).
Уравнение гиперболы (в общем,
виде)
у2 — 1
a2 Ъ2 ~
Уравнение прямой, проходящей че-
рез точки А и В,
y=cx+d.
Проведем к гиперболе касатель-
ную, параллельную прямой АВ. Тан-
генс утла наклона этой касательной
dy Ь2 х
dx а2 у
Решая это уравнение совместно с уравнением гиперболы, на-
ходим координаты точки N:
са2
Хо = ;
У сга^ — fes
______№
У° У с2а2 — Ь2
Максимальная стрела прогиба равна расстоянию от точки N
до прямой АВ. Это расстояние, как известно, можно опреде-
лить, если подставить координаты данной точки в левую часть
нормального уравнения прямой.
Для приведения уравнения прямой АВ к нормальному виду
умножим его на нормирующий множитёль ——-у- —.
8. Обтачивание фасонных поверхностей 51
Уравнение прямой АВ в нормальном виде имеет такой вид:
сх[ у d = 0
]/сг+1 ]/с2+1 ]/с2+1
Подставляя в левую часть этого уравнения значения коор-
динат точки N, получим стрелу вогнутости:
1/ С2«2 - Ь2 - d
п =----------------.
/с2+1
В нашем случае полуоси гиперболы соответственно равны
дй и Д/z-ctg Р, а угловой коэффициент
I
С —-----
гг — Д/г
И
гг - Ыг
Зная требования, предъявляемые к детали в отношении пря-
молинейности, можно установить допустимую погрешность уста-
новки резца по высоте.
8. ОБТАЧИВАНИЕ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Обтачивание поверхностей, имеющих форму тела вращения
с непрямолинейной образующей, можно выполнить следующими
основными способами:
1) одновременной подачей остроконечного резца в продоль-
ном и поперечном направлениях вручную;
2) поперечной подачей фасонного резца;
3) подачей остроконечного резца по копиру.
Способ одновременной подачи остроконечного резца в про-
дольном и поперечном направлениях вручную малопроизводи-
телен и доступен лишь рабочему высокой квалификации, вслед-
ствие чего он применяется только в индивидуальном производ-
стве.
Обтачивание фасонных поверхностей путем поперечной по-
дачи фасонного резца применяется преимущественно при обра-
ботке на револьверных станках и автоматах.
Схема обтачивания по копиру показана на фиг. 43. Салаз-
ки 1 могут перемещаться по супорту в поперечном направле-
нии. С салазками связан ролик 2, который под действием груза
(пружины, пневматики или гидравлики) прижимается к копи-
ру 3. Супорт 4 получает продольную подачу от руки или от
chipmaker.ru
52
Гл. I. Обработка на токарных станках
самохода. Так как обработка по копиру редко применяется в
приборостроении, этот способ более подробно не рассма-
тривается.
Частным случаем поверхностей, имеющих форму тела вра-
щения с непрямолинейной образующей, являются поверхности
сферической формы, которые можно получить любым из ука-
занных способов, в частности,
обработкой по копиру. Однако
наиболее пригодным следует
считать способ, при котором
вершина резца посредством
соответствующего механизма
описывает в горизонтальной
плоскости окружность требуе-
мого радиуса.
Фиг. 44. Супорт для обтачивания
сферических поверхностей.
Фиг. 43. Схема обтачивания по ко-
пиру.
На фиг. 44 изображен супорт, устанавливаемый на токарном
станке и предназначенный для обработки сферических поверх-
ностей диаметром до 50 мм. Супорт состоит из трех основных
частей: основания 1, поворотной части 2 и стойки 3. К поворот-
ной части снизу присоединен сектор, сцепляющийся с червя-
ком 4.
При вращении червяка поворачивается часть 2 вместе со
стойкой 3. Вследствие этого вершина резца, закрепленного в
резцедержателе 5, описывает дугу соответствующего радиуса,
величина которого определяется по делениям, нанесенным на
части 2. В нулевом положении вершина резца должна нахо-
диться на оси поворота части 2.
Закрепив при помощи шаблона резец в надлежащем поло-
жении, передвигают посредством винта 6 стойку 3 до совпаде-
ния индекса с соответствующим делением. Резец регулируют по
высоте вращением винта 7 при помощи головки 8.
8. Обтачивание фасонных поверхностей 53
Фиг. 45. Схема обтачивания по ко-
пиру сферических поверхностей,
гтали заданный копиром про-
Другой категорией фасонных поверхностей, которые можно
получить путем обтачивания, являются поверхности с некруг-
лым контуром поперечного сечения. На фиг. 45 показана схема
обработки подобных поверхностей при помощи вращающегося
копира.
Деталь 1 и копир 3 насажены
на оправку 2, установленную
в центрах токарного станка. К
супорту, имеющему возмож-
ность перемещаться в попереч-
ном направлении, присоеди-
нен кронштейн 4 с роликом 5.
Ролик прижимается к копиру,
а резец — к детали при помо-
щи пружины 6. Вследствие
этого при продольном переме-
щении супорта укрепленный на
нем резец воспроизводит на
фаль.
Недостатком обтачивания по копиру является то, что угол
резания все время меняется. Для устранения этого иногда в
процессе работы заставляют резец непрерывно поворачиваться с
таким расчетом, чтобы угол резания сохранялся постоянным.
Однако это значительно усложняет устройство для обтачивания
по копиру.
Фиг. 46. Схема патрона для обтачивания поверхно-
стей с эллиптическим сечением.
Частным случаем поверхностей с некруглым сечением являет-
ся поверхность с эллиптическим сечением. Такую поверхность
можно обточить по копиру, но в мелкосерийном производстве
более рационально применить обтачивание при помощи так на-
зываемого «эллиптического» патрона (фиг. 46).
Обрабатываемая деталь устанавливается в приспособлении,
закрепленном на ползуне 1, который может свободно переме-
щаться по направляющим планшайбы 2, навинчиваемой на
chipmaker.ru
Гл. Л Обработка на токарных станках
54
шпиндель станка. К ползуну присоединены планки 3. К перед-
ней бабке станка эксцентрично по отношению к оси шпинделя
присоединяется кольцо 4, имеющее плечи, которые дают воз-
можность регулировать величину эксцентриситета.
При вращении шпинделя станка вращается планшайба и
передает вращение ползуну 1, а следовательно, и обрабатывае-
мой детали. Одновременно ползун, а вместе с ним и деталь со-
вершают возвратно-поступательное движение в радиальном на-
правлении.
Кольцо 4
триситет был
устанавливается
равен половине
с таким расчетом, чтобы эксцен-
разности между большой и малой
осями обрабатываемой поверхно-
сти в поперечном сечении.
Докажем, что в поперечном
сечении поверхности, обработан-
ной с применением данного па-
трона, действительно получится
эллипс.
Для этого преобразуем меха-
низм, изображенный на фиг. 46,
как показано на фиг. 47. Здесь
кольцо 4 заменено эксцентриком,
вращающимся вокруг точки О'.
Резец неразрывно связан с эксцентриком, т. е. также вращается
вокруг точки О' и находится от нее на неизменном расстоянии
О'А=а. Ползун с обрабатываемой деталью совершает лишь
возвратно-поступательное движение.
Посмотрим, какую кривую опишет вершина резца на ползу-
не, а следовательно, и на обрабатываемой детали. Возьмем две
системы координат: неподвижную с началом в точке
вижную с началом в точке О. Перемещения точки О
у' равны соответствующим перемещениям ползуна
же оси.
Очевидно, ордината точки А в подвижной системе
у=у'—е sin а,
где е — эксцентриситет.
У2~У'2—%У'е sin а+е2 sin2 я-
С другой стороны,
у'=а sin а,
?/2=а2 sin2 а—2а sin а е sin а + е2 sin2 а= (а—е)2 sin2 а;
о 1 2 1 •
sin- а = 1 — cos'2 а = 1-- ;
а2
/ х2 \
2(| _ _|
\ а2 / ’
О' и под-
вдоль оси
вдоль той
координат
,2
8. Обтачивание фасонных поверхностей
55
При а = 90° (фиг. 48)
Следовательно,
ОМ = Ь = а — е.
y*=b2(l —-Y
\ <22 /
Преобразуя это уравнение, получим
Полученное уравнение есть уравнение эллипса.
Фиг. 49. Схема обтачивания гране-
ных поверхностей.
Точность, получаемая при обтачивании в описанном патро-
не, зависит от точности установки кольца 4 (размер е) и точно-
сти установки резца (размер а).
Погрешность радиуса вектора обработанной детали нара-
стает по линейному закону от большой полуоси к малой. По-
грешность обтачиваемого эллипса по малой полуоси будет всегда
больше, чем по большой полуоси, так как на точность большой
полуоси влияет только погрешность установки резца на размер
а, в то время как на размер е малой полуоси сказывается до-
полнительно погрешность установки эксцентрика на размер экс-
центриситета.
Обтачиванием при помощи вращающегося копира можно
также обработать детали, имекяДие в сечении форму правиль-
ного многоугольника.
Схема устройства для такой обработки показана на фиг. 49.
Здесь ползун 1 имеет возвратно-поступательное движение,
управляемое кулачком 2. Резцедержатель 3 устанавливается в
направляющих ползуна, и его положение может регулиро-
ваться при помощи винта 5. Соотношение между числами обо-
chlpmaker.ru
56 Гл. I. Обработка^ на токарных станках
ротов валика 4 и оправки 6, соединенной со шпинделем, обуслов-
ливается зубчатой передачей (на фиг. 49 не показана).
Для лучшего уяснения принципа работы устройства пред-
положим, что на валик 4 насажен правильный многогранник
(в данном случае шестигранник), а на оправку — заготовка.
Пусть шпиндель делает шесть оборотов за один оборот валика.
В результате обтачивания мы получим кулачок с криволиней-
ным контуром поперечного сечения. Затем установим кулачок
на валик 4, а шестигранник — на оправку и соответственно из-
меним числа оборотов, т. е. сделаем так, чтобы число оборотов
шпинделя было в 6 раз меньше числа оборотов валика 4. Оче-
видно, что при этих условиях вершина резца будет скользить
по сторонам шестигранника.
Если вместо шестигранника на оправку установим заготовку,
то в результате обработки получим шестигранник.
Кулачок, представляющий собой вращающийся копир, дол-
жен быть изготовлен отдельно. Профиль кулачка определяется
при помощи соответствующих расчетов.
9. РАСТАЧИВАНИЕ ОТВЕРСТИЙ
При растачивании отверстий нужно выдерживать:
1) правильность формы и размеров отверстия;
2) положение оси отверстия относительно оси наружной по-
верхности.
Неточности обработки вызываются факторами, связанными
как с установкой детали, так и с самим процессом растачивания.
А. Неточности, связанные с установкой детали
При закреплении в трехкулачковом патроне тонкостенная
деталь (кольцо, втулка) под действием зажимного усилия де-
формируется, в результате чего может произойти существенное
искажение формы обрабатываемого отверстия.
Формула, определяющая величину зажимного усилия, была
выведена Д. Н. Решетовым *. Для нормализованных патронов
зажимное усилие в килограммах (на кулачке) можно предста-
вить в таком виде:
w=kx Q,
где Q — усилие на рукоятке ключа в кг;
/г,— коэффициент, определяемый из табл. 2.
1 Решетов Д. Н„ Расчет и конструирование кулачковых патронов.
Станки и инструмент, 1942, № 4—6.
9. Растачивание отверстий
57
Таблица 2
Диаметр патрона, см 13 16,5 24 32,5 38
Длина рукоятки ключа, см 14 20 25 40 45
Коэффициент 25,6 33,2 38,3 58,5 55,3
О влиянии деформаций при закреплении на точность обра-
ботки можно судить на основании следующего.
Предположим, что деталь закреплена в трехкулачковом па-
троне. Рассмотрим три этапа обработки:
1) кольцо закреплено, но не обработано: под действием за-
жимных усилий кольцо прогнется под кулачками и примет фор-
му, утрированно показанную на фиг. 50;
Фиг. 52.
Фиг. 50.
Фиг. 51.
2) кольцо расточено, но не освобождено от зажима: наруж-
ная поверхность останется без изменений, отверстие же примет
цилиндрическую форму (фиг. 51);
3) кольцо расточено и освобождено от зажима: наружная
поверхность будет цилиндрической, но отверстие исказится и
примет форму, показанную на фиг. 52.
Очевидно, разность между наибольшим и наименьшим ра-
диусами отверстия можно считать равной сумме абсолютных
значений прогибов в точках А и В кольца, находящегося под
действием трех сил.
Задача по определению этих прогибов по предложению авто-
ра была решена доцентом С. И. Блинником *. В соответствии с
окончательными выводами т. Блинника деформация под дей-
ствующей силой равна
j. 0,0135да/?з
Л=°)=-—U - 5°)
’ Точная индустрия, 1936, № 8/9.
chipmaker.ru
58 Гл. I, Обработка на токарных станках
деформация под углом 60°
, — 0,00267w/?3 С1.
/(^60°) =------—------, (1—51)
£/
где w — зажимное усилие на кулачке в кг;
R—средний радиус кольца в с,и;
Е — модуль упругости в кг [см2;
I — момент инерции в см4.
Обозначим: внутренний радиус кольца через RB
наружный „ „ „ R„
толщину стенки „ „ й.
Очевидно, что
Обозначим далее отношение наружного диаметра DH к
внутреннему DR через k.
Очевидно, что
h
+Т
h
2
откуда
h k +1
~ 2 k - I
Подставив в формулы (1—50) и (1—51) полученное выра-
жение для R и обозначив I через — (где о —ширина де-
тали), получим величину прогиба под кулачком
. 0,0202w (А+1)3
/(^>------Eb{k~W
и между кулачками (в точке В, см. фиг. 51)
г 0,004ге> (fe + I)3
/(а=«0’) — pb(k_\^
(1-52)
(1-53)
Искажение формы расточенного отверстия, характеризуемое
разностью между наибольшим и наименьшим радиусами,
, I jr । ®,0242w (k - I)3 ,
Т Ptnax Р min l/“=o| t |/а=60°| . • (1 54)
cb (К — !)
9. Растачивание отверстий
59
Допустим, например, что требуется расточить втулку с раз-
мерами, показанными на фиг. 53. Принимая усилие на рукоят-
ке <2 = 15 кг, находим (согласно табл. 2) усилие на кулачке
w = 25,6Х 15=384 кг.
Искажение формы отверстия
0,0242-384(1,33+1)3 . .,по _ по
у = ----------- -----= 0,008 см = 0,08 мм.
1 2 - 106 - 2(1,33- 1)з ’
Полученная величина искажения формы отверстия для точ-
ной обработки недопустима. Поэтому пользоваться трехкулач-
ковым патроном для закрепления тонкостенных деталей не сле-
Фиг. 53.
Фиг. 54.
дует. Вследствие причин, рассмотренных выше (стр. 33—34),
трехкулачковый патрон непригоден и в тех случаях, когда тре-
буется обеспечить точно соосность обрабатываемого отверстия
с наружной поверхностью.
Для устранения указанных недостатков трехкулачковых па-
тронов и во избежание смятия поверхности, по которой деталь
зажимается в патроне, можно применять незакаленные кулачки,
расточенные по диаметру изделия, или специальные губки. Но
при этом трехкулачковый патрон превращается из универсаль-
ного в специальный.
При закреплении цилиндрических деталей^ двухкулачк^вых
патронах с V-образными губками (фиг.^54) гм<йкно опре^елуть
деформации по следующим формулам-
в точках А
0,006(^/?3 .
Ё1 ~
в точках В
— 0,00539д^?3
Е1
Следует учитывать, что при обработке тонкостенных дета-
лей, деталей с начисто обработанной наружной поверхностью, а
chipmaker.ru
Гл. I. Обработка на токарных станках
60
также когда требуется обеспечить строгую соосность между
растачиваемым отверстием и наружной поверхностью, обычные
кулачковые патроны непригодны и их следует заменять цанго-
выми патронами.
Б. Неточности, связанные с процессом растачивания
Следует различать два 'основных метода растачивания от-
верстий:
1) вращается деталь, подача сообщается резцу (фиг. 55,с);
2) вращается резец, подача сообщается детали (фиг. 55,6).
Обычно ко второму методу прибегают в тех случаях, когда
требуется обработать отверстие в громоздкой детали, установка
которой на вращающейся планшайбе (патроне) затруднительна.
Фиг. 55. Основные схемы растачивания.
Однако между указанными методами имеется также принци-
пиальная разница.
При первом методе (когда вращается деталь) искривление
линии, по которой перемещается вершина резца (вследствие
кривизны направляющих станка), вызывает искажения формы
и размеров отверстия, но не отражается на положении оси от-
верстия. Непараллельность этой линии оси вращения имеет
следствием конусность расточенного отверстия. Поэтому степень
соосности отверстия с наружной поверхностью зависит от того,
насколько точно центрирована последняя по отношению к оси
вращения.
О влиянии упругих деформаций инструмента (скалки) мож-
но судить на основании следующих соображений.
Если ось предварительного отверстия прямолинейна и диа-
метр его постоянен, то прогиб скалки не вызовет искажений
формы отверстия и его оси, а только уменьшит его диаметр.
Если ось предварительного отверстия прямолинейна, но диа-
метр его непостоянен по длине (фиг. 56), то в результате обта-
чивания получится отверстие неправильной формы, но с прямо-
линейной осью. Однако в большинстве случаев ось предвари-
тельного отверстия не прямолинейна.
Допустим, что ось предварительного отверстия криволинейна
(фиг. 57). В сечении I—I след предварительного отверстия пред-
9. Растачивание отверстий
61
ставляет собой окружность, эксцентрично расположенную по
отношению к оси вращения. На основании рассуждений, анало-
гичных приведенным на стр. 28, нетрудно притти к выводу, что
в результате растачивания вследствие упругих деформаций по-
лучится отверстие, эксцентрично расположенное по отношению
Фиг. 56.
к оси вращения, причем эксцентриситет расточенного отверстия
будет функцией от эксцентриситета предварительного отверстия.
Аналогичная картина получится, очевидно, и в сечении II—II,
но величина эксцентриситета предварительного, а следовательно,
и расточенного отверстия будет другая (в данном случае боль-
ше, чем в сечении I—I).
Таким образом расточенное отверстие можно представить се-
бе как совокупность сечений, имеющих эксцентричные окружно-
сти с переменной величиной эксцентриситета.
Геометрическим местом центров отвер-
стий является кривая линия. Следователь-
но, если ось предварительного отверстия
криволинейна, то деформации инструмента
будут иметь следствием криволинейность
оси расточенного отверстия.
При втором методе (когда вращается
резец) искривления линии, по которой пе-
ремещается вершина резца, вызывают со-
ответствующие искривления оси отверстия,
а непараллельность этой линии оси вращения — перекос отвер-
стия по отношению к наружной поверхности (фиг. 58).
Следует также отметить, что в случае непараллельное™ ли-
нии, по которой перемещается резец, по отношению к оси
вращения отверстие получится эллиптическим.
Криволинейность оси предварительного отверстия вследствие
упругих деформаций скалки вызывает криволинейность оси
расточенного отверстия.
В качестве общего заключения можно считать, что первый
метод дает возможность более точно выдержать положение оси,
а второй — форму и размеры отверстия. Оба метода следует
chipmaker.ru
62 Гл. 1. Обработка на токарных станках
применять при обработке коротких деталей. При растачивании
отверстий с большим отношением длины к диаметру могут прои-
зойти недопустимые деформации скалки и вибрации.
В таких случаях для усиления жесткости скалки ей дают
вторую опору.
На фиг. 59 показан метод растачивания, отличающийся от
первого метода тем, что скалка проходит сквозь направляющую
втулку, закрепленную в патроне. Этот метод позволяющий об-
рабатывать более длинные отверстия и снимать большую струж-
Фиг. 60. Схема растачивания с до-
полнительной опорой скалки.
Фиг. 59. Схема растачивания с до-
полнительной опорой скалки.
ку, обеспечивает высокую точность обработки при следующих
условиях:
1) когда ось направляющей втулки совпадает с осью вра-
щения;
2) когда ось скалки совпадает с осью вращения;
3) когда подача резца параллельна оси вращения.
В случае несоблюдения первого условия резец в течение
одного оборота будет то приближаться к оси вращения, то уда-
ляться от нее, что вызовет эксцентриситет обработанного от-
верстия.
При несоблюдении второго и третьего условий скалка будет
изгибаться, причем по мере перемещения супорта прогиб будет
изменяться и в соответствии с этим будет искажаться форма
отверстия.
Способ, показанный на фиг. 60, применяется при растачива-
нии деталей значительной длины, когда скалка оказалась бы
недостаточно жесткой для обработки по второму методу. Хотя
при показанном способе скалка удлиняется примерно вдвое, про-
гиб уменьшается.
При работе по второму методу прогиб скалки
f _ Ру‘3
J1 ЗЕ1 ’
9. Растачивание отверстий 63
а при работе по схеме, показанной на фиг. 60 (принимая длину
борштанги вдвое больше),
Ру (2/)з_ _ РуР
48£7 — 6EI
т. е. в 2 раза меньше.
Нормальная точность, получаемая при чистовом растачива-
нии, соответствует 4-му классу, а при тщательной работе —
Фиг. 61. Схема станка для растачивания по копиру.
3-му классу; при коротких отверстиях можно достигнуть даже
2-го класса точности.
Следует также отметить специфический для приборострое-
ния способ растачивания по копиру, который заключается в сле-
дующем. Валик изготовляется обычным способом, а втулка при-
гоняется к валику при помощи специального станка копироваль-
ного типа (фиг. 61). В неподвижной части 4 задней бабки стан-
ка может перемещаться при помощи винта 9 и закрепляться в
нужном положении упор 8. Вокруг оси 3, неподвижно установ-
ленной в задней бабке, может поворачиваться рычаг 2, несущий
шпиндель 5. В этом шпинделе закрепляется расточный резец.
Шпиндель 5 удерживается от вращения хомутиком 6 и винтом
7. Предварительно расточенная втулка зажимается обычным пу-
тем в патроне передней бабки /. Расстояние между осями 3 и 5
равно расстоянию между осью 5 и площадкой 11.
При посадке без зазора упор 8 выдвигают с таким расчетом,
чтобы при упоре в скобу 10 вершина расточного резца совпа-
дала с осью вращения шпинделя передней бабки. Если требует-
ся осуществить посадку с зазором, резец должен быть откло-
нен на величину, равную половине зазора. Если между упором
8 и скобой 10 вставить -изготовленный валик, то расточный ре-
chipmaker.ru
___________Гл. I. Обработка на токарных станках
зец отклонится влево на расстояние, равное половине диаметра
валика плюс половина зазора, и расточит втулке, закреплен-
ной в шпинделе передней бабки, отверстие, равное диаметру
валика плюс зазор.
При применении указанного способа растачивания величина
зазора получится одинаковой независимо о> диаметров валиков.
Растачивание по копиру дает возможность получить посадки
высокой точности без использования высококвалифицированной
рабочей силы.
ГЛАВА ВТОРАЯ
ОБРАБОТКА НА РЕВОЛЬВЕРНЫХ СТАНКАХ
И АВТОМАТАХ
1. ОБРАБОТКА НА РЕВОЛЬВЕРНЫХ СТАНКАХ
А. Границы зкеиомическвго применения
Основное назначение револьверных станков — обработка де-
талей сложной конфигурации в производствах серийного типа.
При обработке деталей простой конфигурации для предотвраще-
ния холостых поворотов револьверной головки можно установить
в последней два комплекта инструмента и за один полный
оборот револьверной головки выполнять обработку двух де-
талей.
Обработка на револьверных станках имеет следующие пре-
имущества по сравнению с обработкой на токарных станках:
1) отпадает время установки на стружку, так как револьвер-
ные станки по своему устройству предназначены для работы по
принципу автоматического получения размеров;
2) время, затрачиваемое на смену инструмента, заменяется
временем, требующимся для поворота револьверной головки
(по нормативам вспомогательного времени время смены- про-
ходного резца на токарных станках составляет О.,5 мин., время
поворота револьверной головки — 0,02 мин.);
3) создаются более благоприятные условия для совмещения
переходов, чем при обработке на токарных станках.
В то же время следует учитывать, что при обработке на
револьверном станке подготовительно-заключительное время
вследствие увеличения времени, затрачиваемого на настройку,
значительно больше, чем на токарном. Поэтому при небольших
сериях деталей вопрос о целесообразности применения ре-
вольверного станка приходится решать на основании следую-
щих элементарных расчетов.
chipmaker.ru
66 Гл. П. Обработка на револьверных станках и автоматах
Если исходить из производительности, то обработку следует
выполнять на револьверном станке при условии, что количество
деталей в партии не меньше, чем
ТР ____ -ГТ
___ п.з 1 п.з
т _/Р
ш Ш
(2-1)
где Т₽3—подготовительно-заключительное время при работе
на револьверном станке;
Т;з—то же при работе на токарном станке;
Q— штучное время при работе на токарном станке;
—то же при работе на револьверном станке.
Фиг. 62. Стандартная настройка револьверного станка.
Если исходить из стоимости, то уравнение (2—1) приобретает
общий вид уравнения для определения критического количества
деталей.
Расширить границы экономической обработки на револьвер-
ном станке в сторону производств мелкосерийного типа можно,
применяя метод так называемых стандартных настроек.
Сущность этого метода заключается в следующем.
Работы планируются так, чтобы каждый отдельный станок
был загружен операциями, требующими по возможности оди-
накового расположения инструментов. Державки для инструмен-
тов устанавливаются с таким расчетом, чтобы при переходе от
обработки одной детали к другой не нужно было менять их.
Например, если из пруткового материала изготовляются раз-
личные валики, имеющие сходную конфигурацию, можно уста-
новить в револьверной головке набор державок, указанных на
фиг. 62. При смене обрабатываемого валика меняются лишь
инструменты, показанные черным.
Как показал опыт некоторых заводов, обработка на револь-
верном станке может оказаться целесообразной даже при ин-
67
_______________Обработка на_револьверных станках
дивидуальном характере производства. В этих условиях работу
следует выполнять без предварительной настройки станка.
При обработке сложных деталей, для которых необходимо
устанавливать много инструментов, вследствие чего настройка
станка требует много времени, можно применять следующий ме-
тод. При переходе от одной операции к другой снимают револь-
верную головку и сохраняют ее вместе с закрепленными инстру-
ментами как одно целое до того времени, когда в обработку по-
ступит новая партия деталей для этой же операции. На место
снятой головки ставят запасную. Этот метод целесообразен в
тех случаях, когда на смену револьверной головки затрачивает-
ся меньше времени, чем на перенастройку станка.
Б. Обтачивание цилиндрических поверхностей
Процесс обтачивания цилиндрических поверхностей на ре-
вольверных станках имеет много общего с рассмотренным выше
процессом обтачивания этих поверхностей на токарных станках,
когда деталь зажимается в патроне.
Сделанные ранее выводы о влиянии на точность обработки
основных неточностей токарного станка, упругих деформаций си-
стемы станок — инструмент — деталь, неточностей заготовки,
износа и деформаций резца справедливы и в отношении обтачи-
вания на револьверном станке.
Учитывая изложенное, а также полагая, что общие сведения
о револьверных станках читателям известны, считаем возмож-
ным ограничиться рассмотрением лишь некоторых особенностей
и дополнительных неточностей обработки на револьверных
станках.
Из числа последних в первую очередь необходимо отметить
неточности поворота револьверной головки, происходящие вслед-
ствие люфта в подшипниках головки и в стопорном механизме.
Это легко обнаружить, вставляя в отверстие револьверной го-
ловки длинную оправку и нажимая на нее то в одном, то в дру-
гом направлении.
Допустимая величина колебания вокруг оси, измеренная на
конце оправки длиной 300 мм, для новых станков равна 0,03 мм
(ГОСТ 17—40). Однако уже после небольшого промежутка вре-
мени эти колебания значительно увеличиваются, что имеет след-
ствием существенные неточности поворота револьверной го-
ловки.
Благодаря этому после поворота револьверной головки вер-
шина резца может занимать различные положения.
Для уменьшения влияния погрешностей поворота на точность
обтачивания на станках с вертикальной осью револьверной го-
ловки резец нужно устанавливать, как показано на фиг. 63, т. е.
chipmaker.ru
68 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
сверху над деталью. Очевидно, что если бы резец был установ-
лен сбоку, то неточность в положении резца вызвала бы
погрешность по диаметру изделия, равную 2др; в случае же
установки резца сверху погрешность по диаметру составляет
ничтожную часть неточности в положении резца.
Следует, однако, иметь в виду, что при этих условиях от-
клонения вершины резца в вертикальной плоскости полностью
передаются радиусу детали. В соответствии с этим существен-
ное значение приобретают отклонения от прямолинейности на-
правляющих в вертикальной плоскости и от параллельности дви-
жения револьверной головки отно-
сительно оси шпинделя в той же
плоскости.
Особо следует остановиться на
деформациях детали под действием
усилий резания. По своему харак-
теру они не отличаются от анало-
иг‘ 63’ гичных деформаций при обтачива-
нии в патроне на токарных стан-
ках. Однако при обработке на револьверных станках деформа-
ции под действием усилий резания имеют особое значение, так
как в приборостроении часто приходится обрабатывать из
прутка, зажатого в патроне, малоустойчивые детали с боль-
шим отношением длины к диаметру. В подобных случаях
можно использовать один из! следующих способов.
1. Материал выдвигается до первого упора и обтачивается
передняя часть детали. После этого материал выдвигается до
второго упора и обтачивается задняя часть детали.
Можно также поступить следующим образом. После отрезки
одной детали обработать переднюю часть второй детали, а за-
тем выдвинуть материал до упора, обточить заднюю' часть вто-
рой детали и отрезать эту деталь. Этот способ можно применять
лишь при тянутом и вытравленном материале и в случае отсут-
ствия жестких требований в отношении соосности.
2. Материал выдвигается до упора, центрируется и при об-
тачивании поддерживается центром. Последний в револьверных
станках обычного типа устанавливается в револьверной головке,
благодаря чему обтачивание можно выполнять инструментами,
закрепленными в поперечных супортах.
При обработке деталей малых диаметров из тянутого мате-
риала в процессе отрезки одной детали образуется передний
конус у следующей детали, после чего материал выдвигается
до упора, а при обтачивании деталь поддерживается обратным
центром.
Для обтачивания малоустойчивых деталей можно использо-
вать станки по схеме, показанной на фиг. 64. Основное отличие
69
1. Обработка на револьверных станках
этих револьверных станков заключается в том, что у них ре-
вольверная головка расположена на супорте и может переме-
щаться в поперечном направлении при помощи верхних сала-
зок, а нижние салазки супорта передвигаются в продольном на-
правлении по направляющим станины. Ось револьверной голов-
ки горизонтальна и Параллельна оси шпинделя.
Передняя бабка
Фиг. 64. Схема станка для обтачивания малоустойчивых деталей.
С правой стороны станка против передней бабки распола-
гается двухшпиндельная задняя бабка. Каждый шпиндель мо-
жет устанавливаться в рабочее положение, при котором его ось
совпадает с осью шпинделя передней бабки. При обтачивании
длинных осей один шпиндель используется для зацентровки, а
во втором шпинделе устанавливается центр, поддерживающий
деталь. Обтачивание выполняется резцами, закрепленными в
револьверной головке.
Фиг. 65. Люнетные державки.
Каждым резцом можно выполнять как поперечное, так и
продольное обтачивание, причем последнее можно производить
и за буртиком.
3. Обтачивание производится при помощи люнетных держа-
вок призматического (фиг. 65,6) или роликового типа (фиг. 65,а).
Роликовые державки следует применять при обработке сталь-
ных деталей со значительной глубиной резания. При этих усло-
виях давление резания прижимает пруток к роликам, которые
оказывают вальцующее действие.
ker.ru
70 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
Призматические державки применяются при обработке цвет-
ных металлов и при небольших сечениях стружки, когда давле-
ние резания невелико.
При изготовлении деталей из катаного материала необходи-
мо предварительно заточить шейку.
В точном приборостроении часто приходится иметь дело с
такими малоустойчивыми осями, что заточить шейку (если пру-
ток выдвинут на полную длину) невозможно.
В таких случаях приходится применять один из следующих
способов:
1) выдвинуть пруток из зажима на небольшую длину, зато-
чить шейку, после чего переместить пруток на полную длину
для дальнейшей обработки; этот способ' можно применять лишь
при правленном материале и в случае отсутствия жестких тре-
бований в отношении соосности;
2) зацентровать пруток (или заточить на конус) и, поддер-
живая конец при помощи центра, закрепленного в револьвер-
ной головке, проточить шейку под люнетную державку резцом,
установленным в поперечном супорте.
Кроме деформаций под действием усилий резания, на точ-
ность обработки существенно влияют деформации, вызываемые
нагревом, вследствие трения в частях станка.
Определить роль этих деформаций теоретическим путем не-
возможно. Если передняя бабка и шпиндель в процессе работы
нагреваются, а револьверная головка с инструментами и стани-
на остаются холодными, то шпиндель сместится как в горизон-
тальном, так и в вертикальном направлениях. Это обстоятель-
ство, естественно, отразится на диаметре обрабатываемых де-
талей.
Проф. Г. Шлезингер провел экспериментальное исследова-
ние по вопросу о нагреве револьверного станка в процессе об-
работки и о влиянии этого нагрева на точность обработки. На
основании своих исследований проф. Шлезингер пришел к вы-
воду, что вертикальное смещение шпинделя опасно для изго-
товления точных деталей в течение первого часа работы. Для
уменьшения влияния указанных деформаций следует начинать
обработку весьма точных деталей лишь после того, как станок
проработал некоторое время вхолостую.
Экспериментальным путем было также установлено влияние
на точность обработки температуры охлаждающей жидкости и
ее качества.
В процессе работы температура охлаждающей жидкости по-
степенно повышается. После 6—7 час. работы повышение тем-
пературы прекращается. Во время длительного перерыва в ра-
боте станка (например, в течение ночи) жидкость охлаждается
до температуры помещения. Непродолжительные паузы в ра-
_______________1. Обработка на револьверных станках 71
боте, а также колебания температуры помещения вызывают из-
менения температуры жидкости. Экспериментальные исследова-
ния показали, что после двадцатиминутной паузы жидкость
охлаждалась на 2°. После пуска станка первая деталь оказа-
лась на 12 ц больше, чем детали, обработанные до остановки
станка, а вторая — на 5 у.. В другом случае температура жидко-
сти была 33° С. Эта жидкость (старая и грязная) была заменена
новой с температурой 19° С. Станок был пущен в ход, и после
достижения прежней температуры (34° С) размеры деталей ока-
зались на 30—40 р больше.
Влияние состава охлаждающей жидкости на точность обра-
ботки еще не настолько исследовано, чтобы можно было дать
практические рекомендации.
Износ инструментов вследствие малых размеров деталей, об-
рабатываемых на револьверных станках, практически не отра-
жается на точности обработки, а вызывает лишь дополнитель-
ное рассеивание размеров.
Влияние износа инструментов на рассеивание размеров за-
висит от условий обработки и, будучи весьма существенным в
одних случаях, оно может быть трудно уловимым в других слу-
чаях. Последнее объясняется тем, что резцы из быстрорежущей
стали обладают свойством весьма долго сохранять остроту ре-
жущих кромок, причем износ в момент появления признаков
полного разрушения выражается в сотых долях миллиметра.
Обычно значительно раньше полного износа резец заменяют
(вследствие ухудшения качества обрабатываемой поверхности)
или поднастраивают станок.
В 1937 г. А. Б. Яхин провел на I часовом заводе эксперимен-
ты по исследованию влияния на точность обработки износа рез-
ца при обтачивании осей центрального триба. При проведении
этих исследований обработанные детали измерялись по мере их
изготовления после настройки станка.
При проведении опытов резец доводили до такого состояния,
когда качество поверхности деталей получалось значительно ху-
же того, при котором резец сменяется в обычных заводских
условиях. Несмотря на это, не удалось обнаружить существен-
ного увеличения размеров деталей по мере увеличения износа
резца. t
Аналогичные результаты были получены при опытах, про-
веденных (профессором докт. техн, наук А. Б. Яхиным по об-
тачиванию на токарно-револьверном автомате на одном из за-
водов НКВ в 1940 г.
Для получения конкретных данных о влиянии износа резца
на точность обработки, которыми можно было бы руководство-
ваться в практической работе, необходимо провести дополни-
тельные исследования.
chipmaker.ru
72 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
В. Обтачивание конических поверхностей
Длинные конические поверхности малоустойчивых деталей
обрабатывают остроконечными резцами, перемещающимися под
углом к оси шпинделя в горизонтальной плоскости.
Фиг. 66.
В станках с одним про-
дольным перемещением ре-
вольверной головки для этого
предусматриваются специаль-
ные державки.
Державка {фиг. 66) по су-
ществу представляет собой су-
порт с поворотными салазка-
ми, хвост которого 1 закреп-
ляется в револьверной голов-
ке. Поворотная часть 2 мо-
жет устанавливаться по деле-
ниям на корпусе 3 и закреп-
ляться в соответствии с углом конуса, который нужно полу-
чить. Резец закрепляется в ползуне прижимом 4. Ползун по-
дается при помощи рейки и шестерни, которая приводится во
вращение рукояткой. Перемещение резца ограничивается ре-
гулируемым упором. Описанное устройство является универ-
сальным, так как позволяет обтачивать конусы с различны-
ми углами.
• Фиг. 67. Державка для обтачивания конических
поверхностей.
Применяемый на токарных станках способ обтачивания ко-
нусов при помощи копировальной линейки может быть исполь-
зован и при револьверных работах.
На фиг. 67 изображена державка, дающая возможность об-
тачивать на конус длинные малоустойчивые оси; конус, кото-
рый нужно получить, показан пунктиром. Корпус державки
1. Обработка на револьверных станках 73
представляет собой кронштейн, закрепляемый в револьверной
головке. На корпусе установлена стойка, в которой закреплена
втулка 1, поддерживающая обрабатываемую деталь. Резец за-
крепляется на ползуне 2, на другом конце которого имеется
стержень 3. Контакт между роликом 4 и копировальной линей-
кой 5 обеспечивается пружиной (на чертеже не показана).
Копировальная линейка присоединена к поперечному супор-
ту, который в процессе образования конуса должен оставаться
неподвижным.
Соображения и расчеты, приведенные выше в отношении
точности обработки конических поверхностей на токарных стан-
ках, справедливы и в отношении точности обтачивания этих по-
верхностей остроконечным (резцом на револьверных станках.
В тех случаях, когда требуется обточить коническую поверх-
ность у короткой жесткой детали (длина которой превышает ее
диаметр не более чем в 2—3 раза), целесообразнее применять
широкие резцы, подаваемые в поперечном направлении. Такие
резцы могут быть различных типов. Вопрос о том, какого типа
резец следует использовать в том или ином случае, нужно ре-
шать в первую очередь в зависимости от точности обработки.
Приведем соответствующие расчеты, разработанные проф.
Г. И. Грановским L
Обработка круглым резцом обычного типа
Круглые резцы, предназначенные для обтачивания кониче-
ских поверхностей, обычно имеют форму обратного конуса с
прямолинейной образующей
(фиг. 68). Режущим лезвием
резца является след пересече-
ния его конусной поверхности
плоскостью передней грани,
отстоящей от оси резца на
расстоянии
/zr=7?j sin (а+у),
где а. и у — соответственно зад-
ний и передний
углы.
При помощи коррекцион-
Фиг. 68.
ных расчетов можно так
спроектировать резец, чтобы обеспечить минимальный и макси-
мальный диаметры обработанной поверхности.
Однако образующая этой поверхности не получится прямо-
линейной. Это объясняется следующими причинами.
1 Грановский Г. И., Фасонные резцы, Машгиз, 1947.
chipmaker.ru
74 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
Как известно, след пересечения конусной поверхности с пло-
скостью, отстоящей от геометрической оси конуса на расстоянии
йг>0, есть гипербола. Следовательно, ре-
жущая кромка резца представляет собой
отрезок гиперболы и имеет выпуклую фор-
му (фиг. 69).
Уравнение выпуклого режущего лезвия
резца можно получить, решив совместно
(фиг. 70) уравнения:
1) конической поверхности резца
л2+У!=р2; (2—1а)
P=/?i—i/tg с0; (2—16)
2) плоскости передней грани
x=zctg yi+Л. (2—1в)
После соответствующих преобразова-
ний 1 находим
х = Вх cos у sin у—cosy'p' р2—^соз2^; (2 — 2)
z^icos^+sinj/p2—^icos2-r, (2—3)
где
= (sin a + cos a tg y).
Вогнутость детали получается вследствие выпуклости режу-
щего лезвия резца и его наклонного положения.
Определить величину вогнутости детали можно, исходя из
следующих расчетов (фиг. 71). Возьмем две системы координат:
одну х, у, z с началом координат Ор на оси резца и другую
X, Y, Z с началом координат Ол на оси детали.
Для произвольной точки М на режущем лезвии резца вели-
чина стрелы вогнутости определяется разностью
Дх = (г1+у tga0)—Ри, (2—4)
где ри —расстояние точки Ж до оси изделия (детали);
а0 — угол конуса.
Очевидно, что
p„=j/X2 + Za. (2 — 5)
Значения координат X и Z можно определить, исходя из
значений х и z — координат точки М в системе xyz:
Z=(x1i+r1)—х, (2—6а) .
1 Грановский Г. И., Фасонные резцы, Машгиз, 1947.
75
1. Обработка на револьверных станках
II. Обработка на револьверных станках и автоматах
chipmaker.ru
76
где
%! = /?! cos а
и
Z=z—/?! sin а. (2—66)
Значения координат х и z точки режущего лезвия резца
определяются согласие? уравнениям (2—2) и (2—3). Общий по-
рядок расчетов таков. Задаемся координатой у и, учитывая, что
y=Y, из уравнения (2—16) определяем р. На основании урав-
нений (2—2) определяем координаты х и z, а по уравнениям
(2—6) X и Z. Подставляя значения X и У в уравнение (2—5),
находим ри, а из уравнения (2—4) — величину стрелы вогнутости.
Обработка круглым резцом с режущей кромкой
по центру детали
Фиг. 72. Круглый резец с режущей
кромкой по центру, детали.
Резцами с режущей кромкой по центру детали (фиг. 72) на-
зываются такие резцы, у которых передняя грань затачивается’
под двумя углами наклона:
один наклон — на величину
переднего угла у, а второй —
на величину угла возвышения
X. Последний определяют, ис-
ходя из требования, чтобы
кромка резца была установле-
на на высоте центра вращения
детали всеми своими точками.
Резец с режущей кромкой по
центру детали сложнее обыч-
ного, но зато он дает более
высокую точность обработки.
Величина вогнутости де-
тали, обточенной обычным
резцом, равна величине вы-
пуклости режущего лезвия.
Последняя согласно (расчетам
Г. И. Грановского составляет
(фиг. 73)
ДХ2 = 0,5В2 sin 2-[ + cos [ p*—cos2 7—+
। Ri Ui — *2)P fa - -*2) . (2 — 7)
l tg c0 I tg
Значение p, при котором стрела выпуклости имеет макси-
мальную величину, определяется из уравнения
р = ~ sin (а+т) ~ (l cos т tg х) 1 , (2 — 8)
(Г1 — х2)2 — I2 tg= с0 cos2 7
1. Обработка на револьверных ^танках
77
Фиг. 73.
Обработка призматическим резцом обычного типа
При обработке призматическим резцом (фиг. 74) согласно
изложенному величину вогнутости детали в точке М можно
определить как разность
^^s = (r1+j'tga0) —ри; (2-9)
текущий радиус
Р.-РЧ+"*. (2-Ю)
где H=t\ sin а; (2-Н)
Ая — расстояние от точки М до плоскости Q, проходящей
через ось детали и перпендикулярной плоскости передней грани
резца.
Величину Ак можно представить в виде суммы
^ = Л + 4- (2-12)
Из фиг. 74 следует, что
Д = 770057;
Л=7-Ай
Д = у/" rf—г? sin2 т —G cost. (2 — 13)
chipmaker.ru
Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
Подставив значения из выражения (2—12), получим
AM=rcosт + -у- (У^2~г1 sin2!—Gcost)- (2~ 14>
Подставляя
нения (2—14)
Фиг. 75. Призматический
резец с режущей кром-
кой по центру детали.
значения И из уравнения (2—11) иД„из урав-
в уравнение (2—10), находим значение радиуса
детали р«-
Обработка призматическим резцом режущей
кромкой по центру детали
Если заточить переднюю плоскость
призматического резца под двумя угла-
ми — передним углом у и углом возвы-
шения X — с таким расчетом, чтобы ре-
жущая кромка была установлена на вы-
соте центра вращения детали (фиг. 75),
то при обтачивании таким резцом (с
1. Обработка на револьверных станках
79
прямолинейной режущей кромкой) деталь не будет иметь во-
гнутости, а получит коническую форму с прямолинейной обра-
зующей.
Выбор типа резца в зависимости от точности обработки
На основании приведенных соображений и расчетов технолог
может решить один из основных вопросов, связанных с обра-
боткой участков конической фор-
мы, — выбрать тип резца в зави-
симости от точности обработки.
На фиг. 76 и 77 приведены
кривые, показывающие значения
Фиг. 76.
выпуклости резца и вогнутости детали в зависимости от угла
конуса о0 и длины обрабатываемой поверхности. Кривые, ха-
рактеризующие выпуклость обычного круглого резца, обозна-
чены цифрой 4, а кривые соответствующей вогнутости детали—
цифрой 5.
При применении обычных круглых резцов погрешности фор-
мы детали очень велики, причем решающее значение имеет вы-
пуклость лезвия резца; поэтому обычные круглые резцы непри-
годны для обработки точных деталей. Большую степень точности
обеспечивают круглые резцы с режущей кромкой по центру де-
тали (кривая 3). Это объясняется тем, что у этих резцов мень-
ше величина выпуклости и, кроме того, режущее лезвие резца
не перекрещивается с осью детали.
При высоких требованиях к точности обработки следует при-
менять призматические резцы. При применении обычных призма-
тических резцов величина вогнутости (кривая 2) выражается в
Bp Гл. И. Обработка на револьверных станках и автоматах
сотых долях миллиметра; при призматических резцах с режу-
щей кромкой по центру детали вогнутость, обусловливаемая
резцом, отсутствует; такие же результаты получаются при обта-
чивании тангенциальными резцами (кривая /).
Г. Обработка отверстий
При обработке отверстий на револьверных станках приме-
няется не только растачивание, но также сверление, зенкерова-
ние и развертывание.
Отверстия в материале получаются путем сверления спи-
ральным, а при малых диаметрах — перовым сверлом (фиг. 78).
Основное условие, которое нужно соблюдать при сверлении,—
это правильное положение оси отверстия и ее прямолинейность.
Неточности в размерах просверленных отверстий можно
исправить последующей обработкой зенкером или разверткой.
Устранить криволинейность оси и неправильность ее поло-
жения, получившиеся при сверлении, очень трудно. В отноше-
нии обеспечения прямолинейности оси отверстия и правильно-
сти ее положения условия сверления на револьверном станке
(так же как и на других токарных станках) значительно благо-
приятнее, чем на сверлильном (см. главу пятую). Это объясняет-
ся тем, что в первом случае вращается деталь, а во втором —
сверло. В частности, если при обработке на револьверном стан-
ке подача сверла перекошена по отношению к оси вращения, то
отверстие получится конической формы, но ось его будет совпа-
дать с осью вращения.
Для того чтобы с самого начала дать сверлу правильное на-
правление и разгрузить его перемычку при сверлении отверстий
1. Обработка на револьверных станках 81
малых диаметров, следует предварительно надсверлить углуб-
ление коротким жестким сверлом с меньшим углом при верши-
не, чем у нормальных сверл.
Сверлением можно получать отверстия по 5-му, а при ма-
лых диаметрах и по 4-му классу точности; однако для большей
надежности получения 4-го класса точности просверленные от-
верстия следует зенкеровать.
Если необходимо получить 3-й класс точности, нужно после
зенкерования отверстие развернуть. При малых диаметрах мож-
но получить 3-й класс точности путем развертывания непосред-
ственно после сверления без зенкерования.
Фиг. 79. Схема обработки отверстия по 2-му классу точности.
Для достижения 2-го класса точности отверстие необходимо
развернуть дважды: начерно и начисто. На фиг. 79 показана
схема обработки отверстия по 2-му классу точности.
Точность, получаемая при развертывании, зависит в первую
очередь от точности изготовления развертки и способа ее за-
крепления в револьверной головке. Диаметр отверстия, полу-
ченного после развертывания, превышает диаметр развертки.
Если жестко закрепить развертку в отверстии револьверной го-
ловки, то основной причиной, вызывающей так называемую
«разбивку» отверстия детали, будет несовпадение оси шпинделя
с осью отверстия револьверной головки. Это несовпадение до-
пускается (как в вертикальной, так и в горизонтальной плоско-
сти) для новых станков в пределах 0,02 мм, но значительно
увеличивается по мере износа станка. Следует также учитывать
несовпадение осей рабочей части головки и ее хвостовика.
Для устранения влияния указанных неточностей развертки
закрепляются в револьверной головке не жестко, а при посред-
стве так называемых «качающихся» державок. Не рассматривая
различных конструкций качающихся державок, отметим, что
последние можно разделить на две категории — «плавающие» и
«самоустанавливающиеся». Плавающие державки позволяют
инструменту смещаться параллельно своей оси. Самоустанавли-
вающиеся державки дают возможность развертке качаться во
chipmaker.ru
82 Гл, II. Обработка на револьверных станках и автоматах
всех направлениях и устанавливаться под любым углом. Само-
устанавливающиеся державки более совершенны, чем плаваю-
щие, так как они дают возможность |развертке полностью при-
способляться по оси ранее полученного отверстия, и благодаря
этому исключается влияние несовпадения осей шпинделя и от-
верстий в револьверной головке на точность обработки.
На величину разбивки отверстия существенное влияние ока-
зывает правильность заточки развертки и степень ее затупления.
Неправильно заточенная, а также слишком затупившаяся раз-
вертка может резко увеличить разбивку. Разбивку увеличивает
также развивающееся при сухой работе сильное трение зубьев
о стенки отверстия; поэтому величина разбивки зависит от
количества смазки и, как показали опыты, от ее состава. Кроме
того, на величине разбивки отражается подача и припуск на
обработку. Можно считать, что при соблюдении условий, обес-
печивающих точность развертывания, величина разбивки для
диаметров от 3 до 18 мм составляет 0,006-ь0,01 мм.
Вместо развертывания можно обрабатывать отверстие пу-
шечным сверлом (фиг. 80). Точность в пределах 0,02-:-0,03 мм
достигается благодаря тому, что сверло хорошо направляется,
так как оно соприкасается с отверстием по полуокружности.
При сверлении глубоких отверстий (с большим отношением
длины к диаметру) следует также применять пушечные сверла,
причем для создания правильного направления сверла нужно
деталь предварительно просверлить на небольшую глубину спи-
ральным или перовым сверлом и желательно расточить резцом.
Если деталь имеет отверстие, полученное при заготовитель-
ной операции (отливке, горячей штамповке), то обработка этого
1. Обработка на револьверных станках
83
отверстия на револьверном станке производится либо резцом,
либо зенкером. Растачивание резцом на револьверном станке
принципиально не отличается от растачивания на токарном
станке.
При обработке зенкером нужно в самом начале дать ин-
струменту правильное направление. Для этого следует предва-
рительно расточить отверстие коротким
жестким резцом на глубину, равную при-
мерно V2—'73 диаметра зенкера.
Зенкерованием можно получить отвер-
стия по 5-му классу точности, а также по
4-му при небольшой длине отверстия и не-
высоких требованиях к чистоте поверхно-
сти. Для получения более высокой точности
нужно обрабатывать отверстия в соответ-
ствии с изложенным выше.
При сверлении ступенчатых отверстий (фиг. 81) последова-
тельно двумя сверлами следует вначале сверлить по большему
диаметру, а затем — по меньшему. При этом методе сокра-
шается машинное время и уменьшается увод сверла.
При обработке ступенчатых, конических и фасонных отвер-
стий у большого количества деталей для уменьшения числа
переходов и повышения производительности следует применять
соответствующие перовые сверла (фиг. 82).
Фиг. 82.
Для обработки канавок и поднутрений (фиг. 83) на револь-
верных станках с одним продольным перемещением револь-
верной головки приходится применять специальные державки
(фиг. 84). В державке 1 имеется отверстие, в которое входит
эксцентрично расположенный хвост головки, несущий резец 2;
последний точно устанавливается при помощи винта 3. Резец
подается вручную посредством рукоятки 4. Подача ограничи-
вается регулируемым упором.
chipmaker.ru
84 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
Фаг. 83.
Фиг. 84.
Фиг. 85. Державки для обработки
поднутрений.
2. Обработка на автоматах
85
Другая конструкция державки,
пели, показана на фиг. 85. Здесь
рукоятки, шестерни и рейки.
предназначенная для той же
резец подается при помощи
2. ОБРАБОТКА НА АВТОМАТАХ
Подрезной резей
План обработки
Опер luff
Отрезной резец Опер Ш
Наибольшее
/аименьшее
( Наибольшее рассттие рабочего
** шпинделе салазок=В5
Фиг. 86.
А. Общие положения
Полагая, что общие положения, обусловливающие в социа-
листической промышленности стремление к максимальной авто-
матизации технологических процессов и, в частности, к приме-
нению металлорежущих стан-
ков-автоматов, читателям из-
вестны из первого раздела
курса, перейдем непосред-
ственно к вопросу о границах
применения различных типов
токарных автоматов 1.
Токарные полуавтоматы
применяются в приборострое-
нии редко, главным образом
при обработке деталей круп-
ных размеров. Применение
полуавтоматов для обработки
мелких деталей нерациональ-
но, так как вспомогательное
время, затрачиваемое на уста-
новку и снятие детали, полу-
чается слишком большим.
Для обработки деталей
простейшей конфигурации
можно использовать наиболее
простые автоматы — фасонно-
отрезные, имеющие только поперечные супорты или, кроме то-
го, один продольный супорт. Основное достоинство этих автома-
тов — незначительное время, затрачиваемое на холостые ходы.
Так, например, для обработки детали, показанной на фиг. 86,
требуется 245 оборотов шпинделя 2.
При числе оборотов шпинделя 4500 об/мин время обработки
245-60
детали составляет —-—=3,3 сек., причем на выполнение ра-
4500
бочих ходов требуется 162 оборота шпинделя.
1 Детально вопрос об областях применения различных типов автоматов
см. проф. Шаумян Г. А., Основы теории проектирования станков-автома-
тов, Машгиз, 1946.
2 Расчет см. Келле. Автоматы, ОНТИ, 1936, § 513—516.
86 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
lOi-OW
Следовательно, суммарное время на рабочие ходы 450(j~=
= 2,16 сек., а на холостые 3,3—2,16=1,14 сек. В то же время,
как известно, при револьверных автоматах на каждый холостой
ход в отдельности затрачивается 0,5 сек.
Достоинствами фасонно-отрезного автомата являются также
его простота и дешевизна, а также простота его настройки.
Для обработки коротких жестких деталей сложной конфи-
гурации больше всего подходят токарно-револьверные автома-
ты, широко применяемые в приборостроении.
Для обработки малоустойчивых деталей с большим отноше-
нием длины к диаметру предназначаются специфические для
приборостроения автоматы продольно-токарного типа.
Многошпиндельные автоматы по ряду причин (см. ниже)
не получили широкого распространения в приборостроении.
Если тип автомата определяется в первую очередь конфи-
гурацией обрабатываемой детали, то для производительности
автомата существенное значение имеет система привода рас-
пределительного вала. Методика определения производитель-
ности автоматов различных типов была разработана проф.
Г. А. Шаумяном.
Обозначим
Тр — время всех рабочих ходов;
Тх — время холостых ходов;
Р — суммарный угол всех холостых ходов.
Очевидно, производительность выразится так:
(2-15)
В полученном
бой «идеальную»
если бы автомат
выражении величина k — —представляет
'р
производительность, которая получилась
не имел холостых ходов.
со-
бы,
В зависимости от системы привода распределительного вала
автоматы можно разделить на три основные группы.
У автоматов первой группы имеется один распределительный
вал, несущий кулачки как для холостых, так и для рабочих
ходов. Вращение распределительного вала связано с вращением
шпинделя. В этом случае суммарный угол холостых ходов 9
является постоянной величиной и не зависит от режима реза-
ния.
2. Обработка_на_ автоматах
87
Отношение времени, затрачиваемого на холостые ходы, к
времени, затрачиваемому на рабочие ходы, равно отношению
соответствующих углов, т. е.
Тк___ Рх
Т'р ~ ’
Подставляя это выражение в уравнение (2—15), получаем
(2-16)
У автоматов второй группы кулачки холостых ходов сидят
на одном валу, вращающемся с постоянным числом оборотов.
Очевидно, что в данном случае постоянное значение имеет вре-
мя холостых ходов 7Х, и уравнение производительности можно
представить в следующем виде:
Q = k—j—
1
*р
Wx
(2-17)
Наконец, у автоматов третьей группы имеются два распре-
делительных вала I и II. Вал I несет на себе все кулачки ра-
бочих ходов и часть кулачков холостых ходов, а вал II, вра-
щающийся с постоянным числом оборотов,— остальные кулачки
холостых ходов.
Время холостых ходов 7Х можно представить в виде суммы
7х=7х1+7х2,
где 7Х1 —время, затрачиваемое на холостые ходы, осуществля-
емые при помощи кулачков, сидящих на валу Г,
— то же при помощи кулачков, сидящих на валу II.
Общее время обработки
7ш = 7р + 7х1 + 7х2 = 7' + 7х,
где
Г=7р + 7х2.
т-г *
Производительность
о=__L_=±_2_^-L—L_ =
4 г+гй Г ъ г
Г
__1_ 2д—₽1 _ 1 / । Р1 \
— Т' 2г. Г \ 2г.]'
Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
chipmaker.ru
88
С другой стороны,
1 1 _ J 1 = k 1
Т' Тр+Тх2 Тр 7x2 l + feTx2
+ у.
1 Р
И, следовательно,
Q = k
—1—fl-A\
\+kTK \ 2- >
(2-18)
На фиг. 87 приведены кривые, показывающие зависимость
производительности Q от идеальной производительности k (циф-
рами I, II, III обозначены соответственно кривые, относящиеся
j к автоматам первой, второй и
° / третьей групп). Чем мельче де-
таль и легче работа, тем больше
k. Поэтому, как это следует из
’ фиг. 87, для мелких и легких ра-
бот целесообразно применять ав-
rf'/ томаты первой группы, для мел-
ких и средних работ, требующих
V'_______________ сложной последовательной обра-
к ботки, — автоматы третьей груп-
Фиг. 87. пы, для средних *и тяжелых ра-
бот — автоматы второй группы.
Не рассматривая устройства автоматов обычных типов, оста-
новимся на автоматах, основанных на новых передаточных ме-
ханизмах (механизмах, передающих движение от кулачков к
супортам), предложенных и разработанных проф. Г. А. Шаумя-
ном.
Принципиальная схема этих автоматов показана на фиг. 88,а.
Передаточный механизм представляет собой ряд изогнутых тру-
бок 1, заполненных шариками, между которыми помешаются шай-
бы со сферическими углублениями (фиг. 88,6). При вращении рас-
пределительного валика 2 каждый кулачок толкает один из стер-
женьков- 3. Посредством шариков и шайб движение стержень-
ка 5 передается стерженьку 4, который воздействует (непосред-
ственно или при помощи простейшей передачи) на супорт.
Благодаря применению этих передаточных механизмов, кро-
ме упрощения конструкции станка, достигается следующее
весьма важное преимущество. При применении автоматов обыч-
ных типов каждая перенастройка станка очень сложна и про-
должительна. При использовании автоматов с передаточными ме-
ханизмами проф. Шаумяна все кулачки закрепляются на одном
коротком распределительном валике 2. Для каждой обрабаты-
ваемой на данном автомате детали заранее изготовляется блок,
состоящий из валика с закрепленными на нем кулачками. Пере-
2. Обработка на автоматах
89
настройка станка сводится при этом к замене одного такого-
блока другим, на что затрачивается несколько минут.
Простота конструкции и удобство обслуживания автоматов
системы Шаумяна дают основания для их широкого применения
в приборостроении.
Фиг. 88. Магазинное устройство к токарно-револьверному автомату.
Б. Обработка на токарно-револьверных автоматах
На токарно-револьверных автоматах обрабатываются детали
тех же типов, что и на револьверных станках.
По сравнению с обработкой на револьверных станках про-
изводительность при обработке на револьверно-токарных авто-
матах повышается:
1) вследствие сокращения вспомогательного времени: вспо-
могательное время, связанное с переходом, на револьверном
станке равно в среднем 4—5 сек., а время холостого хода на
токарно-револьверном автомате составляет лишь 0,5 сек., т. е.
почти в 10 раз меньше;
2) благодаря более благоприятным возможностям для одно-
временной обработки детали инструментами, закрепленными в
револьверной головке, а также в поперечных супортах.
Накладные расходы при обработке на автоматах выше, чем
при обработке на револьверных станках, но зато один рабочий
jmaker.ru
90 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
обычно обслуживает не один, а несколько автоматов (чаще
всего три).
В то же время необходимо учитывать, что при применении
автомата приходится затрачивать довольно значительные суммы
(сотни рублей) на изготовление кулачков, и по сравнению с ре-
вольверным станком значительно усложняется настройка. По-
этому при решении вопроса об использовании автомата для
обработки небольших количеств деталей необходимо произвести
следующие расчеты:
1) исходя из общего количества деталей, подлежащих об-
работке, оценить целесообразность затрат на изготовление ку-
лачков; 2), исходя из количества деталей в одной партии, оце-
нить целесообразность повышенных затрат на настройку.
Для экономичного использования автомата при небольших
количествах деталей можно применять метод, аналогичный ме-
тоду стандартных настроек револьверных станков. Автомат за-
гружается обработкой нескольких деталей, сходных по конфи-
гурации и размерам. Изготовляется один комплект кулачков с
расчетом на обработку наиболее крупной и сложной по конфи-
гурации детали. При применении этого же комплекта кулачков
для обработки деталей меньших размеров и менее сложной
конфигурации производительность снижается по сравнению с
той, которую можно получить, применяя особый комплект ку-
лачков для каждой детали, но зато получается экономия на
стоимости кулачков и более дешевой настройке станка.
Необходимо заметить, что в связи со специфическим харак-
тером производства и небольшими размерами изготовляемых
деталей удельный вес работ, выполняемых на автоматах, в при-
боростроении значительно выше, чем в машиностроении.
Чем меньше размеры обрабатываемых деталей и, следова-
тельно, чем меньше основное технологическое время, тем силь-
нее сказываются преимущества работы на автоматах. Поэтому
в точном приборостроении обработка на автоматах часто яв-
ляется наиболее целесообразным способом изготовления различ-
ных деталей даже в условиях серийного производства неболь-
шими партиями.
Весьма удачным оказался опыт некоторых предприятий точ-
ного приборостроения, оснастивших обычные токарные автоматы
специальными устройствами для нарезания резьбы по копиру,
для обработки (распиловки и фрезерования) пазов, для фрезе-
рования резьбы, для эксцентричного обтачивания и др. Эти
устройства значительно расширили объем работ, выполняемых
на автоматах и, кроме того, позволили изготовлять на них
детали с законченным циклом обработки.
В ряде случаев бывает целесообразно приспособить обыч-
ные прутковые револьверные автоматы для автоматической об-
2. Обработка на автоматах 91
работки деталей из отдельных заготовок. Магазинное устрой-
ство монтируется обычно на правой стороне станка за револь-
верной головкой. При отходе револьверной головки назад она
забирает из магазина одну деталь. После соответствующих по-
воротов револьверной головки при ее переднем ходе деталь по-
дается к зажимному устройству, находящемуся на переднем
Фиг. 89. Обработка валика ходового колеса часового механизма
при помощи поворотного резцедержателя.
конце шпинделя, где и зажимается, а револьверная головка от-
водится назад и переключается для следующего рабочего хода.
В зависимости от характера и размеров деталей применя-
ются различные конструкции магазинных устройств. На фиг. 89
показано устройство, применяемое для обработки деталей с от-
верстиями. Детали устанавливаются на диске. При отходе ре-
вольверной головки назад конец закрепленной в одном из ее
отверстий оправки входит в отверстие детали, причем сухарики
оправки под действием пружины прижимаются к стенкам дета-
ли. Этим создается трение, благодаря которому при ходе голов-
ки вперед деталь вынимается из магазина. Оправка подносит
деталь к шпинделю и надевает ее на раздвижную оправку. По-
вороты магазинного диска, разжатие оправки, освобождение
детали и ее снятие с оправки выполняются автоматически.
Перейдем к вопросу о методах обработки и точности работ,
выполняемых на токарно-револьверных автоматах.
chipmaker.ru
9 Гл. II .Обработка на револьверных станках и автоматах
Соображения и выводы в отношении различных работ и точ-
ности обработки, приведенные выше применительно к токарным
и особенно к токарно-револьверным станкам, в подавляющей
части могут быть отнесены к токарно-револьверным автоматам.
Поэтому ограничимся лишь некоторыми дополнительными сооб-
ражениями и указаниями.
Фиг. 90.
По сравнению с револьверным станком дополнительным
•источником погрешностей обработки на автомате являются не-
точности кулачковых кривых.
Если каждая ступень детали обтачивается отдельным резцом,
неточности кулачковых кривых не отражаются на точности об-
работки, так как они могут быть компенсированы установкой
резца при настройке. Однако в ряде случаев один и тот же ре-
зец используется для обтачивания различных ступеней.
В этом отношении примером может служить представлен-
ный на фиг. 90 процесс обработки валика ходового колеса ча-
сового механизма (этот процесс был принят на II часовом за-
воде). Здесь различные диаметры детали получаются благодаря
тому, что поперечный супорт, нажимая на поворотную часть.
2. Обработка на автоматах 93
резцедержателя, устанавливает резец в нужном положении от-
носительно оси вращения. В данном случае, очевидно, точность
диаметральных размеров зависит от точности кулачка., управ-
ляющего перемещениями поперечного супорта, а точность про-
дольных размеров — от точности кулачка револьверной головки.
Прогибы шпинделя, обрабатываемой детали и прочие дефор-
мации в упругой системе станок—инструмент—деталь при об-
работке на револьверных автоматах имеют особое значение.
Изменения этих деформаций вследствие колебаний размеров
материала и его механических свойств, а также увеличения
усилия резания по мере затупления резца вызывают соответ-
ствующие колебания размеров обрабатываемых деталей. Для
уменьшения этих колебаний при высокоточной обработке сле-
дует применять точно тянутые прутки и внимательно следить
за состоянием режущей кромки резца.
Решающее значение имеет точность настройки. Неточности
настройки порождают постоянную погрешность в размерах де-
талей, обработанных при данной настройке.
В этом отношении вполне правильным является порядок,
установленный на ведущих приборостроительных заводах, при
котором первые детали, изготовленные после настройки, прове-
ряются настройщиком, а затем предъявляются контролеру, и
только после положительного заключения последнего начинает-
ся работа на автомате. При контроле точности настройки нуж-
но использовать соответствующие положения и расчеты; изло-
женные в первом разделе курса *.
При высокоточной обработке деталей следует устанавливать
особые допуски на настройку, учитывающие износ резца, а
также размеры и механические свойства прутка, из которого
изготовляются пробные детали. Естественно, что обработка проб-
ных деталей должна начинаться лишь с наступлением устано-
вившегося движения.
Указанные мероприятия в соединении с тщательным уходом
за оборудованием и правильной его эксплоатацией (отсутствие
перегрузок), высоким качеством зажимных патронов (биение
цанги не превышает '0,02—0,03 мин., а в специальных случаях
и 0,01 мин.), применением тянутого материала, высоким каче-
ством инструментов (тщательная доводка) и использованием для
особо ответственных чистовых работ инструментов из твердых
сплавов позволили ведущим заводам точного приборостроения
надежно обрабатывать на револьверно-токарных автоматах де-
тали по 3-му и даже по 2-му классам точности.
Когда на токарно-револьверных автоматах приходится обра-
батывать малоустойчивые детали (вследствие отсутствия автома-
1 Яхин А. Б., Проектирование технологических процессов механической
обработки, Оборонгиз, 1946.
?4 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
тов продольно-токарного типа), в основном справедливы сделан-
ные выше указания относительно обработки малоустойчивых
осей на револьверных станках.
Фиг. 91.
На фиг. 91 представлен план обработки на автомате де-
тали а.
Первый переход — подача прутка. Обтачивание производит-
ся фасонными резцами, установленными в поперечных супортах,
причем резец, укрепленный на заднем супорте, одновременно с
обтачиванием одной детали обдирает
конус у следующей детали. Во время
осуществления этих переходов наруж-
ный конец детали поддерживается
обратным центром, установленным в
револьверной головке.
Отрезка по конусу выполняется
по схеме, показанной на фиг. 92, при
помощи специальной державки х. Бла-
годаря этому кончик детали полу-
чается достаточно острым.
Рассматривая вопрос о точности
продольных размеров, следует учесть,
что у револьверно-токарных автоматов типа 1112 продольное
перемещение револьверной головки не равняется в точности со-
ответствующему подъему на кулачке.
1 Устройство этой державки см. Яхин А. Б., Основы разработок тех-
нологических процессов, Машметиздат, 1934, стр. 151.
2. Обработка на автоматах 95
Если профиль кулачка выполнен по архимедовой спирали, то
при вращении кулачка ведомое звено получит равномерное по-
ступательное движение в радиальном направлении. Однако в
передаточном механизме токарно-револьверного автомата стер-
жень R не движется поступательно, а вращается вокруг точ-
ки О' (фиг. 93).
Из треугольника1 ОАО' следует; что
г2 = (ОД)2 = R2 +I2 — 2rlcos$,
откуда
Г==Гк +р.
При изменении радиуса кулачка
до г" кулачок повернется на угол
2RI
Фиг. 93.
Перемещение револьверной головки,
очевидно, пропорционально углу а.
Из формулы (2—19) следует, что угол а зависит не только
от разности г"к— г'к, но и от абсолютных значений радиусов ку-
лачка. Вследствие этого при одной и той же разности радиусов-
векторов кулачка угол а может иметь разные значения. В со-
ответствии с этим будут получаться разные перемещения ре-
вольверной головки. Таким образом величина рассматриваемой
погрешности на разных участках кулачка может иметь различ-
ные значения. Если подставить числовые значения величин I, R,
г'к, г"к и р„ то можно убедиться, что расхождение между вели-
чиной подъема на кулачке и перемещением револьверной го-
ловки может иметь существенное значение. Влияние этой по-
грешности, так же как и погрешности кулачковых кривых, осо-
бенно сказывается в тех случаях, когда одним резцом обраба-
тываются несколько ступеней.
На точность продольных размеров оказывает влияние также
проскальзывание прутка под действием усилий резания, а при
выдвижении прутка — вследствие удара в упор, закрепленный
в револьверной головке. Чем менее точно отрегулирована ве-
личина подачи, тем сильнее удар. В результате положение ра-
chipmaker.ru
96 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
нее полученных торцевых поверхностей делается неопределен-
ным, что порождает соответствующую погрешность обработки
по продольным размерам.
Рассмотрим два варианта обработки на автомате детали,
представленной на фиг. 94.
При варианте, схематически изображенном на фиг. 95, пру-
ток, передний конец которого был обработан одновременно с
отрезкой предыдущей детали, подается до упора, после чего
фасонным резцом В обтачивается задний конец обрабатывае-
мой детали. 'Вслед за этим деталь отрезается комбинированным
фасонным и отрезным резцом А, причем одновременно обтачи-
вается передний конец следующей детали.
При варианте, показанном на фиг. 96, применяются те же
инструменты, но порядок обработки иной: после полной обра-
ботки одной детали, но до ее отрезки, пруток подается до упора.
Вслед за этим начинается обтачивание переднего конца новой
детали комбинированным фасонным и отрезным резцом А •?.
одновременной отрезкой обработанной детали. В конце рабо-
чего хода резца А вступает в работу фасонный резец В, после
чего пруток вновь подается до упора и т. д.
JI. Обработка на автоматах
97
Фиг. 97. Обработка отверстий при
помощи ступенчатых резцов.
Второй вариант имеет преимущество по сравнению с пер-
вым, так как дает возможность более надежно получить наи-
более точный размер 1,5—од?. Это объясняется тем, что при вто-
ром варианте обе торцевые плоскости, ограничивающие размер
1,&-о,о5, обтачиваются при одном положении прутка, в то время
как при первом варианте между операциями по обтачиванию
плоскостей пруток выдвигается до упора, что вносит дополни-
тельную погрешность. Необходимо также заметить, что при вто-
ром варианте обтачивание по размеру 2,5 -o.es выполняется не-
посредственно у места зажатия прутка. Вследствие этого исклю-
чается влияние деформации прутка на точность обработки.
В отношении обработки ко-
нических поверхностей и от-
верстий справедливы указа-
ния, приведенные выше при-
менительно к обработке на
револьверных станках.
Следует лишь отметить,
что при обработке отверстий
на автоматах еще более целе-
сообразно, чем при обработке
на револьверных станках, ис-
пользовать ступенчатые и фа-
сонные перовые сверла, а также ступенчатые резцы (фиг. 97).
В результате чистовой обработки отверстий перовыми сверлами
и резцами можно достигнуть высокой точности и чистоты по-
верхности. Так, например, на одном оптико-механическом заводе
при обработке резцами отверстия, предварительно просверлен-
ного перовым сверлом, был выдержан допуск 0,013 мм.
В заключение остановимся на вопросе об обтачивании
эксцентричных поверхностей.
Если изготовляемая на токарно-револьверном автомате де-
таль имеет эксцентричную поверхность, то обычно обработку
этой поверхности выделяют в отдельную операцию, которую
выполняют на другом станке. Можно, однако, обойтись без этой
операции, совместив обтачивание (или растачивание) эксцен-
тричной поверхности с общей обработкой детали на автомате.
На фиг. 98 показана схема устройства, применяемого для этого
на одном оптико-механическом заводе.
Здесь цепь, приводящая во вращение звездочку 1, снята,
а сама звездочка удерживается от вращения при помощи за-
щелки 2. В момент, предшествующий обтачиванию эксцентрич-
ной поверхности, муфта 4 переключается вправо, благодаря
чему шпиндель 5 останавливается. Обтачивание эксцентричной
поверхности 3 выполняется при неподвижном шпинделе резцом
(одним или несколькими), укрепленным во вращающейся го-
chipmaker.ru
98 Гл. II. Обработка на револьверныхстанках и автоматах
ловке 6. Ось, на которой закреплена резцовая головка, распо-
ложена эксцентрично по отношению к оси шпинделя и приво-
дится во вращение от валика 7 при помощи муфты Ольдгейма
(на схеме не показана). Валик 7 в свою очередь получает вра-
щение от вспомогательного мотора 8 при посредстве ременной
передачи и двух конических зубчатых шестерен. Эксцентриси-
тет между осью вращения резцовой головки и осью валика 7, а
следовательно, и осью шпинделя может регулироваться.
Фиг. 98. Схема устройства для обтачивания эксцентричных поверхностей
на токарно-револьверном автомате.
В. Обработка на автоматах продольно-токарного типа
Принцип работы и область применения автоматов
Основное отличие автоматов продольно-токарного типа от
автоматов с неподвижной передней бабкой заключается в том,
что у первых продольная подача сообщается не резцам, а об-
рабатываемой детали, резцы же .перемещаются лишь в попе-
речном направлении.
Принцип работы продольно-токарных автоматов ясен из
схемы, показанной на фиг. 99.
Пруток закрепляется в шпинделе передней бабки, выступая
из него на величину, несколько превышающую длину обрабаты-
ваемой детали. С другой стороны пруток проходит сквозь не-
подвижный люнет. Непосредственно у люнета располагаются
4—5 резцов (фиг. 100), начинающих работать поочередно. Все
перемещения передней бабки и резцов происходят автомати-
чески при помощи кулачков.
Обтачивание цилиндрических поверхностей выполняется сле-
дующим образом. Резец для обтачивания устанавливается со-
2. Обработка на автоматах
99
ответствующим кулачком в радиальном направлении на рас-
стоянии от оси вращения, равном радиусу обрабатываемой по-
верхности; прочие резцы при этом находятся в нерабочем поло-
жении, т. е. отстоят от оси вращения на расстоянии, превышаю-
щем радиус прутка. Вслед за этим {при неподвижном резце)
происходит подача передней бабки с закрепленным в ней и вра-
щающимся прутком.
Автоматы продольно-токарного типа предназначаются для
обработки малоустойчивых деталей с большим отношением дли-
ны к диаметру. Это объясняется тем, что у данных автоматов
усилие резания независимо от длины детали всегда действует
Фиг. 99.
Фиг. 100. Схема работы про-
дольно-токарного автомата.
непосредственно возле опоры (люнета), поддерживающей пру-
ток..
Кроме того, при применении продольно-токарных автоматов
имеется возможность:
1) обтачивать ступени, расположенные за участками боль-
шого диаметра;
2) обтачивать одним резцом ступени различных диаметров,
а также участки конической формы и фаски.
Продольно-токарные автоматы являются автоматами преци-
зионного типа, что в сочетании с весьма малыми деформациями
деталей дает возможность получать значительно большую точ-
ность обработки, чем на обычных автоматах. Применение стан-
ков какого-либо другого типа для обработки малоустойчивых
деталей в серийном или массовом производстве может быть до-
пущено лишь при отсутствии продольно-токарных автоматов.
Вначале автоматы продольно-токарного типа предназнача-
лись для обработки деталей в часовой промышленности. В даль-
нейшем эти автоматы получили широкое распространение и в
других отраслях приборостроения (в производстве авиационных
и электроизмерительных приборов, теплоприборов и пр.).
Обтачивание цилиндрических участков производится при по-
ступательном перемещении передней бабки.
chipmaker.ru
100 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
После обработки одной ступени бабка останавливается. Но-
вая ступень может обрабатываться либо новым, либо тем же
самым резцом. В первом случае резец отводится при неподвиж-
ной передней бабке в нерабочее положение, во втором слу-
чае — на расстояние, соответствующее диаметру новой ступени;
после этого вновь производится продольная подача передней
бабки и т. д.
Узкие выточки обрабатываются путем поперечной подачи
резца при неподвижной передней бабке.
При обработке цилиндрических поверхностей, расположен-
ных, как показано на фиг. 101, вначале происходит врезание —
подача резца в поперечном направлении
при неподвижной передней бабке, а за-
тем продольная подача последней.
Конусная и фасонная поверхности мо-
гут быть получены двумя способами:
1) поперечным перемещением фасон-
ного резца при неподвижной бабке;
2) сочетанием поперечной подачи
остроконечного резца с продольной пода-
Фиг. 101.
чей передней бабки.
При обработке осей обычно применяется второй способ, при
котором не требуется специального резца и давление на деталь
значительно меньше.
Подрезка торцев, перпендикулярных оси вращения, осуще-
ствляется поперечной подачей резцов при неподвижной перед-
ней бабке.
Такие работы, как сверление (центрирование) и нарезание
резьбы, выполняются при помощи особых приспособлений.
Обтачивание цилиндрических поверхностей
При обтачивании цилиндрических поверхностей на автома-
тах продольно-токарного типа представляется возможным вы-
держать допуск 0,01 мм и менее. Однако обеспечить такую вы-
сокую степень точности можно лишь при условии весьма тща-
тельной разработки технологического процесса с учетом всех
факторов, влияющих на точность детали.
Вопросы точности необходимо учитывать уже при распре-
делении работы между резцами. Те ступени детали, по которым
заданы наиболее узкие допуски, следует обтачивать резцом 1
(фиг. 102); последний работает по упору, благодаря чему дости-
гается большая точность, чем при обтачивании резцом 2, рабо-
тающим от кулачка. В то же время резец 1 мало подходит для
обтачивания с предварительным врезанием, так как его подача
к оси вращения происходит поддействием спиральной пружины.
Поскольку же усилия врезания значительны, упругая подача
2. Обработка на автоматах
101
в этом случае нежелательна, так как могут произойти искажен
ния размера. Поэтому обтачивание, сопровождающееся вреза-
нием, лучше выполнять резцом 2.
Если обтачивание производится резцом, закрепленным в од-
ном из вертикальных супортов, то на точность обработки влияет
передаточное отношение системы рычагов, передающих движе-
ние от кулачка к супорту. У продольно-токарных автоматов за-
вода им. Дзержинского это передаточное отношение может ко-
лебаться от 3:1 до 1,8:1. Чем больше это отношение, тем
меньше отражаются ошибки кулачков на точности детали.
Фиг. 102.
С другой стороны, с увеличением передаточного отношения уве-
личивается время холостых ходов, так как угол подъема кри-
вой кулачка при подводе резца к детали и угол падения при
отводе резца не может быть меньше определенной величины.
Поэтому передаточное отношение 3 : 1 следует применять в тех
случаях, когда требуется обеспечить высокую точность обра-
ботки.
Рассмотрим дополнительно вопросы о влиянии на точность
обработки:
1} точности исходного материала,
2) точности кулачков,
3) точности настройки.
Эти вопросы, весьма существенные для точности работ, вы-
полняемых на автоматах вообще, приобретают особое значение
при обработке на автоматах продольно-токарного типа.
О влиянии точности материала на точность обработки можно
судить на основании следующих соображений. В результате
деформаций, происходящих вследствие совместного действия
радиальной Ру и тангенциальной Р* составляющих усилия реза-
ния, центр прутка переместится из точки О в точку О' (фиг. 103).
Очевидно, что 00'— —, где z— зазор между прутком и на-
правляющей втулкой. Вследствие этого радиус обточенной де-
ker.ru
102 Гл П.Обработка на револьверных станках и автоматах
тали получит приращение, равное величине горизонтальной про-
екции смещения центра (так как влиянием вертикального сме-
щения центра на радиус детали можно пренебречь).
Приращение по радиусу резца
Дг== 00" = ~ cos о .
2
Если принять Ру=0,4 Pz, то ОО" = 0,40'0" и, следова-
тельно, tga = 2,5, а а = 68°.
Таким образом
Ar=-|-cos 68° = 0,185г,
а по диаметру
^d = 0,37г.
Так как величина зазора зависит от диаметра прутка, то
очевидно, что отклонения по диаметру прутка отразятся на диа-
метре обточенной детали: чем больше диаметр прутка, тем мень-
ше диаметр детали и наоборот.
Если пруток имеет эллиптичность, то величина зазора в про-
цессе одного оборота детали меняется от максимального значе-
ния при вертикальном положении большой оси эллипса (при
обтачивании резцами, закрепленными в горизонтальном супор-
те) до минимального — при горизонтальном положении большой
оси. Соответственно этому радиус обточенной детали получит
переменные приращения. В результате обтачивания деталь бу-
дет иметь в поперечном сечении форму овала, причем большей
оси эллипса прутка будет соответствовать меньшая ось сечения
детали и наоборот.
На точности обработки сказываются также отдельные откло-
нения по диаметру материала: с уменьшением диаметра прутка
увеличивается диаметр детали и наоборот.
При обработке на продольно-токарных автоматах обычно
применяют тянутые прутки. На фиг. 104 и 105 представлены
результаты экспериментальных исследований точности обработ-
ки, достигаемой на продольно-токарных автоматах при примене-
нии прутков тянутых и шлифованных (обладающих более точ-
ными размерами и формой). В обоих случаях изготовлялись
одинаковые детали при одних и тех же условиях обработки.
Детали измерялись в трех сечениях по длине (соответственно
числу ступеней), причем в каждом сечении определялись наи-
больший и наименьший диаметры ’. Ступень с наибольшим диа-
1 Места, где измерялись детали, указаны цифрами на эскизах внизу
фиг. 104 и 105.
2. Обработка на автоматах
103
метром оставалась необработанной, что позволяло судить о
точности материала.
На основании результатов измерений для каждого сечения
были построены две кривые, характеризующие наибольшие и
наименьшие диаметры. Рассматривая эти кривые, можно опре-
делить:
Фиг. 104. Точность деталей, обрабатываемых на продольно-
токарном автомате из тянутых прутков диаметром 4 мм. Ма-
териал—автоматная сталь.
7, 2, 3— наибольший диаметр детали (—); 7'. 2' 5'—наименьший
диаметр детали (--------------— ).
1) расстояние по вертикали между кривыми наибольших и
наименьших диаметров, что характеризует отклонение форм се-
чения от окружности;
2) расстояние между наивысшей и наинизшей точками кри-
вой, что характеризует рассеивание диаметров.
Отклонения от окружности у тянутых прутков равнялись в
среднем 10 примерно той же величины они были и у обра-
ботанных деталей. При шлифованных прутках отклонения от
Ю4_____Гл. П, Обработка на револьверных станках и автоматах
окружности равнялись 1,5—2 р, а у обработанных деталей со-
ставляли около 2 и.
Как показали опыты, рассеивание диаметров обработанных
ступеней больше, чем рассеивание по диаметру исходного мате-
риала. Так, например, рассеивание по кривой наибольших диа-
Месгпо измерения / (материал)
а Место измерения 3
*4 1,185
1,180
1,175
1,170
Детали №№20 30 00 50 60 70 80 90 100
Фиг. 105. Точность деталей, обрабатываемых на продольно-
токарном автомате из шлифованных прутков диаметром 4 мм.
Материал—автоматная сталь.
7, 2, 3—наибольший диаметр детали ( — );
2', 3'—наименьший диаметр детали (-— ).
метров при тянутом прутке по необработанным местам равня-
лось 8 р, а по обработанным — около 15р. При шлифованных
прутках соответствующие значения составляли по необработан-
ным местам 3 р., а по обработанным 8 р и 4 р.
То, что при шлифованных прутках в результате обработки
получается меньшее рассеивание, вполне соответствует приве-
денным выше соображениям общего характера. Следует доба-
вить, что благодаря большей точности шлифованных прутков
имеется возможность обеспечить более точную посадку прутка
2. Обработка на автоматах
105
в люнетной втулке, и наоборот, при тянутых прутках, где име-
ются большие расхождения по диаметру не только между раз-
личными прутками, но и в пределах одного прутка, необходимо
предусмотреть больший зазор.
Большая точность и лучшее направление шлифованных
прутков обеспечивают значительно большее постоянство по диа-
метру обработанных деталей. Поэтому для высокоточной обра-
ботки на продольно-токарных автоматах следует использовать
прутки повышенной точности (полученные путем бесцентрового
шлифования или другими способами).
В приведенных рассужде-
ниях не были учтены дефор-
мации системы станок — ин-
струмент—деталь. Если учесть
эти деформации, то окажется,
что для получения высокоточ-
ных размеров при обработке на
продольно-токарных автоматах
необходимо применять прутки
не только точные, но и из од-
нородного материала.
Точность кулачков оказы-
Фиг. 106.
вает существенное влияние на
точность обработки в тех случаях, когда одним резцом обтачи-
ваются несколько ступеней ’.
Допустим, что участок кулачка 1 (фиг. 106,а) соответствует
обтачиванию ступени 1 детали (фиг. 106,6), а резец отрегули-
рован так, что влияние неточности по радиусу R, на точность
ступени 1 устранено.
Расчетная величина радиуса второй ступени равна:
r2 = A{R\-R2) + r\,
где R\ и R°2—расчетные размеры радиусов соответствующих
участков кулачков;
А— коэффициент, зависящий от масштаба, в кото-
ром соответствующие размеры кулачка перено-
сятся на обрабатываемую деталь;
г'1 —расчетная величина радиуса первой ступени.
Действительная величина радиуса второй ступени составит
r2 = A(Rt-R^ + г{=А [(/?; + дЯх)-(/?; + Д/?2)] + Г\ =
= А [(/?;—д/?2)]+г;.
1 См. диссертацию С. А. Гантмана «Точность обработки па автоматах
продольно-токарного типа» (МАИ, 1948).
r.ru
106 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
Погрешность по радиусу г2 будет равна:
Дг2 = Г2 — г2 = Л (д — Д#2).
Таким образом, точность ступени 2 зависит как от точности
участка 1, так и от точности участка 2. Очевидно, что значения
Д/?! и дД2 следует подставлять в выражение для дг2 с соот-
ветствующими знаками.
Для того чтобы определить, как влияет погрешность радиуса
кулачка на расстояние от оси вращения детали .до вершины
резца, рассмотрим плоский кулачковый механизм с коромыслом
(используемый в механизмах супортов продольно-токарных ав-
томатов) и определим ошибку положения его ведомого звена-
коромысла в зависимости от погрешности радиуса кулачка.
На фиг. 107 пунктирной линией изображено положение
механизма при расчетном значении радиуса кулачка Ro. В этом
случае ролик (сухарь) касается кулачка в точке D.
Если в действительности кулачок имеет радиус R, то ролик
(сухарь) не будет касаться кулачка в точке D, и коромысло
займет другое положение (изображено сплошной линией). Центр
ролика (закругления сухаря) будет находиться в точке пересе-
чения дуги окружности радиуса ВС из центра С с дугой окруж-
ности радиусом R + BD из центра А. Вследствие этого коро-
мысло повернется и займет положение ВгС, что в свою очередь
вызовет смещение резца. Ошибка положения коромысла харак-
теризуется углом Д <р.
Из треугольников АВС и ABYC находим
cos а = ИСУ+(ВСГ-(АВУ .
‘ 2АС-ВС
(2 — 20)
COS (ср + Дс) =
(AC)g+(BtC)8 - (АВ1)* _ (АС)- + (ВС)г - (ДВ)2
2AC-BJC 2АС-ВС
(ABtf - (АВ)*
(так как В^С — ВС)-,
2 АС-ВС
2. Обработка на автоматах
107
COS (<Р + Д ср) = COS ср -COS Дер — sin ср Sin Дер,
а так как угол Дер мал, то
cos(cp+ Д<р) = СО8ср— Дер sin ср
ИЛИ
COS ср - Д ер Sin ср = ИС^+_т2-(АВ)2
2DC-BC ЧАС-ВС
(2-21)
Вычитая из равенства (2 —20) равенство (2 — 21) и деля обе
части полученного уравнения на sin ср, получим
д [(ЛВ1)г - (ЛВ)*] АВ (ABtf - {АВУ = (ЛВг)«-(ЛВ)*
2Л С-ВС sin <р АВ 2AB-ACsin₽ 2ABCF
(АВ sin ® ВС sin о . п \
так как ----— —-------------=sinp|-
ВС sin fi АВ ]
Подставляя Л51 = /?4-В1О1 = /?0 + д/?-р5О и ЛВ = /?04 BD
в уравнение (2 — 21) и отбрасывая Д/?2, получим
л
Д® =---
* CF
CF= ВС COS (ср — а) = /к cos (ср — а),
где 1К —длина коромысла.
Отсюда
ZK COS (-р — а) '
Смещение коромысла на угол Д о вызовет соответствующее
смещение резца, вследствие чего глубина резания изменится на
Af=z^.-=___
i i cos (ср — а)
где I — передаточное отношение.
Погрешность по радиусу обрабатываемой детали
Дг= —Д£=-----—(2-22)
z cos (ip — а)
Таким образом при наличии погрешностей по радиусам ку-
лачка /?, и R2
ДГ( = _L Г Д/?1---------1. (2 — 23)
2 i [cos('Jj— at) cos (<p2 — ag) J
Из формулы (2—23) видно, что погрешность тем больше,
чем больше ср — а. С увеличением угла 9 угол а. также уве-
личивается, но менее интенсивно. Поэтому погрешность имеет
chipmaker.ru
108 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
тем большее значение, чем больше отношение диаметра исход-
ного прутка к диаметру обтачиваемой ступени.
Вследствие этого следует участки кулачка, предназначенные
для обработки ступеней малых диаметров, выполнять с большей
степенью точности, чем участки, предназначенные для обработ-
ки ступеней больших диаметров (при одинаковых допусках по
диаметрам этих ступеней).
Кроме неточностей кулачка, на точность обработки оказы-
вает влияние точность посадки кулачка на ось.
При идеальной схеме обработки в процессе обтачивания
цилиндрической поверхности вершина резца занимает неизмен-
ное положение. В соответствии с этим ролик (сухарь) должен
скользить по участку кулачка, который очерчен дугой окруж-
ности из центра, лежащего на оси управляющего вала. В дей-
ствительности же в случае эксцентричной посадки кулачка на
управляющий вал резец не будет занимать неизменного поло-
жения, что приведет к искажениям обрабатываемой поверх-
ности.
На фиг. 108 пунктиром показано положение механизма при
отсутствии, а сплошной линией — при наличии эксцентриситета
е=АА'.
В последнем случае имеет место ошибка в положении коро-
мысла, характеризуемая углом А 7Э- Нетрудно доказать, что эта
ошибка в положении коромысла равна ошибке, которая прои-
зошла бы, если бы центр остался на месте (в точке Л), а ра-
диус кулачка увеличился бы на
A??=e cos <р.
Поэтому
, е cos Ф
---------—Н •
ZK (<f — °)
2. Обработка на автоматах
109
Смещение коромысла вызовет смещение резца и прираще-
ние глубины резания:
е cos с)_
i cos (ср — а)
а следоватёльно, и ошибку по радиусу детали:
Фиг. 109.
На фиг. 109 показана траектория вершины резца за один
оборот управляющего вала (т. е. при изменении от 0 до 2тг),
представляющая собой косинусоиду с амплитудой, равной
____е_____
i COS (ср — а)
Очевидно, что в действительности угол <р не может изме-
няться от 0 до 2тг. Если при обтачивании детали данным резцом
угол меняется от ф' до <р
тали будет представлять со-
бой соответствующий отре-
зок кривой.
На точности продольных
размеров сказывается ошиб-
ка передаточного механизма
продольно-токарного авто-
мата.
Обычно при определении
высоты подъема на кулач-
, то, образующая поверхности де-
Фиг. ПО.
ке, соответствующей тому
или иному продольному ходу, умножают требуемую длину
перемещения на передаточное отношение. Поступая таким
образом, принимают длину перемещения равной длине ду-
ги АВ (фиг. ПО,а). Действительная же длина перемещения рав-
на ВС, а погрешность по продольному размеру
М=АВ —BC=/?w—/?[sin('a'4- о>) — sin а] =
—sin (.а+о)+'sin а]. (2—25)
। chipmaker.ru
НО Гл. IL Обработка на револьверных станках и автоматах
Как видно из уравнения (2—25), погрешность AZ не яв-
ляется величиной постоянной и зависит от положения рычага
СМ (угла а).
Наименьшее значение этой погрешности получается при
cPi = cP2==t? (фиг. 110,6). В этом случае
AZmin=2Z?(<?—sin ср). (2—26)
Поэтому при проектировании кулачков следует стремиться к
тому, чтобы в тех случаях, когда требуется получение точного
продольного перемещения, рычаг совершал симметричные коле-
бания относительно своего вертикального положения.
Рассмотренную погрешность передаточного механизма мож-
но устранить, если не принимать длину дуги равной длине пере-
мещения, а ввести соответствующие коррективы.
В случае, показанном на фиг. 110,6, действительная длина
перемещения
1Л = 2R sin ср,
откуда
/д
smcp = — .
‘ 2/?
Зная требуемую длину перемещения и подставив ее значе-
ние в это уравнение, находим sin <р, а по нему и угол ср. При
расчете кулачка умножаем на передаточное отношение не длину
перемещения, а длину дуги, равную 2/??.
Переходя к вопросу о настройке станка, заметим, что микро-
метрическая установка резцов по диаметру у продольно-токар-
ных автоматов, которая должна облегчать точную настройку,
при недостаточно квалифицированной эксплоатации станка мо-
жет иметь обратное влияние. Так, например, на I часовом за-
воде при обтачивании на продольно-токарном автомате осей
центрального триба наладчик время от времени подходил к ав-
томату и измерял последнюю деталь. Если диаметр этой детали
оказывался близким к нижнему пределу допуска, он тут же
производил подрегулировку резца в сторону увеличения диа-
метра, и наоборот. Очевидно, что эти действия наладчика но-
сили совершенно случайный характер.
На фиг. 111,а показана кривая распределения, построенная
на основе измерения на I часовом заводе цапф осей централь-
ного триба, обработанных в одну смену (около 400 деталей);
кривая имеет многовершинную форму, что явилось следствием
многочисленных случайных подрегулировок. Действительные
размеры деталей при допуске 0,02 мм колебались в пределах
0,04 мм, причем около 25% (заштрихованная площадь на
фиг. 111л) оказалось вне пределов допуска.
2. Обработка на автоматах
Ill
5
Фиг. 111. Кривая распределения размеров деталей,
обточенных на автомате Горное; заштрихованная
площадь показывает количество деталей с разме-
рами, выходящими за пределы допусков.
chipmaker.ru
Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
В то же время, как это было установлено в результате про-
веденных автором в 1937 г. исследований, среднее квадратичное
отклонение, характеризующее рассеивание размеров деталей,
обработанных на этом станке из одного прутка и при одной
настройке (без подрегулировки резца), равнялось в среднем
лишь 2 F>. *.
Очевидно, что столь большое рассеивание (см. кривую на
фиг. 111,а) могло быть вызвано лишь несовершенством настрой-
ки станка и его подрегулировки. В связи с этим был проделан
следующий эксперимент. На другой день во время работы этого
же. наладчика на том же станке и при прочих неизменных усло-
виях было обработано примерно такое же количество аналогич-
ных деталей. Разница заключалась лишь в следующем:
1) подрегулировка резца производилась при заправке каж-
дого нового прутка, так как исследования показали, что при
отсутствии такой подрегулировки имели место скачки в разме-
рах, достигавшие 20 р.;
2) точность подрегулировки контролировалась путем измере-
ния нескольких пробных деталей и на основе методики контроля
настройки, изложенной в обшей части курса;
3) в процессе обработки деталей из одного прутка наладчик
к станку не допускался и подрегулировка не производилась.
Кривая распределения размеров деталей, обработанных при
этих условиях, представлена на фиг. 111,6.
Как видно из этой кривой, скачки отсутствуют, размеры де-
талей полностью укладываются в пределы заданного допуска.
В отношении общей оценки точности обработки можно при-
вести следующие данные.
Согласно проведенным исследованиям среднее квадратиче-
ское отклонение составляет 0,0015—0,002 мм (при тянутых прут-
ках).
Учитывая неточность настройки, можно обеспечить следую-
щие допуски:
При тянутом материале* • •.............0,015—0,02 мм
При шлифованном „ ............• • . • 0,01 мм
Обтачивание конических поверхностей
Обтачивание конических поверхностей обычно производится
путем сочетания поперечной подачи остроконечного резца с про-
дольной подачей материала.
Частным случаем обтачивания конических поверхностей яв-
ляется отрезка по конусу {фиг. 112), при которой одновременно
* Эта цифра примерно совпадает с результатами исследований, про-
веденных в 1940 г. Ульбрихтом в Мюнхенской высшей технической школе.
2. 06работка'па автоматах^
113
обтачиваются задний конус у отрезаемой детали и передний
конус у следующей детали.
Процесс обработки заключается в следующем. Обтачивается
цилиндрическая поверхность по длине, равной длине соответ-
ствующей ступени плюс дли-
на обоих конусов, плюс дли-
на, теряемая при отрезке
(фиг. 112,а). Вслед за этим
передняя бабка подается в
продольном направлении, а
резец — в поперечном (фиг.
112,6) с таким расчетом,
чтобы он в конечном поло-
жении имел перебег за ось
вращения на 0,1—0,2 мм
(фиг. 112,в и а).
При обтачивании кони-
ческих поверхностей на про-
дольно-токарных автоматах
неточность установки резца
по высоте вызывает такое
Фиг. 112. Схема обтачивания заднего
конуса с одновременной отрезкой по
конусу.
же искажение геометрической формы, как и при обтачивании
на токарном станке.
Неточности продольного перемещения бабки и поперечного
перемещения резца, обусловливаемые неточностями подъемов
на кулачках, вызывают погрешности по углу конуса.
о)
Расчетный угол (фиг. ПЗ/г) определяется из выражения
k
где k — расчетное перемещение резца;
I — расчетное перемещение бабки.
114 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах _
Действительные перемещения резца и передней бабки отли-
чаются от расчетных соответственно на t\k и Д/.
Так как
. Л
tg«=—.
то
k
a = arctg—.
В соответствии с этим
1 k
. I Г bkl—kM Lkl — ltgaM
Г+k2 12+1* fg* а
1-|- ь
/2
_ bk Д/ tg а
Z(l+tg=a) ’ 7
При определении Да нужно учитывать знаки Д/г и Д1. Наи-
большая погрешность получится, если Д/г и Д( имеют разные
знаки.
При
Ы=—Мг
Да = -А*.<!±Ц°) . (2-28)
/(1 + tg‘a) V 7
При одной и той же длине детали и одной и той же погреш-
ности bk (равной —Д/) погрешность по углу а пропорциональ-
на отношению
1+tgg
l+tg2a
Зависимость этого отношения от угла а показана на
фиг. 113,6: при а=45° и а=0° это отношение равно единице;
поэтому при весьма пологих конусах Да имеет такое же абсо-
лютное значение, как и при a=45°.
Однако, относительное значение этой погрешности — при
а
пологих конусах во много раз больше, чем при крутых конусах.
Так, например, если длина конического участка равна 5 мм,
а погрешность Д/г=О,О1 мм, то при а=45° погрешность Да со-
ставит лишь 0,25%, а при а=5° —2,25%.
Выражения (2—27) и (2—28) справедливы для тех случаев,
когда по сравнению с k можно Д/г считать малой величиной.
2. Обработка на автоматах
115
Для весьма небольших значений k (очень коротких и поло-
гих конусов) можно вывести более общее выражение (фиг. 114).
При отклонениях Дй и Д1 (берем худший случай, когда 6k на-
правлено в отрицательную, а Д/— в положительную сторону)
точка С переместится в точку С' и действительный угол будет
не а, а а'.
Тангенс действительного угла
, , А — ДА — Д/ tg а'
tg« =-----------~
I
откуда
tga'-l—k — 6k— 6l-tga';
tga' (Z -f- Д/) = k — 6k-,
, А —ДА
tg a =----------;
6 1+61
tg Да - tg (a' — a) =
e 7 l+tga'-tga
При
А —ДА
-------— lg«
z+д/---
А—ДА
t-------- tg а
1+6/
k — ДА — (1+61) tg а A — ДА — A — Д/ tg а __
Z-I-AZ4-(A — ДА) tg a Z-f-AZ—Ztg2a— AAtga
ДA + 61- tg a__________ДА Д Z tg a
’ 1
;—+tgo
<tga
Z(14-tg2a) + AZ—AAtga
ДА tg а
6k = —6l
Да= Afe(l+tga)
Z(l+tg!a) + AA (1 — tga)
(2 — 29)
В выражении (2—29) числитель и первые члены знамена-
телей одинаковы с числителями и знаменателями выражения
(2—28).
Кроме высоты подъема, существенное значение имеет точ-
ность формы кулачковых кривых. Неточности последних имеют
следствием неравномерные перемещения передней бабки и су-
порта. При этих условиях образующая обрабатываемой поверх-
ности получает криволинейную форму.
Частным случаем обтачивания конических поверхностей на
токарно-продольных автоматах путем комбинированного движе-
ния резца и передней бабки является обработка конических фа-
сок. При получении этим методом фасок небольшой ширины
часто имеет место брак из-за недопустимого уменьшения шири-
ны фасок, а в отдельных случаях даже их полного исчезнове-
chipmaker.ru
Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
116
ния, несмотря на казалось бы безукоризненный расчет изго-
товления кулачков. Нетрудно видеть, что причиной этого являет-
ся затупление резца.
Допустим, что требуется проточить фаску шириной пг
(фиг. 115). Положение затупившегося резца в конце обтачива-
ния фаски показано сплошной линией.
Фиг. 115.
При. небольшом затуплении резца
(для простоты примем, что на конце
резца образуется затупление радиусом
г) работа будет продолжаться, но для
сохранения диаметра проточки на-
стройщик передвинет резец вперед при
Помощи регулировочного винта, и в на-
чале обтачивания цилиндрической ча-
сти последний займет положение, пока-
занное пунктиром. Очевидно, что при
этих условиях ширина фаски умень-
шится на величину *е, которую можно
определить из следующих соображе-
ний:
e=KL=ML—МК
ML=r.
Из треугольника ОМ.К, в котором Х.МОК=
90Р — а
2
находим
Af/<=r.tg
90е — а
2
^мон
2
Следовательно,
I . , 90° — а
»=' 1-S—
(2 — 30)
где г — радиус закругления резца;
а — угол фаски.
При обычно применяемых углах фаски
а=45°; е=0,6г;
а = 30°; е = 0,4г.
Таким образом при угле фаски 45° и нормальном радиусе
закругления резца 0,2 мм
е=0,2 -0,6=0,12 мм.
2. Обработка на автоматах
117
При номинальной ширине фаски т=0,2 мм уменьшение ши-
рины на 0,12 мм будет весьма ощутительно, а при нормальных
для приборостроения фасках шириной 0,1 мм приведет к исчез-
новению фаски.
Обработка на многошпиндельных автоматах
Как было указано выше, многошпиндельные автоматы об-
щего назначений1 в настоящее время в приборостроении при-
меняются мало.
Многошпиндельный автомат дороже одношпиндельного и
сложнее в настройке, но дает более высокую производитель-
ность. Было бы, однако, ошибочно полагать, что производитель-
ность многошпиндельного автомата равна производительности
сдношпиндельного, умноженной на число шпинделей. Опыт по-
казывает, что при применении, например, четырехшпиндельного
автомата производительность его превышает производительность
одношпиндельного автомата в среднем в 2,5 раза.
При сравнении многошпиндельного автомата с одношпин-
дельным нужно исходить из следующих соображений. При ра-
боте на одношпиндельном автомате штучное время представляет
собой суммарное время, требующееся для выполнения всех не-
совмещенных переходов. При работе на многошпиндельном авто-
мате штучное время равно времени, затрачиваемому на выпол-
нение наиболее длительного перехода, плюс время, необходимое
для поворота шпиндельного барабана.
Скорость поворота шпиндельного барабана у обычных много-
шпиндельных автоматов ограничена, так как в начале поворота
необходимо преодолеть силу инерции, а конец поворота должен
происходить без толчков. Поэтому при обработке мелких дета-
лей время поворота барабана приобретает большое значение.
Кроме того, обычные многошпиндельные автоматы не приспо-
соблены к высоким' числам оборотов. Поэтому в ряде случаев,
особенно при обработке мелких деталей из цветных металлов,
производительность многошпиндельного автомата может ока-
заться даже ниже, чем у одношпиндельного.
Наиболее подходят для обработки на многошпиндельных
автоматах детали с участками, для обработки которых требует-
ся длительное перемещение инструмента. На многошпиндель-
ных автоматах можно обрабатывать указанные участки в двух
позициях, в результате чего время наиболее длительного пере-
хода уменьшается в 2 раза.
Следует отметить, что за последние годы в приборострое-
нии наблюдается тенденция к расширению объема работ, вы-
1 Многошпиндельные автоматы специального назначения применяются
в часовой промышленности.
chipmaker.ru
118 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
полняемых на многошпиндельных автоматах. Имеются много-
шпиндельные автоматы, специально приспособленные для обра-
ботки мелких деталей. Поворот шпиндельного барабана у этих
автоматов совершается в течение одной секунды.
Если деталь решено обработать на многошпиндельном авто-
мате, нужно решить вопрос, какой тип многошпиндельного авто-
мата наиболее целесообразно
использовать —• четырех- или
шестишпиндельный.
Шестишпиндельный авто-
мат имеет преимущества по
сравнению с четырехшпин-
дельным в следующих слу-
чаях:
1) если имеется возмож-
ность ускорить наиболее про-
должительный. переход, раз-
бив его на два; например, в
случае, показанном на фиг.
116, глубина сверления, соот-
ветствующая наиболее про-
должительному переходу, со-
ставляет при работе на че-
тырехшпиндельном автомате
(фиг. 116,о) 33 а при ра-
боте на шестишпиндельном
(фнг. 116,6) 19 мм. Таким об-
разом, производительность ше-
стишпиндельного автомата на
73°/о выше, чем четырехшпин-
дельного;
2) если, разбив переходы
на части, удается устранить
необходимость в дорогостоя-
щих инструментах; например,
в случае, показанном на фиг. 117, при применении шестишпин-
дельного автомата удалось заменить дорогие ступенчатые свер-
ла нормальными;
3) если на шестишпиндельном автомате можно за один цикл
обработать не одну, а две детали, как это показано на фиг. 118.
В отношении точности обработки необходимо заметить, что
у многошпиндельных автоматов по сравнению с одношпиндель-
ными имеется дополнительная причина, вызывающая существен-
ные погрешности по диаметральным размерам детали. Этой при-
чиной являются неточности поворота шпиндельного барабана,
порождаемые эксцентричным расположением шпинделей по от-
2. Обработка на автоматах
119
ношению к оси .барабана, отклонениями
шпинделями, неточностями делительного
стопорном
пускаемое
указанных
в расстояниях между
механизма, «игрой» в
механизме. Хотя до-
значение каждой из
неточностей для но-
к— -
к
Фиг.
Фиг. 118. Сопоставление процессов
обработки на четырех- и шести-
шпиндельных автоматах.
вых станков составляет 0,015—0,02 мм, вызываемая ими сум
марная погрешность обработки достигает 0,05 мм и более.
Для устранения влияния
неточностей поворота шпин-
дельного барабана на точность
обработки на одном из заво-
дов электроизмерительных при-
боров было проведено следую-
щее мероприятие (фиг. 119).
Концы шпинделей были точно
отшлифованы по одному диа-
метру,, а на поперечных су-
портах установлены (на шари-
Фиг. 119.
chipmaker.ru
120 Гл. II. Обработка на револьверных станках и автоматах
коподшипниках) ролики, упирающиеся в концы шпинделей. Кон-
такт между роликом и шпинделем обеспечивался тугой пружи-
ной, которая помещалась между рычагом, управляемым соответ-
ствующим кулачком, и супортом. При применении этого устрой-
ства относительное расположение шпинделя и ролика, а следо-
вательно, детали и резца оставалось неизменным. Вследствие
этого неточности в положении шпинделей не отражались на точ-
ности обработки.
Устройства, подобные приведенному на фиг. 119, могут ока-
заться весьма полезными при массовой обработке точных дета-
лей в тех случаях, когда применение многошпиндельных авто-
матов экономически целесообразно, но этому препятствует не-
достаточная точности обработки вследствие неточностей пово-
рота шпиндельного барабана.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПЛОСКИХ И КРИВОЛИНЕЙНЫХ
(ФАСОННЫХ) ПОВЕРХНОСТЕЙ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В приборостроении фрезерование является одним из основ-
ных видов обработки.
ций. Основными принципами, как показывает анализ методов
работы ведущих стахановцев-фрезеровщиков (И. И. Гудова
и др.), являются:
1) обработка детали одновременно несколькими фрезами;
2) установка на столе станка нескольких деталей;
3) применение поворотных столов;
4) непрерывное фрезерование.
Одновременная обработка детали несколькими фрезами вы-
полняется обычно путем закрепления этих фрез на одной огарав-
ке. При 'осуществлении этого принципа необходимо стремиться
к тому, чтобы размеры фрез по возможности не зависели друг
от друга.
В этом отношении способ обработки, показанный на
фиг. 120,а, не может считаться рациональным. Здесь диаметры
фрез 1 и 2 связаны друг с другом, ширина каждой из фрез 1
и 2 должна соответствовать ширине фрезеруемой поверхности.
chipmaker, ru
122_ Гл- Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Вследствие этого может оказаться, что использовать фрезы нор-
мальных размеров не удастся. Кроме того, при неодинаковом
износе фрез 1 и 2 происходят искажения размера h. Весьма за-
трудняется также переточка фрез 2 и 1, так как разность между
их диаметрами должна сохраняться постоянной (2й).
~6
Фиг. 121. Схемы многоместного фрезерования.
Вследствие изложенного может оказаться более целесооб-
разным разделить обработку на две операции (фиг. 120,6).
При одновременной установке на столе станка нескольких
деталей (при многоместном фрезеровании) детали можно рас-
положить последовательно (фиг. 121,а), параллельно (фиг. 121,6)
и последовательно-параллельно (фиг. 121,в).
При последовательном расположении детадей необходимо
обращать особое внимание на холостые ходы между деталями.
Фиг. 122.
Допустим, что требуется фрезеровать детали, показанные на
фиг. 122,а. При установке одной детали основное технологиче-
ское время составляет
Т”а+с
где SM— подача в минуту.
То же время при установке п деталей (фиг. 122,6)
с+па+(п — 1) b
1. Общие положения
123
При .последовательном расположении деталей экономия в
основном технологическом времени составляет
ц- __па + пс — с — па — (п — 1)1» _п—1 с — b
е — 10 10
zzSM и SM
При Ь=с экономия в основном технологическом времени
равна нулю, а при Ь>с последовательная установка деталей ока-
зывается менее выгодной в отношении основного технологиче-
ского времени, чем установка на столе станка одной детали.
Размеры холостых ходов обусловливаются конфигурацией
детали и способом закрепления. Если учесть холостые проме-
жутки, то в ряде случаев может оказаться, что последователь-
ная установка является нерациональной. Можно сократить вре-
мя, теряемое на холостые промежутки, если 'ускорить подачу
при холостых ходах. Однако это требует особых устройств и
целесообразно лишь при массовом производстве.
Максимальная экономия, получаемая при отсутствии холо-
стых промежутков, т. е. при й=0, равна
п — 1 с
р —----------
шах „ с
п о
При параллельном фрезеровании деталей, если мощность
станка позволяет работать без уменьшения подачи, основное тех-
нологическое время уменьшается в п раз. При фрезеровании не-
скольких деталей с одной установки, кроме основного техноло-
гического времени, времени перемещения стола и времени, за-
трачиваемого на включение и выключение станка, обычно умень-
шается также время на установку и снятие деталей.
При применении двухпозиционных поворотных столов, в то
время пока фрезеруются детали, установленные с одной сторо-
ны стола, с противоположной стороны снимаются обработанные
детали и устанавливаются новые заготовки. Благодаря этому
время на установку и снятие деталей заменяется временем, не-
обходимым для поворота стола.
Принцип непрерывного фрезерования заключается в том,
что стол станка находится в непрерывном движении, а детали
устанавливаются и снимаются во время хода стола. Наиболее
распространено непрерывное фрезерование, осуществляемое
при вращательном движении стола.
Пример непрерывного фрезерования показан на фиг. 123.
Детали закрепляются в кольце 1, соединенном с непрерывно
вращающимся круглым столом. При затягивании гайки 2 одно-
временно закрепляются две детали. Рабочий снимает обработан-
ные детали и устанавливает новые заготовки, не останавливая
вращения стола. При способах непрерывного фрезерования, ана-
логичных описанному, ось вращения стола может быть горизон-
chipmaker.ru
124 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
тальной, вертикальной или наклонной. В массовом производстве
можно осуществить подачу заготовок из магазина, автоматиче-
ское закрепление их и выталкивание обработанных деталей.
Фиг. 123. Непрерывное фрезерование.
фиг.
Фиг. 124. Непрерывное фрезерова-
ние при помощи цепи.
Другой способ непрерывного фрезерования показан на
. 124. Здесь приспособления перемещаются при помощи це-
пи. Закрепление заготовок и вы-
талкивание обработанных дета-
лей выполняется автоматически.
. Непрерывное фрезерование
требует крупных затрат и мо-
жет быть экономически выгод-
ным лишь при массовом про-
изводстве. Следует заметить,
что наибольшей производитель-
ности можно добиться, исполь-
зуя одновременно принципы
обработки несколькими фреза-
ми, установкой нескольких де-
талей и применением поворот-
ного стола или непрерывного
фрезерования.
2. Фрезерование плоских поверхностей 125
Основными видами работ, выполняемых на фрезерных стан-
ках, являются:
1) фрезерование плоских поверхностей;
2) фрезерование криволинейных (фасонных) поверхностей;
3) фрезерование зубчатых колес1;
4) фрезерование резьбы 2.
2. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
При обработке больших плоскостей, особенно у тонкостен-
ных деталей, фрезерование уступает строганию в отношении
•точности, так как при строгании: 1) меньше давление резания;
2) меньше усилие, требующееся для закрепления детали; 3) нет
местных нагревов поверхности. Кроме того, крупный фрезерный
станок, значительно более сложный по своему устройству, чем
строгальный, имеет и большее количество источников возникно-
вения погрешностей обработки.
В равной степени при обработке больших плоскостей, осо-
бенно длинных и узких, экономические преимущества могут
оказаться не на стороне фрезерования.
Вследствие изложенного вопрос о том, какой способ целе-
сообразнее применять — фрезерование или строгание — в маши-
ностроении в общем виде разрешить невозможно3.
Иначе обстоит дело в приборостроении. Благодаря неболь-
шим размерам деталей при фрезеровании отпадают затрудне-
ния, связанные с получением точных плоскостей. В то же время
при фрезеровании имеется возможность обеспечить значительно
более высокую производительность, чем при строгании, путем
использования указанных выше принципов построения высоко-
производительных операций. Вследствие этого в приборострое-
нии при обработке плоских поверхностей строгание почти не
применяется.
Фрезерование плоских поверхнося ей осуществляется двумя
основными методами: 1) на горизонтально-фрезерном станке при
помсщи цилиндрической фрезы; 2) на вертикально-фрезерном
станке при помощи торцевой фрезы.
При фрезеровании цилиндрической фрезой погрешности об-
работки вызываются следующими основными причинами:
1) неточностями формы фрезы;
2) износом фрезы;
3) биением фрезы в ненагруженном состоянии;
1 См. главу четвертую.
2 Этот вопрос рассматривается в третьей части курса (при изложении
вопроса в технологии винтов и гаек),
3 Более подробно о сопоставлении методов строгания и фрезерования
см. Соколовский А. П., Основы технологии машиностроения, Машгиз,
1939, стр. 245—254.
chipmaker.ru
126 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
4) непараллельностью рабочей поверхности стола направ-
ляющим;
5) упругими деформациями в системе станок—инструмент—
деталь;
6) неровностями заготовки.
Отступления от правильной геометрической формы у ци-
линдрической фрезы в осевом направлении отображаются зер-
кально на обрабатываемой поверхности.
Износ фрезы вызывает изменение размера, определяющего-
положение фрезеруемой плоскости по отношению к базовой по-
верхности. Влияние износа фрезы сказывается особенно сильно
при неточном расположении зубьев фрезы по окружности в ре-
зультате неточностей заточки. Так как при настройке станка
обычно ориентируются на наиболее выступающий зуб, то в на-
чале работы он будет снймать соответствующий слой металла.
Из-за большой нагрузки этот зуб быстро износится, вследствие
чего изменится глубина резания, а следовательно, и размеры
детали.
Если фреза бьет, то вершина зуба, фрезы то поднимается., то
опускается, в результате чего получается волнистость обраба-
тываемой поверхности.
Биение фрезы в ненагруженном состоянии вызывается бие-
нием оси конического отверстия шпинделя фрезы (согласно
ГОСТ 154-41 это биение, проверяемое по оправке длиной
300 мм, не должно превышать 0,02 мм), неточностями изготов-
ления фрезерной оправки, неточностями изготовления фрезы и
зазором между оправкой и отверстием фрезы (при скользящей
посадке 2-го класса точности этот зазор для диаметра оправки
22 мм может достигать 37 fl). Биение фрезы может также про-
исходить вследствие изгиба оправки от затягивания гайки при
наличии торцевого биения колец.
Непарачлельность рабочей поверхности стола, допускаемая
в пределах 0,02 мм на длине 500 мм, имеет следствием перекос
обработанной плоскости по отношению к базовой поверхности.
Деформации в системе станок—инструмент—деталь, проис-
ходящие в процессе резания, выражаются в относительном от-
жатии фрезы и стола, в результате чего уменьшается толщина
снимаемого слоя и соответственно^ изменяется размер детали.
Одним из наиболее существенных видов деформаций при об-
работке цилиндрической фрезой является прогиб фрезерной
оправки. Этот прогиб бывает особенно значительным при приме-
нении нормальных оправок, которые обычно делаются такой
длины, чтобы можно было обслуживать фрезой всю рабочую
поверхность стола. При серийном или массовом производстве
для уменьшения прогиба целесообразно делать жесткие корот-
кие оправки, предназначенные для определенных работ.
2. Фрезерование плоских поверхностей
ГЛ
Если заготовка имеет неровную поверхность, то вследствие
деформации глубина фрезерования будет различной в разных
местах.
Условия резания при фрезеровании цилиндрической фрезой
неблагоприятны для точной обработки. В начале резания при
обычном, так называемом встречном фрезеровании, когда фре-
за вращается в направлении, противоположном подаче стола,
зуб сразу не может углубиться в металл, поэтому он производит •
смятие материала, что является причиной больших и к тому же
переменных усилий. Кроме того, появляется усилие (фиг. 125,аД
стремящееся отделить деталь от стола.
Фиг. 125.
В этом отношении метод попутного фрезерования, когда
фреза вращается в направлении подачи стола, значительно бо-
лее благоприятен, так как при этом методе усилие резания при-
жимает обрабатываемую деталь к столу. Это имеет особо
важное значение при фрезеровании тонких неустойчивых де-
талей.
Кроме рассмотренных причин, погрешности обработки вызы-
ваются также неточностями установки. Погрешности базировки
и погрешности, происходящие в результате деформаций деталей
при их закреплении, определяются в каждом отдельном случае
общими методами. В отношении же погрешностей, происходя-
щих вследствие несовмещения установочной базы с опорной
плоскостью приспособления, можно сделать следующие указа-
ния. Согласно экспериментальным исследованиям А. А. Матали-
на при установке деталей в тисках указанные погрешности в
сильной степени зависят от состояния тисков. Кроме того, су-
щественное значение имеет способ зажатия.
Для обычных производственных винтовых тисков среднего
качества, удовлетворительно работавших в цехе при обработке
деталей средней сложности, были получены следующие сред-
ние значения рассматриваемой погрешности:
chipmaker, ru
123 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
1) 0,1—0,2 мм при первом способе установки, когда деталь
свободно кладется на подкладку тисков и зажимается:
2} 0,05—0,08 мм при втором способе установки, когда де-
таль плотно прижимается к подкладке, после чего окончатель-
но сильно зажимается. При 'использовании новых точных тисков
погрешность может быть уменьшена на 30—40%.
При закреплении в эксцентриковых тисках с подкладкой
среднее значение рассматриваемой погрешности составляет
0,04—0,1 мм.
Наименьшая погрешность получается при применении при-
способлений, у которых зажимное усилие прижимает установоч-
ную базу к опоре. В частности, при креплении детали прихва-
тами эта погрешность составляет 0,01—0,02 мм.
При фрезеровании торцевой фрезой условия для точной об-
работки плоскостей более благоприятны, чем при фрезерова-
нии цилиндрической фрезой. Это объясняется следующими при-
чинами. На фиг. 125,6 схематически показана торцевая фреза,
причем стрелками обозначены усилия, передаваемые обрабаты-
ваемой детали отдельными зубьями. Разлагая эти усилия на
две составляющие, из которых одна действует в направлении
подачи, а другая — перпендикулярно к ней, видим, что первые
составляющие усилий отдельных зубьев отчасти уравновеши-
вают друг друга, благодаря чему суммарное усилие подачи, а
следовательно, и нагрузка соответствующего механизма станка
получаются небольшими.
Все другие составляющие складываются, образуя результи-
рующую силу, которая непосредственно воспринимается направ-
ляющими стола. Усилия, отрывающего деталь от стола, при
фрезеровании торцевой фрезой нет. Кроме того, при фрезерова-
нии торцевой фрезой в работе одновременно находится значи-
тельно большее число зубьев, чем при фрезеровании цилиндри-
ческой фрезой. Следовательно, усилие на зуб получается мень-
шим и вместе с уменьшением его становятся менее заметными
колебания величины этого усилия в период времени с момента
врезания зуба в металл и до момента его выхода. И, наконец,
прогибы оправок меньше влияют на-работу торцевых фрез, чем
цилиндрических.
Следует заметить, что при фрезеровании торцевой фрезой
усилия резания могут вызвать перекос шпинделя, вследствие
чего обработанная поверхность получится криволинейной в по-
перечном сечении.
Условия для получения чистой поверхности также лучше
при фрезеровании торцевой фрезой, чем цилиндрической. Не
рассматривая общих причин, порождающих неровности поверх-
ности \ укажем лишь, что при фрезеровании торцевой фрезой
1 Этот вопрос рассматривается в первом разделе курса.
2. Фрезерование плоских поверхностей
129
обрабатываемая плоскость окончательно образуется дополни-
тельными лезвиями, расположенными по торцу и воспринимаю-
щими лишь незначительную часть нагрузки. Это благоприятно
для получения гладкой поверхности, и, кроме того, затупление
вследствие износа основных лезвий, расположенных по обра-
зующим, мало отражается на качестве поверхности.
В среднем можно считать, что чистовое фрезерование сталь-
ных деталей цилиндрической фрезой дает возможность полу-
чать 5-й, а обработка торцевой фрезой — 6-й класс чистоты по-
верхности по ГОСТ 2789-45. При скоростном фрезеровании тор-
цевыми фрезами чистота поверхности приближается к чистоте
шлифованных поверхностей (7—8-й класс).
При фрезеровании торцевой фрезой допускается большая ве-
личина подачи, чем при применении цилиндрической фрезы.
Однако при сравнении рассматриваемых методов в отношении
машинного времени необходимо в каждом случае отдельно учи-
тывать, кроме длины детали, также длину врезания, равную:
1) при фрезеровании цилиндрической фрезой (фиг. 126,а)
2) при фрезеровании торцевой фрезой (фиг. 126,6)
= у -
К фрезерованию плоскостей цилиндрическими фрезами сле-
дует прибегать преимущественно при одновременной обработке
детали несколькими фрезами.
Как показал опыт одного оптико-механического завода,
исключительно хороших результатов в отношении точности и ка-
чества поверхности можно добиться применением летучих фрез
chipmaKer.ru
130 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
(фиг. 1|27). Гнезда под резцы у такой фрезы расположены в
корпусе на различных расстояниях от центра; разница в этих
расстояниях 2—3 мм. В ближайшем к центру гнезде устанав-
ливается чистовой резец. Основной припуск на глубину резания
распределяется равномерно между черновыми резцами с таким
расчетом, чтобы слой металла, оставшийся для чистового резца,
не превышал 0,2 мм. Для получения особо высокого качества
поверхности следует применять резцы из твердых сплавов.
Максимальная глубина резания на один зуб обычно прини-
мается: а) для цветных метал-
лов — до 1,5 мм, для стали и
чугуна—до 1 мм. Глубина ре-
зания зачистным зубом колеб-
лется в зависимости от мате-
риала и необходимой чистоты
поверхности от 0,08 до 0,2 мм
для цветных металлов и от
0,05 до 0,1 мм для стали и чу-
гуна.
Фиг. 128. Фрезерование при помощи
автоколлимационного приспособ-
ления.
Фиг. 127. Летучая фреза.
Режущие грани резцов подвергаются доводке на медных
шайбах, насыщенных мелкой алмазной пылью.
Ударные нагрузки при врезании очередного зуба в металл
и изменения усилий резания в связи с последовательной рабо-
той чернового и чистовых зубьев создают предпосылки для по-
явления вибраций, вредно отражающихся на качестве обраба-
тываемой поверхности. Поэтому наряду с жестким креплением
2. Фрезерование плоских поверхностей
131
станков на фундаментах и плавным беззазорным ходом стола
особо важное значение имеет безукоризненное состояние под-
шипников шпинделя станка. Это требование является основным
для станков, применяемых при 'использовании летучих фрез.
Работа ведется без охлаждения, так как: 1) при примене-
нии резцов из твердых сплавов нет необходимости в отводе
тепла от режущей кромки; 2) тщательная доводка задних гра-
ней резцов предохраняет их от налипания стружки; 3) созда-
ются благоприятные условия для удаления стружки с обраба-
тываемой поверхности.
Скорость резания весьма высока и, например, при обработке
латуни доходит до 1000 м/мин. Подача на один оборот в зави-
симости от материала и требуемого качества поверхности со-
ставляет 0,02—0,1 мм/об.
В результате обработки летучими фрезами получается по-
верхность, относящаяся к 7—8-му классу по ГОСТ 2789-45,
что в соединении с высокой степенью ее ровности исключает в
большинстве случаев необходимость дальнейшего шлифования.
Если, кроме точности обработки плоскости, нужно обеспе-
чить также весьма точное ее положение, как это требуется, на-
пример, в оптических системах, то обычные методы установки
непригодны. В таких случаях можно использовать малоизвест-
ный способ установки деталей на фрезерном станке при помо-
щи автоколлимационного приспособления *.
Обработка ведется на горизонтально-фрезерном станке со
специальным шпинделем. На стол станка (фиг. 128) устанавли-
вается угольник 3 (кронштейн), на котором укреплены устано-
вочный столик 4, основная автоколлимационная трубка б и
вспомогательная (контрольная), автоколлимационная трубка 7.
При помощи трех винтов 8 столик 4 может передвигаться так,
чтобы его установочная (базисная) плоскость могла распола-
гаться перпендикулярно оптической оси автоколлимационной
трубки 6. Столик 4 может вращаться. Для прохождения свето-
вого пучка от трубки 6 в столике имеется сквозное отверстие.
Автоколлимационная трубка 6 закреплена на кронштейне
под установочным столиком и также может перемещаться. Вспо-
могательная автоколлимационная трубка 7 расположена на от-
кидном кронштейне над установочным столиком. При выверке
ее оптическая ось устанавливается параллельно оси основной
трубки 6. Трубка 7 служит для контроля за ходом обработки
детали. Кронштейн, на котором закреплена трубка 7, позволяет
наклонять ее под углом 9(F по отношению к основной трубке
или под другими углами в зависимости от углов между обра-
батываемыми плоскостями детали.
1 Информационный бюллетень. Управление заводами К. Цейсе и Шотт.
1 апреля 1940 г.
9-:
chipmaker.ru
132 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Шпиндель станка {фиг. 129) заимствован от гравировально-
го станка. Шпиндель имеет вертикальную подачу. Опускание и
подъем производятся путем вращения барашка. Цена деления
барабана 0,01 мм. Конструкция крепления шпинделя на хоботе
станка позволяет слегка покачивать его при выверке. Дости-
гается это путем введения зазора в шлицах щеки, при помощи
которой шпиндель крепится к хоботу. Хвостовичок оправки ле-
тучей фрезы устанавливается на конусе в шпиндель. Оправка
изготовляется таким образом, чтобы ее торцевая плоскость,
обращенная к детали, была перпендикулярна оси хвостовика и,
следовательно, оси вращения шпинделя (подразумевается, что
конус изготовлен достаточно точно). Это обстоятельство очень
важно, так как по торцевой плоскости оправки устанавливают
шпиндель. Резец (летучая фреза) зажимается в оправке при-
жимным винтом.
Фиг. 129.
До начала работы необходимо выверить станок, причем
должны соблюдаться следующие условия: 1) базисная плоскость
установочного столика должна быть перпендикулярна оптиче-
ской оси основной автоколлимационной трубки; 2) ось враще-
ния шпинделя должна быть параллельна оптической оси авто-
коллимационной трубки; 3) оптическая ось вспомогательной
(контрольной) автоколлимационной трубки должна быть парал-
лельна оптической оси основной автоколлимационной трубки
или перпендикулярна ей; 4) базисная плоскость установочного
столика должна быть параллельна плоскости перемещения сто-
ла станка; 5) ось вращения столика должна быть параллельна
оси основной автоколлимационной трубки.
Выверка станка с приспособлением производится следующим
образом.
Вращая столик 4 и работая установочными винтами 10 и
добиваются получения автоколлимационного блика от плоско-
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 133
параллельной пластинки, положенной на поверхность столика 4.
При вращении столика автоколлимационный блик должен стоять
неподвижно.
Снимают летучую фрезу с оправки. Прижимают на масле
стеклянную плоскопараллельную пластинку к торцевой пло-
скости оправки летучей фрезы. Отпускают винты, крепящие шпин-
дель к хоботу, и получают автоколлимационный блик от пластин-
ки, слегка покачивая шпиндель. Получив блик, который стоит
неподвижно (в пределах допуска) цри вращении шпинделя, за-
крепляют последний. Устанавливают летучую фрезу на место.
Отодвигают стол станка влево. Вводят вспомогательную
автоколлимационную трубку и, работая ее установочными вин-
тами, совмещают оптическую ось вспомогательной трубки с
осью основной трубки.
Устанавливают на .'рабочую поверхность столика 4 металличе-
скую пластинку, включаютстанок и профрезеровывают пластинку.
Снимают профрезерованную металлическую пластинку и
кладут ее на столик штатива оптиметра, в верхней части кото-
рого смонтирована автоколлимационная трубка. Накладывают
на металлическую профрезерованную пластинку стеклянную пла-
стинку и проверяют плоскопараллельность первой.
Если металлическая пластина не плоскопараллельна (вне
пределов' допуска), необходимо отрегулировать положение уголь-
ника 3 на столе станка, работая регулировочными винтами 5
на кронштейне и добиваясь того, чтобы базисная плоскость уста-
новочного столика была параллельна плоскости перемещения
стола станка. После этого следует снова профрезеровать кон-
трольную металлическую^ пластинку и проверить ее. на оптиметре.
В случае необходимости нужно повторить выверку станка,
добиваясь плоскопараллельности фрезеруемой контрольной ме-
таллической пластинки.
При помощи автоколлимационного приспособления можно
обеспечить точность установки в пределах 14-1,5'. Если обра-
батываемая поверхность должна образовывать некоторый угол
по отношению к базисной плоскости, то под обрабатываемую
деталь подкладывают призму с соответственно точно обрабо-
танным углом. Оптическая ось добавочной трубки 7 может быть
соответственно выставлена по стеклянной призме с точным углом.
3. ФРЕЗЕРОВАНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ (ФАСОННЫХ)
ПОВЕРХНОСТЕЙ
Фасонные поверхности можно фрезеровать различными спо-
собами: 1) от руки путем одновременной продольной и попереч-
ной подачи стола; 2) при помощи фасонной фрезы’; 3) по копи-
ру; 4) при помощи устройства, обеспечивающего необходимую
кинематику.
chipmaker.ru
134 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Первый способ, требующий высокой квалификации рабоче-
го, применяется лишь при индивидуальном производстве.
При втором способе задача сводится к созданию фасонной
фрезы. Поскольку материалы, необходимые для решения этой
задачи, содержатся в учебных пособиях общего типа по инстру-
ментальному делу, в настоящей книге они не приводятся.
Основное внимание здесь уделено фрезерованию по копиру,
причем копировальные системы рассматриваются в порядке воз-
растающей сложности и совершенства устройств.
Фрезерование при помощи устройств, обеспечивающих необ-
ходимую кинематику, рассматривается применительно к обра-
ботке поверхностей по спирали Архимеда при помощи делитель-
ной головки, так как этот случай имеет наиболее общее и наи-
более существенное значение.
А. Фрезерование по копиру
Общие положения
При помощи копиров выполняется плоское фрезерование фа-
сонных контуров (фиг. 130). и объемное фрезерование фасонных
поверхностей (фиг. 131).
Плоские фасонные контуры делятся на замкнутые (фиг. 130,а).
которые задаются обычно в полярной системе координат, и не-
Фиг. 131.
замкнутые (фиг. 130,6),
задаваемые чаще всего в
декартовых координатах.
К первым могут быть от-
несены, например, диско-
вые кулачки, ко вторым—-
кулачковые линейки или отдельные криволинейные участки
контура деталей.
Фасонные поверхности приходится обрабатывать при изго-
товлении штампов, прессформ (фиг. 131,а), коноидов (фиг.
131„б) и т. д.
При фрезеровании плоских фасонных контуров по копиру
рабочим инструментом является цилиндрическая или хвостовая
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
135
фреза. Радиус фрезы Гф (фиг. 132) должен быть меньше или
равен наименьшему радиусу г вогнутости на профиле рабочей
поверхности детали. Это обстоятельство должно быть обязатель-
но учтено при выборе фрезы.
Копировально-фрезерные работы выполняются при помощи
копировально-фрезерных приспособлений или станков.
Устройства, применяемые в копировально-фрезерных станках
и приспособлениях, делятся на механические и рефлекторные.
Механические устройства
Простейшая схема механического копировального устройства
показана на фиг. 133. Здесь деталь 1 и копир 2 закреплены друг
над другом на столе 3. Последний может свободно перемещать-
ся в направлении стрелки а по направляющим салазок 4. Под
действием груза деталь 1 и копир 2 прижимаются соответствен-
но к фрезе 5 и копировальному ролику 6, расположенным на
одной 'оси. Бели сообщить салазкам 4 подачу вручную или от
Фиг. 133. Простейшая схема механического копировального устройства.
самохода в направлении стрелки Ъ, то стол 3, а с ним деталь и
копир будут двигаться совместно с салазками 4 и одновремен-
но в зависимости от контура копира перемещаться в. ту или
другую сторону в- направлении стрелки а.
В результате сочетания этих двух движений будет выфре-
зерован фасонный контур детали; контуры детали и копира бу-
дут одинаковы, если диаметры фрезы и копировального ролика
равны. Прижатие может осуществляться не только грузом, но
и пружиной, а также пневматически или гидравлически.
Более совершенными являются копировальные устройства, у
которых фреза и копировальный ролик помещаются на отдель-
ных опорах, расположенных на постоянном расстоянии друг от
друга (фиг. 134). При этом уменьшается вылет оправки, на ко-
торой закреплена фреза, а также деформации оправки и свя-
занные с ними неточности обработки.
chipmaker.ru
136 Гл. 111. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Фиг. 134. Схема фрезерования по копиру.
На фиг. 135 изображено механическое копировально-фрезер-
ное приспособление для фрезерования замкнутых фасонных кон-
туров. На круглом столе 1 закреплена обрабатываемая деталь 2
и копир 3. Стол установлен на ползуне 4 и приводится во вра-
щение при помощи червяка 5. Ползун вместе со столом может
свободно перемещаться по направляющим. Посредством груза 6
создается усилие, прижи-
мающее копир 3 к роли-'
КУ Л установленному на
кронштейне 8.
При вращении червя-
ка ползун 4 совершает
возвратно-поступательные
движения по своим на-
правляющим в соответ-
ствии с профилем копира.
Соответствующие переме-
щения получает и обраба-
тываемая деталь. Так как
положение оси фрезы
остается неизменным, то
фреза при своем враще-
нии будет профилировать
деталь по закону, опреде-
ляемому копиром.
Если ось фрезы со-
впадает с осью ролика
(фиг. 136), а диаметр
фрезы равен диаметру
ролика, то профиль ко-
пира будет идентичен с
профилем детали.
С увеличением разме-
ров копира повышается
точность обработки и со-
здаются более благопри-
ятные условия для рабо-
ты копировальной систе-
мы вследствие уменьше-
ния углов подъема на
профиле копира, влияние
которых на работу копи-
ровальной системы будет
рассмотрено ниже.
Фиг. 135. Схема механического копире- Г
вального устройства для фрезерования
замкнутых контуров.
Некоторым недостатком рассмотренной копировальной систе-
мы для фрезерования замкнутых фасонных контуров является
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
137
расположение копира и ролика под обрабатываемой деталью;
это приводит иногда к попаданию стружки на рабочую поверх-
ность копира и ролика и искажению профиля обрабатываемой
детали. Увеличение размеров, копира по сравнению с деталью
дает возможность при помощи специального кожуха, а также
сквозных отверстий в копире, через которые проваливается
стружка, защитить рабочую поверхность копира от попадания
стружки.
При применении устройств,
основанных на рассмотренных
схемах, масштаб копирования,
т. е. отношение размеров копира
к соответствующим размерам де-
тали, является величиной посто-
янной.
Используя копировально-фре-
зерные устройства с пантогра-
фом, можно изменять масштаб
копирования в определенных пре-
делах. Это дает возможность
значительно увеличивать размеры
копира по сравнению с размера-
ми детали и благодаря этому повышать точность обработки.
Работа с пантографом основана на принципе подобия фигур.
у которых соответствующие стороны или линии пропорцио-
нальны.
На фиг. 137 приведена схема пантографа, представляющего
собой шарнирный четырехзвенник с осью поворота в точке О.
В точке D пантографа, совпавшей на чертеже с точкой А„ уста-
навливается шпиндель, приводимый в движение от мотора.
Фиг. 137. Схема пантографа.
В шпинделе закрепляется фреза, а в точке А.,— копировальный
штифт.
При обводе копировальным штифтом фигуры Л2£2С2, задан-
ной копиром или чертежом, ось фрезы совершает движение по
сторонам треугольника AJi^Cy. Масштаб воспроизводимой пан-
тографом фигуры будет зависеть от соотношения плеч OD и
138
,ru
Гл. III. Фрезерование плоскихи криволинейных поверхностей
0А2. Изменением положения копировального штифта и фрезы
на рычагах можно получить различные масштабы копирования
(см. ниже).
Механические копировальные станки с пантографом исполь-
зуются также для объемного копирования. В основу объемного
копирования с применением пантографа положен тот принцип,
Фиг. 138. Схема копировально-фрезерного станка
с пантографом.
что в подобных телах объемы пропорциональны кубам их ли-
нейных размеров.
На фиг. 138 приведена схема копировально-фрезерного стан-
ка с пантографом для плоского <и объемного копирования. Ста-
нок имеет две системы рычагов, расположенные друг над дру-
гом. Верхняя система рычагов 1, обозначенная в горизонталь-
ной проекции пунктиром, качается вокруг горизонтальной оси 2.
При помощи шарнира 3 верхние рычаги передают перемеще-
ния нижней системе рычагов — системе пантографа, соединен-
ного при помощи оси 9 с вертикальным ползуном 4. Благодаря
этому фреза 5 и копировальный штифт 6, кроме обычного пере-
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
139
мещения (как пантограф), могут двигаться по вертикали вверх
и вниз.
Для выполнения объемного копирования в соответствующем
масштабе изготовляется модель 7 {см. фиг. 138). Деталь 8 об-
рабатывается фрезой 5, установленной в шпинделе 10.
На данном станке можно вести одновременное копирование
двух деталей. В этом случае вторая фреза устанавливается в
дополнительном шпинделе 11, а под ним — соответственно вто-
рая заготовка.
Для того чтобы выполнять копирование в масштабе 1 : 1, в
один из шпинделей устанавливается копировальный штифт, а в
другой — фреза. При изменении масштаба копирования нет не-
обходимости изменять положение модели и заготовки на столе
станка. Вместе с перемещением сухаря 12 для изменения плеч
(рычагов соответственно перемещается шарнир 3 и закрепляется
в новом положении.
Обвод контура модели копировальным штифтом выполняется
вручную при помощи рукоятки 13. При этом фреза двигается,
как обычно в пантографе, по фигуре, заданной копиром. В то
же время копировальный штифт 6 в зависимости от формы по-
верхности модели перемещается по вертикали и приводит в
движение систему рычагов 1, которые в том же масштабе, как
и на пантографе, вызывают вертикальные перемещения инстру-
мента..
Существуют копировально-фрезерные станки с пантографом,
имеющие два рабочих шпинделя: один шпиндель служит для
предварительного фрезерования заготовки, другой — для чисто-
вого фрезерования. Таким образом в работе всегда находятся
две детали; каждая деталь обрабатывается за две установки
Б. Факторы, ограничивающие фрезерование по копиру,
и точность обработки
Схема, изображенная на фиг. 139, представляет участок про-
", прижимающийся к
филя копира 1 и копировальный ролик 2,
копиру силой Q. Прилагаемое извне
усилие подачи Q можно разложить на
силу Т, направленную по касательной
к профилю копира, и перпендикуляр-
ную ей силу N. Сила N, направлен-
ная нормально к профилю копира, вос-
принимается копиром, создавая кине-
матическое замыкание между роликом
и копиром. Сила Т создает относи-
тельное перемещение ролика по копи-
Фиг. 139.
ру, осуществляя процесс копирования;
поэтому сила Т должна быть доста-
chipmaker.ru
140 Гл. 111. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
точной для преодоления возникающих сил трения и усилия ре-
зания.
Для того чтобы получить необходимую силу Т, нужно при-
ложить силу
Q=7L-
sin »
Если угол <? очень мал,
той, что
может привести
Деталь
Копир
Фиг. 140.
то сила Q получается весьма боль-
заеданию или поломке механиз-
ма копировальной системы.
Практически принято счи-
т!атЦ, чтОфрезерование по ко-
пиру можно осуществить,
если угол <? (угол между
нормалью к профилю копи-
ра и направлением прижа-
тия копировального ролика)
не меньше 30°, т. е. Q = 2T.
вопросу о
первую
обшие
Центры фрезы и ролика (фиг.
тельно детали
Обозначим:
R— радиус
фрезы;
/?д — радиус
RK —радиус
гр—радиус
Гф— радиус
Переходя к
точности, отметим в
очередь следующие
положения.
140) в их движении
и копира описывают одинаковые кривые.
относи-
кривизны траектории центра ролика и центра
профиля
профиля
ролика;
фрезы.
детали;
копира;
Отсюда
Rr — R — Гф")
RK =R—rp.
R— Rb. +
/?=/?« +/₽•
к
Приравняем друг к другу полученные выражения:
Rb +гф = ^к +гр1
Rb — Rk +(rP—гф)-
Таким образом профиль копира совпадет с профилем детали
лишь при условии, что диаметр фрезы равен диаметру ролика.
Если копир спроектирован для определенных диаметров фрезы
и ролика, то при произвольном их изменении (или вследствие
износа) искажается форма обрабатываемой детали.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
141
прямоугольной системе коорди-
по которому скользит ролик 3.
4 и вместе с ней совершает по-
Для того чтобы можно было путем расчета определить точ-
ность копировально-фрезерных работ, нужно иметь аналитиче-
скую зависимость между профилем детали и профилем копира.
Пусть деталь 1 (фиг. 141) имеет участок криволинейного про-
филя, заданного уравнением в
нат. Имеется также копир 2,
Ролик жестко связан с фрезой
ступательное движение.
Примем следующие обозна-
чения:
фиг. 141.
х, у — координаты точки m
(касания фрезы с про-
филем детали);
г — радиус фрезы;
а — угол подъема профиля
детали в точке т, за-
ключенный между ка-
сательной к кривой в
точке т и осью х, или,
что то же самое, между
нормалью к кривой и
осью у,
h, k — координаты центра фре-
зы;
X, У — координаты точки М на
копире;
R — радиус ролика, скользящего по копиру;
Р, — угол подъема профиля копира в точке М, заключенный
между нормалью к кривой в точке М и осью У;
Я, k — координаты центра ролика;
а — расстояние между центрами фрезы и ролика.
Из чертежа следует:
X=k—R sin g,
У=Я—R cos р.
Определим значения k и И из чертежа:
fe—x+rsin а,
H=h+a,
h=y+r cos а.
(3—1)
(3-2)
Отсюда
Я=у+ г cos а+п.
(3-3)
chipmaker.ru
1V2 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Подставив выражения (3—2) и (3—3) в уравнения (3—1),
получим
X—x+r sin а.—R sin р;
(3-4)
Y=y+r cos а+а—Rcos £.
Если существует огибающая, то должно удовлетворяться
условие 1
дХ дХ
<)« d₽ __ q
да д@
Так как известно заранее, что огибающая имеется, то дан-
ный детерминант даст дополнительное условие для решения за-
дачи о нахождении профиля копира.
Возьмем частные производные:
дХ дУ
— = гCOS а; —=—Г Sin a;
да да
f=-7?cos₽;
Запишем условие в соответствии с детерминантом:
г cos а R sin р—R cos р г sin a=0
или
/?r(sin р cos a—cos p sin a) =0;
Rr sin(p—a)=0;
sin(p—(x)=0;
P=a.
Подставим полученное равенство в выражения (3—4):
Х=х— (R—г) sin a,
(3-5)
У=у+а— (R—г) cos а.
Определим значения sin а. и cos д:
1 См. диссертационную работу М. Я- Кашепавы «Нарезание зубчатых
колес часового профиля методом обката», МВТУ, 1947.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 143
Подставим эти значения sin а и cos а в уравнения (3—5):
Y=y + a
(3-6)
Выражения (3—6) дают искомые координаты профиля копи
ра, если заданы координаты профиля фрезеруемой детали.
Пример (фиг. 142). Определить координаты X и У профиля копира, если
профиль детали — окружность с радиусом А и координатами х и у.
Уравнение окружности детали с центром в начале координат
л2-(-у2=Л2.
Наидем
dy dx
— и — :
dx dy
y=V A2 ~ x2 ; —=
X X
]/~~А2 — х2 y
х^УА2-у2 ; —=
dy
_ y
V A2—y2 x
Подставим полученные значения в формулы (3 — 6):
Х=х —
У=У+а
Из фиг. 142
х=А cos <р,
у—A sin <р.
Подставив х и у в выражения для X и Y, получим
Х=(А- 7?-4-г) cos (3 — 7)
У=(А — 7?+г) sin <f+a. (3 — 8)
Исключением параметра <р получим уравнение копира. Для этого воз-
ведем в квадрат равенства (3 — 7) и (3— 8), предварительно перенеся бук-
ву а в левую часть равенства (3—8):
Х2=(А — R+r)2 cos2 <р;
(У — а)2— (А - R+r)2 sin2 у.
chipmaker.ru
144 Гл. III. Ф; верование плоских и криволинейных поверхностей
После почленного суммирования равенств получим
X*+(Y - о)2=(Д — R+r)2
Это — уравнение окружности с центром на расстоянии а от начала
координат и с радиусом, равным А — R+r.
Из выражений (3—6) могут быть получены частные случаи
в работе копировально-фрезерных систем.
1. Если диаметр фрезы равен диаметру ролика (фиг. 143), то
Х=х\
Y—y+a.
2. Если по копиру скользит
и /?»0, а г 7= О,
остроконечный штифт (фиг. 144)
то
3. При а=0 фреза и копировальный ролик расположены
соосно.
Точность фрезерования по копиру будет зависеть в общем
случае от точности диаметров фрезы г и ролика R, точности
самого копира и соответствия расчетного расстояния а между
осью фрезы и ролика действительному размеру на станке или
приспособлении.
Размеры обработанной по копиру детали характеризуются
координатами х и у. Определим точность выполнения размеров
х и у в зависимости от наличия указанных выше погрешностей.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
145
Выражения (3—6) перепишем в виде
(3-9)
(З-Ю)
х
и у. Для
Определим искомые погрешности размеров хну как сумму
частных дифференциалов по переменным X, Y, R, г, а, х, у.~
Выражения (3—9) и (3—10) — неявные функции
этого случая
-----№ 1г_
dF
дх
df df df df
— dY+ ~—da+ — dR+ ~dr
dY da OR dr
dy =
(З-П)
df
ду
(3-12)
Из выражения (3—9)
Нас интересует максимальная величина погрешности коор-
динаты х; поэтому берем абсолютные значения дифференциалов.
Отбрасывая малые величины второго порядка и заменяя диффе-
chipmaker.ru
146 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
ренциалы соответствующими погрешностями, находим погреш-
ность координаты х:
Если обозначить
(3-13)
то выражение для ’ Ах получится более удобным для поль-
зования:
(дх + др 4-Дг) а*
/ (1Х '
д ( л
a1-HR - J
(3-14)
Подобным же образом после вычисления дифференциалов
и соответствующего преобразования получим значение погреш-
ности для координаты у, если 14-(—У = г:
/
ДУ=
1(ДУ+Дд) Vг -PAR 4-Az] z°-
_______ I
Z2 + (# ~ г) V(z - I) 2 . —J- 1
dy |
(3-15)
Для примера вычислим погрешности, с которыми будет Ьт-
фрезерована по копиру круглая деталь, рассмотренная в пре-
дыдущем примере, если
х=10 мм;
у=10 мм;
ДА' = дУ=0,05 мм (погрешности по координатам X и Y
копира);
Д/? = 0,02 мм (погрешность радиуса ролика);
Дг=0,02 мм (погрешность радиуса фрезы);
Да = 0,01 мм (погрешность в расстоянии между осью
фрезы и ролика);
/? = 20 мм;
г— 10 мм;
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
147
Х2+у2 = А-2= ю2+Ю2 = 200;
Подставим эти значения в формулу (3 — 14):
дх— _____=0>12 мм.
У~2 ]22 +(20- 10)V (2- 1)2 (-0,1)]
Это и будет погрешность размера детали по координате х при
заданных погрешностях копира, фрезы и ролика.
Таким же образом определим погрешность фрезерованной
детали по координате у. Для принятых величин, вычисленных
го формуле (3—15), получим hy=5,14 мм.
В. Фрезерование на копировально-фрезерном полуавтомате
Рассмотренные выше схемы копировально-фрезерных уст-
ройств осуществлены в различных приспособлениях и станках
и применяются как в машине-, так и в приборостроении.
В приборостроении применяются, кроме того, особые копиро-
вально-фрезерные полуавтоматы типа Биллитер, которые в на-
стоящее время используются в часовой промышленности для
фрезерования выемок сложной конфигурации в платинках ча-
совых механизмов. Но полуавтоматы данного типа могут иметь
в приборостроении значительно более широкое распространение,
так как они дают возможность фрезеровать различные контуры
с различной глубиной фрезерования на отдельных участках.
Схема копировально-фрезерного полуавтомата показана на
фиг. 145. Шпиндель фрезы 1 закрепляется на рычаге 2, который
может поворачиваться вокруг оси 3. Обрабатываемая деталь
устанавливается на столе 4, закрепленном на рычаге 5 с осью
вращения 6. Второе плечо рычага 2 прижимается к кулачку 7,
а плечо рычага 5 — к кулачку 8. Кулачки 7 и 8 сидят на одной
оси. Контур фрезеруемой поверхности обусловливается конфигу-
рацией кулачков. Стол, на котором устанавливается деталь, мо-
жет подниматься и опускаться. Вертикальными перемещениями
стола управляет торцевой кулачок 9.
После установки детали шпиндель и стол поворачиваются в
горизонтальной плоскости до начального положения. Затем стол
подается в вертикальном направлении до требуемой глубины
chipmaker.ru
148 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
резания. После этого медленными поворотами рычагов стола и
фрезы осуществляются взаимные перемещения фрезы и стола
по контуру фрезеруемой поверхности. Отдельные участки могут
быть различной глубины. Для измерения глубины фрезерования
стол получает от кулачка 9 соответствующее вертикальное пе-
ремещение при неподвижных рычагах 2 и 5. Можно также осу-
Фиг. 145. Схема копировально-фрезерного
полуавтомата.
ществить прерывистое фрезерование, что дает возможность об-
работать с одной установки детали несколько поверхностей раз-
личной конфигурации и глубины. При одновременном движении
рычагов 2 и 5 и вертикальном перемещении стола можно вы-
полнить объемное фрезерование.
По окончании обработки стол опускается вниз, фреза выхо-
дит из выемки и поворотами рычагов стол и фреза отводятся
друг от друга. Это дает возможность снять обработанную де-
таль и установить новую заготовку.
Станок по своей кинематике прост, но для каждой детали
необходимо изготовлять специальный комплект кулачков-
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 149
Расчет кулачков заключается в следующем. Наметив траек-
торию фрезы и задавшись подачей, обычным путем подсчиты-
вают время для каждого участка рабочего хода (с учетом вре-
зания). Далее определяют центральные углы для каждого хо-
лостого хода. Необходимые данные либо заимствуют из ин-
струкции к станку, либо задаются ими, исходя из оптимального
угла давления.
Я. Э. Кац 1 предлагает следующую формулу для определе-
ния центрального угла в градусах:
^.х = 57,3^,
ГВ
где h — подъем на кулачке;
гв— наименьший радиус-вектор дискового кулачка или ра-
диус цилиндра по внутренней поверхности торцевого
кулачка;
К=1, когда кулачок ведет рычаг, и К=0,75—0,6, когда ку-
лачок ограничивает движение рычага.
Зная центральные углы для каждого холостого хода, опре-
деляют их сумму S рх. х. Очевидно, что сумма всех углов рабо-
чих ходов
S3P.x = 360°— £[kx.
Если разделим Е[Зр.х на суммарное вре- ЛГУ
мя рабочих ходов 2/р.х, получим угловую /"'X
скорость со распределительного вала. у
Умножая со на время каждого рабочего ___________
хода, мы можем определить соответствую- Д
щие углы.
Дальнейший расчет сводится к опреде- -г \ /
лению радиусов-векторов для построения \ \/ у
профиля кулачков на участках рабочих хо-
дов.
Приведем решение этой задачи, дан- фИГ. 146.
ное быв. студентом МВТУ инж. С. И. Глей-
зером.
На фиг. 146 схематически представлено расположение основ-
ных звеньев механизма станка для того случая, когда центр
фрезы совпадает с центром стола; размеры звеньев ^?=90 мм',
/=276 мм. Следовательно, расстояние между центрами враще-
ния рычагов стола и фрезы
Л = )/2^=127,3 мм.
1 Я. Э. К а ц, Металлорежущие станки для обработки платинок и мости-
ков точных приборов и часовых механизмов. МАИ, 1947.
chipmaker.ru
150 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Размеры подобраны так, что при положении механизма, по-
казанном на фиг. 146, концы рычагов касаются начальной
окружности кулачка.
Допустим, что требуется профрезеровать точку М (фиг. 147).
Для этого нужно повернуть рычаг стола из некоторого данного
положения на угол Д?, чтобы вывести точку М на траекторию
фрезы. После этого нужно повернуть рычаг фрезы на угол Д ф
до совпадения центра фрезы с точкой М'.
Таким образом, каждой точке фрезеруемого контура соот-
ветствуют определенные углы поворота стола и фрезы.
Фиг. 147.
Определить эти углы можно следующим образом (фиг. 148).
Точка О — центр стола и одновременно начало координат. По-
ложение фрезеруемой точки М задано ее координатами х, у.
Из треугольника ОгЛ1О3, учитывая, что О27И=О1О=/?, на-
ходим
(х+Я)2.+ г/2=Л2+Д2—2ARcos ф,
откуда
cos^^- . (3_1б)
т 2AR v ’
Произведя упрощения и подставив /? = 90 мм, получим
cos Ф = 0,7071-----(3 — 17)
т 127,3 22915
Обозначим Х_МО±О2 через а, а через Да.
Тогда
ф=а—Да. (3 —18)
Из треугольника ОГМО2 находим
sin а_sin (180° — (а+Ф)] _sin (а+Ф)
1Г А ~ А
откуда
A sin а = sin а cos ф + R соё а sin ф.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
151
Разделив это выражение на cos а, получим
A tga = /?tgacosty + /?sin^;
sin ф
tg а = ————;—.
У 2 — cos ф
Далее из треугольника ОХЛ1ЛГ имеем
tg Да = —-— = ——
R+x 90-f-x
(3-19)
(3—20)
Зная а и Да, определяем согласно уравнению (3—1$)
угол 9. Зная углы поворота рычагов, можем определить соответ-
ствующие радиусы-векторы кулачков стола и фрезы.
Расстояние от центра вращения каждого рычага до центра
вращения кулачка равно 295 мм. При этих условиях радиус-
вектор кулачка стола определяется из уравнения (фиг. 149)
рс = ]/’ 2 762 + 2952 — 2 • 276 • 295 cos (74°7"—<р) , (3—21)
а кулачка фрезы
Рф = )/’2762 + 295г — 2-276-295 cos (74°7—ф) .' (3—22)
Таким образом, зная координаты фрезеруемой точки, можем
определить радиусы-векторы кулачков фрезы и стола.
Этого, однако, недостаточно. Необходимо определить угло-
вое положение каждого радиуса-вектора, исходя из условия, что
подача вдоль траектории фрезы должна
быть постоянной. Это значит, что одинако-
вым участкам траектории фрезы должны
соответствовать одинаковые углы поворота
кулачков.
Как указано выше, в начальной стадии
расчета определяют для каждого рабочего
хода соответствующий центральный угол
на кулачке. Разделим путь фрезы на рав-
ные по длине участки, причем число деле-
ний (участков) примем равным числу гра-
дусов соответствующего центрального угла
на кулачке. Очевидно, что переход фрезы
из одной точки в другую соответствует од-
ному градусу на кулачке.
На основании изложенного устанавли-
ваем следующий общий порядок расчетов:
1) определяем для данного рабочего
хода центральный угол на кулачке;
Фиг. 149.
<er. ru
152 Гл. Ilf. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
2) делим путь фрезы на равные по длине участки, причем
число делений равняется числу градусов на кулачке;
3) определяем координаты каждой точки деления;
4) по уравнениям (3—17) и (3—18) определяем для каждой
точки углы ф и '-р;
5) зная углы и <р, определяем по уравнениям (3—21) и
(3—22) радиусы-векторы кулачков.
Деление пути фрезы на участки и определение координат
точек деления может быть выполнено либо графически, либо
аналитически, если траектория фрезы задана уравнением.
Пусть траектория фрезы задана уравнением
V=f(x\
Тогда скорость относительного движения (подача)
или
dS=bdt.
Подставляя в это уравнение выражение для дифференциала
дуги
dS = 1 + (у')2 dx,
получим
1 + (У)2 dx = bdt. (3—23)
Интегрируя правую часть уравнения (3—23) от t0 до какого
то момента времени t, а левую — от координаты х0 до х, на-
ходим
J/\+{y'Ydx = b(t-t^ = S-Sb. (3-24)
Это уравнение связывает координату х траектории фрезы с
временем t или, что то же самое, с углом поворота кулачка.
Задавая равные промежутки времени (соответствующие
одному градусу поворота кулачка), найдем соответствующие им
координаты х.
Г. Рефлекторные копировально-фрезерные устройства
Для работы по копиру на механических копировально-фре-
зерных станках и приспособлениях необходимо изготовлять ко-
пиры из стали, а для большей износоустойчивости подвергать их
термической обработке ввиду значительных усилий, которые
должны испытывать их поверхности.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 153
Изготовление копира очень сложно и требует значительного
времени на подготовку производства, в результате чего при не-
больших партиях деталей может стать неэкономичным приме-
нение самого метода копирования. Значительные усилия, при-
лагаемые к ролику и копиру, вызывают появление в различных
звеньях копировальной системы упругих деформаций,, влияю-
щих на точность обработки. Изложенные соображения обусло-
вили создание так называемых рефлекторных копировальных
устройств, работающих с применением электрических, гидравли-
ческих и пневматических принципов *.
В рефлекторных копировальных устройствах различают три
основные части:
1) копировальную головку с копировальным штифтом —
орган, воспринимающий заданный копиром профиль (головка
является чувствительным элементом системы и датчиком импуль-
сов и управляет работой копировального устройства);
2) передаточный орган;
3) исполнительный механизм, воспринимающий полученные
импульсы и воспроизводящий посредством инструмента заданный
копиром профиль обрабатываемой детали.
Рефлекторные копировально-фрезерные устройства позво-
ляют, вследствие малых давлений копировального штифта, при-
менять модели из мягких, легко обрабатываемых и недорогих
материалов — сплавы алюминия, дерево, цемент и гипс.
Наиболее распространены электрокопировальные станки,
которые в зависимости от принципа действия делятся на элек-
троконтактные, индуктивные, емкостные, электроионные и фото-
электрические.
К категории электроконтактных копировально-фрезерных
станков может быть отнесен станок «Келлер». Станок имеет
три подачи: вертикальную, поперечную и продольную. На станке
можно вести работу по шаблону (плоское копирование) и по
модели (объемное копирование).
Ввиду того что взаимодействие копировальной головки с ин-
струментом однотипно при перемещениях в различных направ-
лениях, рассмотрим только механизм поперечных подач
(фиг. 150,а). Схема изображает момент подхода копировального
штифта 1 к модели 2 и фрезы 3 — к заготовке 4. Другим кон-
цом копировальный штифт упирается в шайбу 5, помещенную
•Петров Б. Н., Анализ автоматических копировальных систем, Дис-
сертация. АН CCGP, 1945.
Полторацкий Н. Г,. Контурное копирование. «Американская тех-
ника и промышленность», 1947, Т. 21, № 2, т. 21, № 3.
Библиографический список № 134, составленный Технической библиоте-
кой НАТИ с 1 апреля 1939 г. по 1 июля 1940 г.
Библиографический список № 7043 за 1945 г., составленный Гос. науч-
ной библиотекой МВО на тему «Копировальные станки и приспособления».
chipmaker.ru
154 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
на конце рычага 6. По другую сторону рычага 6 расположены
контакты 7 и 8. Давление, оказываемое на копировальный
штифт вдоль его оси, вызывает перемещение рычага 6 от кон-
такта 7 к контакту 8. Когда давление прекращается, небольшая
Фиг. 150. Схема поперечной подачи электро-
контактного копировально-фрезерного станка.
пружина 9 приводит рычаг 6 в первоначальное положение, за-
мыкая контакт 7.
Поперечные салазки 10 станка, несущие копировальный
штифт и фрезу, получают движение от мотора при помощи
винта 11 с гайкой, шестерни 12 и передвижной шестерни 13
с дисками 14 на ее торцах.
По соседству с дисками 14 расположены электромагниты 15,
которые вращаются в противоположные стороны и управляются
электромоторами. В зависимости от того, какой из контактов
(7 или 8) замкнут -рычагом 6, якорь 16 включает левый или
правый электромагнит 15. Последний притягивает передвижную
шестерню 13 и приводит во вращение винт 11, сообщая салаз-
кам соответствующее перемещение.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
155
оказывает на нее давле-
Фиг. 151. Головка со ртут-
ным замыканием контак-
тов.
Все три движения механизмов станка сочетаются таким об-
разом, что горизонтальное или вертикальное перемещение воз-
можно лишь, когда механизм поперечного перемещения без-
действует, т. е. когда рычаг 6 находится в промежутке между
контактами 7 и 8, не замыкая ни одного из них.
Предположим, что копировальный штифт, подойдя к модели,
коснулся ее в точке аг (фиг. 150,6) и
ние; тогда контакт 7 размыкается.
Тотчас же включается вертикальное
движение и копировальный штифт пе-
ремещается в точку а2. Так как при
этом копировальный штифт выходит
из соприкосновения с моделью, кон-
такт 7 мгновенно замыкается и в тот
же момент начинается поперечное дви-
жение штифта в точку а3 и т. д.
Таким образом путь фрезы, повто-
ряющей движения копировального
штифта, состоит как бы из ряда весь-
ма малых, незаметных на-глаз сту-
пеней, которые не мешают вести копи-
рование с точностью 0,01—0,02 мм.
Копировальный штифт при своем дви-
жении не выходит из соприкосновения
с моделью, а лишь ослабляет свое да-
вление на нее.
Таким же образом выполняется
фрезерование и в горизонтальной пло-
скости.
При черновом фрезеровании
ний на копировальном штифте
величине припуска на чистовую
разница в радиусах закругле-
и фрезы должна быть равна
обработку, т. е.
г — гл = 8.
р Ф
где гр—радиус закругления копировального штифта;
г л,—радиус закругления режущей кромки фрезы;
о — припуск на чистую обработку.
В копировально-фрезерных станках электроконтактного типа
находят применение также копировальные головки со ртутным
замыканием контактов (фиг. 151). Корпус 1 копировальной го-
ловки состоит из двух частей, разделенных диафрагмой 2.
Верхняя камера, заполненная ртутью, имеет более узкую гор-
ловину, диаметр которой составляет диаметра камеры у
диафрагмы. Под диафрагмой расположен копировальный штифт
3, перемещение которого передается ртути диафрагмой. Ток
chipmaker.ru
156 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
подводится к головке через контакт 4 и передается ртутью кон-
такту 5.
В зависимости от профиля копира перемещается копироваль-
ный штифт. При опускании штифта вниз опускается диафрагма
2 и уровень ртути в горловине понижается, вследствие чего раз-
мыкается контакт 5. Это вызывает в свою очередь движение
вниз супорта, несущего копировальную головку и инструмент,
которое должно вернуть ртуть к прежнему уровню. Копироваль-
ный штифт начинает давить своим плунжером 7 на диафрагму,
поднимает ее, и ртуть снова замыкает контакт 5 и выключает
вертикальную подачу супорта.
В том случае, когда копировальный штифт перемещается
вверх, уровень ртути поднимается, замыкается контакт 6 и го-
ловка с супортом передвигаются также вверх до тех пор, пока
не разомкнется контакт 6.
Таким образом супорт, несущий инструмент, повторяет дви-
жения копировального штифта и на заготовке воспроизводится
профиль копира.
Точность работы головки определяется отношением
— = — = 0,01 мм.
№ 102
Фрезерованные поверхности деталей, обработанных при по-
мощи этой головки, как и при обработке другими устройствами
электроконтактного типа, получаются ступенчатыми. Величина
ступеней обусловлена инерцией копировального устройства.
Широкое распространение получили также электроионные ко-
пировально-фрезерные станки. Эти станки позволяют выполнять
копирование более точно, чем станки контактного типа, так как
переключение подач производится без применения магнитных
муфт и реле, на срабатывание которых требуется относительно
много времени, что приводит к получению ступенчатых поверх-
ностей.
Электроионный метод дает возможность сократить цепь
управления подачами.
В 1940 г. станкозавод им. Свердлова выпустил первый со-
ветский копировально-фрезерный станок электроионного типа си-
стемы Соколова1 модель 6441. Станок предназначается для кон-
турного и объемного копирования. Этот же завод, создал новую,
более совершенную модель (6441А) указанного станка 2.
1 Ч е р н и к о в С. С., Новый копировально-фрезерный станок. «Станки
и инструмент», 1940, № 10.
2 Канд. техн, наук Соколов Т. Н. и инж.-мех. Д р у ж н н с к и й И. А.,
Электронно-механическое управление в новом копировальном станке.
«Станки и инструмент», 1947, № 12.
S. Фрезерование криволинейных поверхностей 157
В отличие от станков Келлер в станке Соколова копироваль-
ный штифт управляет движениями инструмента не путем пре-
рывистого замыкания и размыкания контактов, а путем плавного
регулирования двигателей подач по так называемой системе
Леонарда, при которой изменение скоростей электромоторов
достигается изменением токов возбуждения амплидин-генерато-
ров {электромеханических усилителей). Токами возбуждения
управляют тиратроны.
Фиг. 152. Схема копировальной головки с фотоэлементом.
Чувствительным элементом станка является индуктивная
копировальная головка (фиг. 152), состоящая1 из двух индуктив-
ных катушек 1, между которыми на плоской пружине 2 подве-
шен якорь 3. Через скобу 4 и шарик 5 якорь связан с копиро-
вальным штифтом 6, скользящим по модели. Всякое изменение
положения якоря вызывает изменение напряжения в катушках
и сдвиг фаз между сеточным и анодным напряжением тиратро-
нов усилителя. Из усилителя копировальной головки напряже-
ние подается на усилители возбуждения № 1 и № 2, которые
выпрямляют переменный ток и повышают его напряжение.
Далее напряжение воздействует на обмотки возбуждения ампли-
дин-генераторов, на выходных клеммах которых возникает на-
пряжение, используемое для питания двигателей подач.
Станок обеспечивает точность копирования 0,02—0,03 мм а,
вследствие низкого давления копировального штифта на мо-
158 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
дель (150—185 г), дает возможность применять модели из де-
рева, гипса и цемента.
Рабочие подачи для всех трех движений станка изменяются
бесступенчато в пределах от 20 до 300 mmJmijh; периодические
подачи при переходе с одной «строки»1 на другую — от 0,25
до 15 MMjxod в зависимости от того, ведется чистовая обработка
или обдирка.
Применение фотоэлементов дало возможность создать фото-
электрический копировально-фрезерный станок для плоского и
Фиг. 153.
объемного копирования непосредственно
по чертежу без применения копиров и мо-
делей 2 * * s.
Чувствительным элементом такого стан-
ка, разработанного инж. Вихманом, яв-
ляется копировальная головка с фотоэле-
Фиг. 154.
Фиг. 155.
том, названная фотовизор (фиг. 153). Фотовизор состоит из
камеры, в которой имеется источник света 1, проектирующий
при помощи микрообъектива 2 на линию чертежа 3 «световую
точку» весьма малых размеров (0,01—0,5 мм)', диаметр точки в
2—3 раза меньше толщины линий чертежа. Световые лучи,
образующие световую точку, отражаются от чертежа рассеян-
ным пучком на параболическое зеркало 4, а затем направляют-
ся зеркалом 5 в фотоэлемент 6. Фотовизор устанавливается так,
что половина световой точки затемнена линией чертежа
(фиг. 154), а другая половина находится в светлой части чер-
тежа, хорошо отражающей свет.
Фотовизор жестко связан с супортом, несущим шпиндель с
фрезой, и перемещается вместе с ним. При попытке световой
точки сойти с линии чертежа (фиг. 155,а) увеличивается осве-
щенность фотоэлемента, а следовательно, и величина фототока.
1 Строками при копировании называют траекторию движения фрезы и
ролика. Обычно —это близко расположенные друг к другу горизонтальные
или вертикальные лннни илн кривые линии, лежащие в параллельных
плоскостях.
s Инж. В и х м а н, Фотоэлектронная автоматика станков — новая отрасль
техники. «Машиностроитель», 1939, № 7.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
159
Фиг. 157.
пересечения
: фасонной
При попытке световой точки зайти в затемненную часть чертежа
(фиг. 155,6) величина фототока падает. Изменение силы тока
в цепи фотоэлемента вызывает срабатывание реле, включение
механизма подач и тогда равновесное положение системы снова
восстанавливается. Таким образом световая точка непрерывно
стремится двигаться по ли-
нии чертежа, а связанная с
ней фреза воспроизводит
заданный контур.
Движению световой точ-
ки по контуру чертежа 1
(фиг. 156) соответствует
движение центра фрезы 2
по подобной же кривой 3.
В этом случае фреза обра-
зует некоторую эквидистантную кривую 4. Поэтому для копиро-
вания непосредственно по чертежу без искажения профиля и
без построения специальных чертежей была применена быстро
вращающаяся световая точка. Диаметр вращения точки точно
равен диаметру фрезы. Точка делает до 1000 оборотов в минуту
и при каждом обороте касается линии чертежа.
Обработка фасонных поверхностей на станке Вихмана вы-
полняется по методу сечений. Пусть задано обработать фасон-
ную поверхность 1 (фиг. 157) на детали 2. Если рассечь деталь
горизонтальными плоско-
стями, проходящими че-
рез фасонную поверх-
ность детали, то получим
ряд плоских кривых как
следы от ।
плоскостей с
поверхностью.
Полученные
обозначены на
буквами а и b и могут
служить в качестве
«строк» для ведения по
ним копирования; чем
ближе друг к другу будут расположены эти строки, тем точнее
будет воспроизведена заданная фасонная поверхность.
Кривые а, Ь и т. д. вычерчиваются на ленте 3. Фрезерование
фасонной поверхности выполняют последовательно по сечениям,
переходя соответственно от одной кривой на ленте к другой.
При фрезеровании плоских замкнутых контуров была до-
стигнута точность ±0,04 мм. Грубую предварительную обработ-
ку с точностью до 0,2 лои можно вести по чертежу нормальных
кривые
детали 2
chipmaker.ru
160 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
размеров. Для большей точности используется масштабное
устройство и специальный чертеж.
За последние годы получили распространение гидравлические
копировально-фрезерные станки.
Такой станок имеет масляный насос, создающий усилие для
работы гидравлической системы, и следующие основные узлы:
1) гидравлический клапан, связанный с копировальным
штифтом и составляющий вместе с ним чувствительный элемент
'гидравлической копировальной системы;
Фиг. 158. Схема гидравлического копировально-
фрезерного станка.
2) трубопроводы, являющиеся передаточным органом си-
стемы;
3) гидравлический цилиндр, представляющий собой испол-
нительный механизм.
Схема гидравлического копировально-фрезерного станка при-
ведена на фиг. 158. Гидравлический клапан 1 получает пере-
мещения от копировального штифта 2, скользящего по копиру 3.
При движении копировального штифта и клапана вверх масло
поступает от насоса по трубе 4 в камеру 5, а затем по трубе 6
в подвижной гидравлический цилиндр 7, который поднимает
фрезу 8. Одновременно поднимается корпус 9 гидравлического
клапана и запирается труба 4. Поступление масла в цилиндр
прекращается.
Во время рассмотренного перемещения гидравлической си-
стемы вверх масло из нижней части 10 гидравлического ци-
линдра выжималось через трубопровод в камеру 11 и через
трубу 12 в бак масляного насоса. При опускании копироваль-
ного штифта вниз происходят обратные перемещения копире-
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 161
вальной системы. Таким образом копировальное устройство в
своей работе все время стремится к равновесному положению.
Фреза повторяет движения копировального штифта, обрабаты-
вая заданный профиль на детали 13.
Существуют копировально-фрезерные станки, сочетающие в
своей конструкции гидравлический и электрический принципы,
пневматику и электрику и т. д.
За последние годы производство рефлекторных копировально-
фрезерных станков получило широкое развитие и стало само-
стоятельной отраслью станкостроительной техники. Копироваль-
но-фрезерные станки, первоначально применявшиеся лишь в ин-
струментальном производстве, в настоящее время используются
в качестве обычных производственных станков для изготовления
массовых деталей с фасонными контурами и поверхностями.
Применение копировально-фрезерных станков для обработки
деталей с фасонными поверхностями оказывается несравненно
более экономичным по сравнению с другими видами обработки
резанием, так как обработка сложных контуров без копиро-
вальных станков требует значительного ручного труда высоко-
квалифицированных рабочих.
В заключение укажем на режимы резания и некоторые осо-
бенности при выполнении копировальных работ.
Выбор режима резания при копировальных работах зависит
от материала обрабатываемой детали и формы фрезеруемого
профиля. Один из заводов при обработке чугунных коноидов
фрезерованием по копиру работает со скоростями резания по-
рядка 35 м/мин. Инструментом является пальцевая фреза со
сферической режущей кромкой. При обработке звездочки авиа-
ционного двигателя из стальной заготовки по копиру подачу
по профилю детали принимали 65 мм/мин. Работа велась хво-
стовой фрезой диаметром 12,5 мм со скоростью резания
14,5 м/мин. Малые подачи действуют неблагоприятно на точ-
ность копирования. Подача должна быть не менее 50 мм/мин.
При выполнении контурного копирования копировальный
штифт работает консольно, и испытывает деформацию изгиба.
Кроме того, происходят деформации в поверхностных слоях ко-
пира и штифта в точках или поверхностях их контакта. Поэтому
на практике при изготовлении копиров и выборе диаметров
копировальных штифтов принимают (если форма копира в точ-
ности соответствует форме обрабатываемой детали)
+ а>
где Ош —диаметр копировального штифта;
Оф—диаметр фрезы;
а — компенсация на упругие деформации (обычно выра-
жается в десятых долях миллиметра).
162 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Для достижения высокой точности копирования требуется
правильное положение контура копира и заготовки относительно
стола копировального станка. Необходимо соблюдать следую-
щие условия:
1. Стол станка и фрезерная головка должны двигаться с
одинаковыми скоростями; это нужно для получения высокой
Фиг. 159.
чувствительности копировальной системы. Заданный контур де-
тали в процессе копирования получается в результате сочетания
двух движений: перемещения по оси х детали, закрепленной на
столе станка (фиг. 159 и 160), и перемещения фрезы по оси у.
Поэтому равенство скоростей фрезы и детали возможно в том
случае, если путь фрезы по оси у будет равен пути детали по
оси х. Для того чтобы достигнуть этого, необходимо устанавли-
вать деталь на столе станка так, чтобы проекции фрезеруемого
контура на координатные оси были равны между собой.
На фиг. 159 показано неправильное, а на фиг. 160 — пра-
вильное расположение копира относительно оси стола.
Расположение на фиг. 159 неправильно, так как в этом слу-
чае перемещение фрезерной головки по оси у будет значительно
отличаться от перемещений стола станка по оси х; система бу-
дет работать с низкой чувствительностью и точностью.
Расположение на фиг. 160 правильно, так как перемещения
стола по оси х будут близки к перемещениям фрезерной го-
ловки по оси у.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
163
2. Стол или фрезерная головка должны менять направление
подачи в наиболее заостренных точках контура детали. На
фиг. 161 показано неправильное (а) и правильное (б) располо-
жение детали; в последнем случае наиболее заостренные части
контура оказываются в мертвых точках хода фрезерной головки
и стола.
3. Детали трапециевидной формы должны располагаться так,
чтобы параллельные стороны детали строго совпадали с на-
правлением движения стола или фрезерной головки. В этом
случае достигается высокая точность и чистота поверхности.
Д. Фрезерование деталей с профилем по спирали Архимеда
Основным свойством спирали Архимеда является то, что
при изменении угла поворота на равные величины радиус-век-
тор получает равные приращения.
Это обстоятельство позволяет
фрезеровать такие детали следую-
щим образом. Обрабатываемой де-
тали сообщается вращение вокруг
ее оси с постоянной угловой скоро-
стью и одновременное радиальное
перемещение с постоянной, скоро-
стью в направлении на фрезу. По-
следняя при этом постепенно углуб-
ляется в заготовку, образуя про-
филь детали по спирали Архимеда.
Практически этот способ обработки
(фиг. 162) выполняется при по-
мощи делительной головки 1, на
оправке 2 которой закрепляется за-
готовка 3.
Делительная головка установлена
тикально-фрезерного станка. Ходовой
гитары 5 связывается с механизмом
Фиг. 162. Схема обработки
спирали Архимеда при помо-
щи делительной головки.
и закреплена на столе вер-
винт 4 станка при помощи
делительной головки так,
что за один оборот детали последняя перемещается в направле-
нии фрезы на шаг спирали. Хвостовая фреза 6 совершает рабо-
чее движение (вращение) и фрезерует профиль детали.
Для обработки по спирали Архимеда с другим шагом необ-
ходимо иметь новый набор шестерен гитары.
Можно поступить иначе: получить требуемый шаг путем на-
клона оси делительной головки (фиг. 163) и оси фрезы на угол
а при том же наборе шестерен гитары.
Обозначим:
а — шаг спирали, для которой
на гитара (при а=90°);
Д — требуемый шаг спирали.
была первоначально подобра-
164 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Легко установить, что
Н=а sin а.
(3—25)
При повороте делительной головки и фрезы в положение
а=0 в соответствии с выражением (3—25) получится спираль
с шагом /7=0, т. е. будет отфрезерован круг.
Таким образом при данном наборе шестерен гитары можно
фрезеровать спирали Архимеда с шагом спирали от а, на кото-
рый рассчитана гитара, до Н=0.
Фиг. 163.
При фрезеровании деталей по спирали Архимеда согласно
указанной схеме необходимо:
1) правильно рассчитать и подобрать шестерни гитары;
2) установить делительную головку на заданный угол а;
3) установить фрезу на тот же угол а.
Каждое из перечисленных выше условий может быть выпол-
нено в определенных пределах точности.
Погрешность Д/7 в шаге нарезаемой спирали вследствие не-
точности набора шестерен гитары и неточности Да (установки
фрезы и делительной головки на угол а) получим как полный
дифференциал выражения (3—25):
Д/7= Да sin а+аДа cos а, (3—26)
где да sin а •—погрешность в шаге нарезаемой спирали вслед-
ствие неточности Да набора шестерен гитары;
aAacos'a — погрешность в шаге спирали вследствие неточ-
ности Да установки фрезы и оси делительной
головки на угол а.
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 165
Для удобства подстановки Да в минутах выражению (3—26)
придадим вид
Д/7= Да sin а + ?Aa'cosg . (3 — 27)
3438
Рассмотренный случай, когда погрешности при установке
делительной головки и фрезы одинаковы, является по существу
частным случаем. В действительности делительная головка бу-
дет установлена на угол у =а+’Д'а, а фреза будет установлена
на какой-то другой угол 8==«<+Д"а (фиг. 164).
Установим зависимость величины шага Н ₽,т нарезаемой
спирали от углов В и у. Для вывода такой зависимости до-
пустим в первом приближении, что деталь имеет очень малую
толщину и можно пренебречь перекосом фрезерованной поверх-
ности.
Рассмотрим три последовательных положения делительной
головки и фрезы.
На фиг. 165 (у = р=9О°) будет отфрезерована спираль с
шагом а, равным перемещению стола с делительной головкой
за один оборот детали.
На фиг. 166 (у == В 90°) будет отфрезерована спираль с ша-
гом, равным проекции отрезка а на плоскость детали. Шаг
спирали равен отрезку АВ и определяется по формуле (3—25).
На фиг. 167 делительная головка и фреза наклонены под
различными углами у и В- По аналогии с предыдущим шаг
фрезеруемой спирали равен отрезку АВ при том же переме-
щении стола станка на величину а за один оборот детали.
Рассмотрим треугольник АВС на фиг. 167 и найдем значе-
ние отрезка AB~Hf^ :
АВ =-----—-----= .
cos (90° — т) sin 7
chipmaker.ru
'66 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Определим АЕ-.
1) из треугольника АЕВ
х = АЕ tg (90° —у) = AZTctgy;
2) из треугольника ЕСВ
х = (а — А Е) tg ₽ = a tg 0 — АЕ tg р.
Отсюда
Подставим выражение (3—29) в выражение (3 — 28), тогда
АВ = у =----atg-^
(ctgy+tg₽)siny
или
/7₽>т =----—. (3—30)
cosy+tgf sin 7
Полученная формула может служить для определения шага
спирали Архимеда при установке фрезы и делительной головки
на различные углы у и р.
Если подставить у = р, то будет получена известная формула
(3—25).
Определим погрешность в шаге нарезаемой спирали
Архимеда как полный дифференциал выражения (3—30):
P/Vc v г. д Н г. v
Д^.т=—ДК-^Дт- (3-31)
о? оу
После дифференцирования и ряда последовательных преоб-
разований получим
дНЛ a cos уД₽
—^ДВ =-------—;
cos2 (0 — у)
дН?Х . О sin 3 sin (3 — у)
—Дт ---------------Ду.
dy cos2 (3 — у)
(3-32)
(3-33)
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
167
Таким образом погрешность в шаге спирали составит
a cos 7ДР4-Я sin р sin (₽ — 7) Д7
cos2 (Р — 7)
Выражение (3—32) дает значение погрешности в шаге спи-
рали Архимеда, возникающей от неточности установки фрезы
на заданный угол 0. Выражение (3—33) дает погрешность в
шаге спирали вследствие неточности установки делительной го-
ловки на угол у. Суммарное значение погрешности дано фор-
мулой (3—34) в общем виде для различного соотношения углов
Y и В-
Определим погрешность в шаге фрезеруемой спирали Архи-
меда в том случае, когда наладка станка выполняется по фор-
муле (3—25), т. е. у = В = а> но при этом имеют место ошибки:
(3 — 34)
Л 'а — при установке делительной головки;
а.— при установке фрезы.
Воспользуемся для определения выведенными выше форму-
лами (3—32) и (3—33) и подставим в них углы £=у = а и по-
грешности Д'а и Д"'а:
дНо „ a cos aS"а
—дЗ ----------== «д "а cos а.
COS2 (а—а)
Если выразить Д"а в минутах, то

аД"а cos а
ЗТ38~
(3—35)
Это будет искомая погрешность в шаге спирали Архимеда
от неточности Д"’а при установке на угол а фрезы. Отметим,
что эта погрешность оказалась одинаковой со вторым членом
в формуле (3—27).
Сделаем подобную же подстановку в формуле (3—34):
дНа a sin a sin (а— а) Д'а
----— Дт ---------------------- = 0.
Й7 COS2 (а — а)
так как Д'а~Д"а.
Полученный результат говорит о том, что неточность уста-
новки делительной головки не играет заметной роли в точности
фрезерования спирали Архимеда.
Погрешность в шаге спирали получилась равной нулю, так
как были отброшены малые величины второго порядка. В дей-
ствительности
a(^sina_ 6)
т 2-34382 4
chipmaker.ru
168 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
На фиг. 168 приведено графическое изображение погреш-
ностей в шаге спирали Архимеда Д//р и ДНу в зависимости
от угла установки делительной головки и фрезы на угол а
при наличии погрешностей Д'а и д"а.
Для а = 0 по формулам (3 — 35) и (3 — 36)
Для а = 90°
ДНр=(ДНр)шах = е^;
Р/шах 3438
днт = (днт)ш1п=о.
лН(=(дЯвК.»=0;
Кривая I дает зависимость погрешности дДр в шаге фре-
зеруемой спирали Архимеда от угла а установки инструмента
при наличии Д"а. Эта
кривая имеет косинусои-
дальную форму и пока-
зывает, что чем меньше
угол а, тем больше будет
величина погрешности в
шаге спирали от неточ-
ности д" а установки
фрезы.
Кривая II дает зави-
симость погрешности \Н(
в шаге спирали от угла а
установки делительной
головки при неточности
Д'а. Эта кривая является
синусоидальной и указы-
вает на возрастание погрешности с увеличением угла а наклона
оси, делительной головки; максимум погрешности получается
При а =90°.
Если взять соотношение
то при
(Д77р) шах «Д'а аД'°2
(Atfjtnax = ~3438~ ' 2-3438*' ’
д"а= д'а= Да
(ДНр)шах 6876
(Д^)шах~ Л*
3. Фрезерование криволинейных поверхностей 16£>
Если принять, например, Да = 30', то
«300.
(А^у) шах
Графически это может быть подтверждено построением кар-
тин перемещений.
На фиг. 169,с приведена картина перемещений для случая
точной установки делительной головки и фрезы на угол а. От-
резок АС соответствует шагу спирали а; отрезок АВ соответ-
ствует шагу фрезеруемой спирали И при заданной установке
на угол а.
На фиг. 169,6 приведено построение картин перемещений
при наличии погрешностей Д'а и Д"а.
Подобным образом могут быть построены картины переме-
щений для других случаев (Д'а=Д"а; Д'а=0 и L "а=9
и т. д.),. Во всех этих случаях отрезки АС — а равны между со-
бой; отрезки АВ! дают шаг спирали для рассматриваемого слу-
чая.
Совместим для сравнения картины перемещений (фиг. 169,в)
для различных сочетаний Д'а и Д"а.
Выберем масштаб 2:1. Точки А и С совпадут для всех кар-
тин; точки В попадут в разные места.
Разность отрезков
АВХ—АВ^ЬНу-,
ЛВ.-АВ,^!!,.
Так как д'а и Д"а малы, то ДЛ/^ ~0, в то время как
= BBS относительно велико.
chipmaker.ru
170 Гл. III. Фрезерование плоских и криволинейных поверхностей
Пример. Положим, что шестерни гитары были набраны для а=50лл«
< погрешностью Да=0л)01 а. Фрезеруется спираль с шагом 77=25 мм.
Определим погрешность в шаге спирали Н—а sin а:
Н 25
sina=— = —=0.5;
а 50
тогда <z=30o.
Установим на этот угол делительную головку и фрезу. Допустим, что
при выполнении этой установки была допущена одинаковая погрешность
для фрезы и делительной головки:
Д,а=Д',а=5'.
Согласно формулам (3 — 27) и (3 — 36) погрешность в шаге спирали
составит
л • .«A'ocosa flWsina „ . 50.5-0,866
ДЯ=Дв51п«+-1ЙГ- + -^^= 0,001 -50-0,5 +—------------------•
+ = °.025+0,06+0,00002=0,085 мм.
2 • <543oz
3438
Здесь второй член после знака равенства представляет собой погреш-
ность вследствие неточности установки фрезы, а третий член — погреш-
ность вследствие неточности установки делительной головки.
2) от ошибки Д/7 в шаге
ной выше.
Таким образом на числовом
примере подтверждено значи-
тельное влияние погрешности
установки инструмента при ра-
боте на небольших углах а. Сле-
довательно, для уменьшения
влияния погрешности Д"а сле-
дует стремиться к работе на
углах а, близких к 90Р, так как
возрастание при этом \Н т ком-
пенсируется значительным умень-
шением Д 7/погрешности от
неточности установки фрезы.
Погрешность Др в радиусе-
векторе р фрезеруемого изделия
зависит (фиг. 170):
1) от неточности д р0 началь-
ного радиуса р0;
нарезаемой спирали, рассмотрен-
Для спирали Архимеда уравнение кривой в общем случае
имеет вид
Тогда
Р = Ро +
ЛК
Др=Др0 + -^- ^Н.
Лк
(3-37)
3. Фрезерование криволинейных поверхностей
171
Погрешность Др0 начального радиуса состоит из случайной
ошибки Д рх, возникающей от неточности Дх установки стола
фрезерного станка с деталью на размер р0 относительно рабо-
чего инструмента, и перекоса рабочей поверхности детали под
влиянием случайных ошибок Д'а и Д"а-
Обозначим
Дх— ошибку в установке стола фрезерного станка на за-
данный размер;
а — угол наклона оси делительной головки и фрезы;
В — высоту фрезеруемой детали (см. фиг. 170);
Дра —ошибку в начальном радиусе-векторе детали от пере-
коса рабочей поверхности кулачка.
Т огда
ДРо = /М+Дра • (3-38)
Из фиг. 171 видно, что
Дрх= Axsin а.
Из треугольника EFC (см. фиг. 170)
EF= Spa = Z?tg(EAa),
где ЕДа состоит из погрешностей: Д'а— ошибки установки
делительной головки на угол а и Д"а—ошибки установки
фрезы на угол а.
Эти углы можно складывать и вычитать; они являются
величинами случайными, поэтому
S Да = |/ГД'а2 + Д"а2 .
Тогда ________
ДрЛ = В tg УД'а2 + Д"а2.
Подставим полученные значения Дра и Др., в выражение
(3-38): '_______________________
Дро = У sin2 a + В2 tg2 j/д'а2 + Д"а2.
Погрешность в радиусе-векторе детали получим, подставив
в выражение (3 — 37) значения Др0 и Д/7:
* о ! . - 1 aS" a cos a\ ,
4!'=i(ias'n“+_ss_)+
+ ]/Дх2 sin2 а + В2 tg2 уд'а2 + Д"а2 .
Данное выражение дает для любого угла ? погрешность
радиуса-вектора детали, фрезеруемой по спирали Архимеда, с
учетом погрешностей \а, д'а,, S"a. и Дх.
chipmaker.ru
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
В настоящее время приборостроительная промышленность
имеет дело, главным образом, с прямозубыми цилиндрическими
колесами эвольвентного зацепления, модули которых лежат в
пределах от 0,05 до 1,5 мм (лишь в часовых механизмах ши-
роко применяется модифицированное циклоидальное зацепле-
ние). Поэтому в последующем изложении будут рассмотрены
только методы фрезерования зубьев цилиндрических прямозу-
бых шестерен малых модулей, а также применяемые при этом
специфическое оборудование и инструменты.
Комплексное рассмотрение всех вопросов, связанных с из-
готовлением различных типов зубчатых колес, применяемых в
приборостроении, входит в третий раздел курса, посвященный
технологии типовых деталей и узлов.
В приборостроении, как и в общем машиностроении, приме-
няются два основных метода фрезерования зубчатых колес —
метод копирования и метод обката.
1. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
МЕТОДОМ КОПИРОВАНИЯ
Фрезерование зубчатых колес методом копирования заклю-
чается в следующем (фиг. 172).
На шпинделе фрезерного станка (обычного или специализи-
рованного) укрепляется дисковая модульная фреза 1, профиль
зубьев которой соответствует конфигурации впадин зубьев на-
резаемого колеса. Шпиндель фрезерного станка получает вра-
щательное движение (главное движение в процессе зубофрезе-
рования) и зубья укрепленной на нем фрезы описывают в про-
странстве поверхность, нормальное сечение которой плоскостью
совпадает в точности с профилем нормального сечения впадины
зубьев нарезаемого колеса.
На столе станка в специальном делительном приспособлении
закрепляется заготовка 2 фрезеруемого колеса, причем ось за-
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
173
готовки прй нарезании прямозубых шестерен перпендикулярна
оси фрезы и лежит в плоскости симметрии последней.
Стол станка получает посту-
пательное перемещение и зубья
фрезы прорезают на заготовке
впадину. После прорезания впа-
дины стол возвращается в ис-
ходное положение, а заготовка
при помощи делительного при-
способления поворачивается во-
круг своей осй на 1/z оборота
(где z — число зубьев нарезаемо-
го колеса), и описанный выше
цикл повторяется. Таким обра-
зом последовательно прорезают-
ся все впадины зубчатого колеса
(обычно сначала начерно, затем
начисто).
Существуют три разновидно-
сти фрезерования зубьев мето-
дом копирования, применяемые
в зависиьйэсти от степени меха-
низации вспомогательных движе-
ний и способа выполнения чер-
новых и чистовых проходов:
а) нарезание зубьев на обыч-
ном фрезерном станке при по-
мощи делительной головки;
Фиг. 172. Схема фрезерования
зубьев методом копирования.
б) нарезание зубьев на зубофрезерном полуавтомате при
помощи одной фрезы;
в) нарезание зубьев на полуавтомате при помощи несколь-
ких фрез.
А, Нарезание зубьев на фрезерном станке
при помощи делительной головки
Наиболее простой разновидностью метода копирования, не
требующей никакого специального оборудования, является на-
дрезание зубьев на обычном горизонтально-фрезерном станке
при помощи делительной головки и комплекта дисковых мо-
дульных фрез.
Устройство и кинематика фрезерных станков и делительных
головок общеизвестны; приведем здесь только соображения,
которые технолог должен учесть при выборе типа делительной
головки.
По ГОСТ 986—41 и 987—41 различают делительные головки
нормальной и пониженной точности.
chipmaker.ru
174 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Первые предназначаются для выполнения точных делитель-
ных работ; максимальная накопленная погрешность 1 делите ть-
ной цепи (с учетом погрешности лимба) у этих головок не
должна превышать 2', а радиальное биение оси шпинделя
0,01 мм.
Вторые предназначаются для обычных делительных работ,
не требующих высокой точности; максимальная накопленная по-
грешность делительной цепи (с учетом погрешности лимба) у
этих головок может быть в пределах 5', а биение оси шпинделя
0,02 мм.
Очевидно, что погрешности делительной цепи головки при-
ведут к появлению погрешностей взаимного расположения зубьев
фрезеруемого колеса, а радиальное биение оси шпинделя —
к эксцентриситету всего зубчатого венца по отношению к по-
садочному отверстию шестерни.
Подсчитаем, какую наибольшую накопленную погрешность
окружного шага2 будут иметь зубчатые колеса в результате
указанных выше погрешностей делительной головки. Этим са-
мым мы выявим возможность применения делительных головок
для нарезания зубьев колес того или иного класса точности,
причем в последующих выкладках будем ориентироваться на
стандартные зубчатые колеса с допусками по ГОСТ 1643—46.
Если гд —радиус делительной окружности колеса ^гд =~-j >
ай-р —наибольшая угловая накопленная погрешность делитель-
ной головки, то, очевидно, наибольшая накопленная погреш-
ность Ых окружного шага нарезаёмого колеса будет равна:
от,. -2тг
% = ЮООгд —— = 0,291гд Й-р , (4-1)
60-360
где otz —в микронах, гЛ —в миллиметрах, а й-р —в угловых
минутах.
Упомянутый выше эксцентриситет зубчатого венца также
приведет к появлению накопленной погрешности окружного
шага.
Пусть. О'—ось вращения заготовки при нарезании зубьев
(фиг. 173), а О — ось центрального отверстия заготовки. В про-
цессе эксплоатации колеса и при его контроле действительной
осью вращения (отвлекаясь от других эксцентриситетов, кото-
рые могут появиться при сборке) будет, очевидно, ось О. Таким
1 Максимальной накопленной погрешностью называется сумма значения
наибольшей положительной и абсолютного значения наибольшей отрицатель-
ной погрешностей делительной цепи головки на полном обороте ее шпин-
деля; методика проверки изложена в ГОСТ 986—41.
2 См. ГОСТ 1643—46 «Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски».
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
175
образом весь зубчатый венец окажется расположенным эксцен-
трично.
Предположим, что сам зубчатый венец идеально точен, и
подсчитаем накопленную погрешность окружного шага зубьев
вследствие наличия эксцентриситета е. За начало измерений
О
Фиг. 173. К определению связи между A/j. и е.
окружных шагов возьмем точку а0, лежащую на пересечении
нулевого профиля с делительной окружностью1 зубчатого венца
(окружностью радиуса гд=
При повороте колеса вокруг оси О на угол у = от на-
чального положения измерительный наконечник (или перекре-
стие нитей микроскопа), перемещаясь по окружности АВ ра-
диуса г, зафиксирует ошибку окружного шага, величина кото-
рой на чертеже выражается дугой аАа'г.
Очевидно, что при повороте на п таких углов измерительный
наконечник зафиксирует накопленную на п шагах ошибку 8t*n
1 Можно с равным успехом взять любую другую окружность, близкую
к делительной.
176 Гл, IV. Фрезерование зубчатых колес
окружного шага зубьев шестерни, которая графически изобра-
жается ДУГОЙ CtnCt'n.
Из фиг. 173 следует, что
= = (а)
В свою очередь
иаД=тя; (б)
Из треугольника а0ОО’ следует, что
г2==г^-)-с2—2гд -e-cos (180° —©о);
г’ + еа4-2гд-е-со8% = /'д j/^1+2rJJcos'?o + 72 •
Разлагая корень в биноминальный ряд и отбрасывая чле-
ны, содержащие ~ (ввиду их малости), получим
гд
r=ra -t-ecostpQ. (в)
Из этого же треугольника следует, что
е г г
sin ₽о sin (180° — <р0) sin
sin₽0 = y- sin% = ₽0 (г)
(при принятой выше точности вычислений).
Угол а„ определяется следующим образом:
% = — Z-bnOA = (?0 + лт) — [(<?' + /fI) — pj;
(%—¥oWn — ₽о- (д)
Угол определяется из треугольника ЬпОО’ аналогично
углу р0:
Pn=~sin(cp'+«Y). (е)
Подставляя выражения (г) и (е) в выражение (д), получим
%= у [sin(<p0 + «Y) — sin <р']. (Ж)
Отрезок ЬпЬ’п = ЬпСГ-гЛ.
I. Фрезерование зубчатых колес методом копирования 17?
Из треугольника ЬпОО' аналогично определению величины
г получим
bnO' = r—6?cos(<p0 + «T).
Таким образом отрезок bnb'n с учетом соотношения (б)
равен
bnb'n = bnO'—ra^=[r~ecos(?; + лт)] — (г—е cos ср');
V^ = elcos?o—cos('?o + «T)]- С3)
Подставив выражение (ж) и (з) в выражение (б), а послед-
нее в (а), получим для стандартного эвольвентного зацепле-
ния (ад = 20°)
8^« = е {[sin (<?’ + + 0,364 cos (<?’ + п у)] —
—(sin ©0 + 0,364 cos <fQ } . (4—2)
Величина <?о, зависящая от взаимного расположения век-
тора е и радиуса О'о0, т. е. от выбора начала отсчета, для
каждого конкретного случая измерения величины bi£n являет*
ся величиной постоянной.
Исследуя выражение (4 — 2) на экстремальные значения
величины 8£Е„, получим, что на полном обороте колеса наи-
большая накопленная погрешность 8^ окружного шага от
эксцентриситета е равна
=2,128 <?=2,13 е. (4 — 3)
Из соотношений (4—1) и (4—3),. следует, что вследствие
одновременного действия радиального биения шпинделя и угло-
вых погрешностей при нарезании зубьев посредством делитель-
ной головки наибольшая накопленная погрешность окружного
шага обрабатываемого колеса может достигнуть величины
8^ = 2130 е + 0,291 гд8г. (4—4)
Учитывая малую вероятность такого неблагоприятного со-
четания составляющих погрешностей, можно считать, что
8fx (2130е)2 + (0,291гд8ТЕ )* (4-5)
(в последних формулах 8/£ —в микронах, е и гд —в милли-
метрах, 8уЕ —в угловых минутах).
Пример. Определим вероятное и максимально возможное значения
при обработке колеса с z=100 и /п=1 мм при помощи делительной
головки: 1) нормальной точности и 2) пониженной точности
1) По ГОСТ 986—41 имеем 6^ =2'; е=0,005 мм‘, поскольку имеет
место биение рабочей оправки, при расчетах лучше ориентироваться ня
величину е=0,01 мм.
chipmaker.ru
178 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Максимальное значение 6/£ может быть равно:
«л =2130-0,014-0,291-50-2=50,4;л.
Вероятное значение равно-
6^=1^21,324-29,12=06 р.
2) По ГОСТ 987 — 41 имеем 6у£ =5'; е=0,01 мм; по изложенным выше
соображениям ориентируемся на е=0,02 мм.
Максимальное значение 6/£ равно:
6/£ =2130-0,024-0,291-50-5=115,3 р.
Вероятное значение 6/L равно:
6/£ =]/Г42,624-72,52 = 84 р.
Сравнивая полученные значения З/i с допустимыми значе-
ниями по ГОСТ 1643—46 для зубчатых колес 2-го и 3-го клас-
сов точности с /77=1 мм и 2=100, можно сделать вывод, что
по рассматриваемой погрешности (т. е. 8/х) делительные головки
нормальной точности пригодны для обработки небольших колес
2-го класса точности, а делительные головки пониженной точ-
ности — для обработки небольших колес 3-го класса точности.
Как было указано выше, режущим инструментом при фре-
зеровании мелкомодульных зубчатых колес методом копирова-
ния является дисковая модульная фреза.
.Теоретически нужна особая фреза для каждого зубчатого
колеса в зависимости от профиля и числа его зубьев и от мо-
дуля, так как в процессе фрезерования профиль зубьев фрезы
копируется на заготовке.
Циклоидальные1 профили зубьев шестерен, применяемых
в часовых механизмах, довольно резко отличаются друг от
друга, поэтому для каждого колеса имеется своя, особо спро-
филированная чистовая2 фреза.
Как известно, конфигурация эвольвентных зубьев стандарт-
ного (некорригированного) зубчатого колеса целиком опреде-
ляется диаметром его основной окружности, который в свою
очередь пропорционален модулю и числу зубьев. Однако в слу-
чае незначительного увеличения числа зубьев (при неизменном
модуле) форма эвольвенты изменяется сравнительно мало. По-
этому при нарезании эвольвентных цилиндрических колес в це-
лях уменьшения номенклатуры фрез пользуются комплектами,
состоящими из восьми фрез (малый комплект) или Г5 (большой
1 Практически применяются только шестерни с модифицированными
циклоидальными профилями зубьев, у которых ножка зуба очерчивается по
прямой, а головка зуба — по дуге окружности.
г В большинстве случаев имеют место черновые и чистовые переходы.
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
179
комплект) для каждого модуля 1. Размеры фрез и область приме-
нения каждого номера фрезы из комплекта устанавливаются по
ОСТ 20-181—40 «Фрезы дисковые зуборезные (модульные)»
(фиг. 174), а технические условия на их изготовление и испы-
тание— по ГОСТ В-1678-42.
Задачей технолога является выбор режущего инструмента в
зависимости от точности обрабатываемого колеса. Технолог дол-
жен решить вопрос, пригоден ли для данного случая малый или
большой комплект фрез или необхо-
димо изготовить специальную фрезу,
точно спрофилированную в соответ-
ствии с модулем и числом зубьев об-
рабатываемого колеса. Этот вопрос
решается путем подсчета погрешности
обработки, возникающей от неточно-
стей фрезы, и сравнения ее с допу-
ском по построительному чертежу
данного зубчатого колеса.
Погрешности фрезы приводят к
погрешности профиля зубьев у обра-
батываемой заготовки.
Фиг. ‘174. Модульная ди-
сковая фреза.
Рассмотрим вопрос о погрешности профиля вследствие огра-
ниченности числа фрез в комплекте. В табл. 3 приведены све-
дения о применимости фрез малого и большого комплектов для
обработки зубчатых колес данного модуля в зависимости от
числа зубьев 2.
В связи с тем, что каждая фреза профилируется точно для
наименьшего числа зубьев соответствующего диапазона, оче-
видно, что при обработке ею шестерен с другим числом зубьев
появятся погрешности профиля зубьев.
Предположим, что фрезой, спрофилированной точно для ко-
леса с <z2 зубьями, обрабатывается колесо того же модуля,
имеющее зубьев. При наладке станка необходимо обеспечить
такое взаимное расположение приближенно спрофилированной
фрезы и заготовки, при котором толщина зубьев обрабатывае-
мого колеса по хорде его делительной окружности была бы
равна толщине зубьев теоретически правильного колеса.
Прежде чем перейти к определению погрешности зубьев ко-
леса Zj по профилю, необходимо вычислить межцентровое рас-
стояние фрезеруемой заготовки и воображаемого колеса z2, для
которого фреза точно спрофилирована.
Пусть Сг — центр нарезаемого колеса zr (фиг. 175), — его
делительная окружность, а дуга А1В1 — правильный профиль
1 Для нарезания зубьев циклоидального профиля также пользуются
комплектами из 8 или 13 фрез.
г Cmj ОСТ 20 181—40.
chipmaker.ru
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
180
№ фрезы 1 1 1/2 2 2 Vs 3 '31/2
Малый комплект Число зубьев обрабаты- ваемой ше- стерни 12-13 — 14—16 — 17—20 —
Большой комплект 12 13 14 15-16 17—18 19—20
его зуба. Пусть прямая СГЕЛ — ось симметрии впадины зубьев
колеса гг, а —ось симметрии зуба. Тогда отрезок G1H1
будет равен половине толщины зуба теоретически правильного
колеса.
Очевидно, что плоскость симметрии зубьев фрезы должна
совпадать с линией а делительная окружность D2 вообра-
жаемого колеса z2, для нарезания которого спрофилирована
(точно) применяемая фреза, должна проходить через точку G,.
Таким образом центр С2 окружности Р2 должен лежать на ли-
нии CJ^ на каком-то расстоянии СгС2=а от центра Сх. При
этом из треугольника C1G1C2 имеем
«2 = Гд1 + гд2—2гд1гд2 cos Дф, (а)
где гд1 = ^-тг1— радиус делительной окружности Di,
гд2 = -^-/иг2— радиус делительной окружности £)2.
Считая, что толщина зуба по дуге делительной окружности
равна ширине впадины, имеем
Ф>=^; = <б)
ZZ1 22% z \ z2 Z1 J
Практически угол Дф настолько мал, что при разложении
cos Дф в ряд Маклорена членами порядка — (Д<р)4 но сравне-
нию с единицей можно пренебречь.
Тогда выражение (а) можно будет записать так:
«2 = Лд1 + лд2— 2г«1 • гд2 Г1 —y Д 'Р21;
I. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
181
учтя соотношения (б),
после алгебраических преобразований,
получим
а-
4
:2 / 1
так как членами порядка
ZjZ2 2
1_\1
z2 Z1 / J
К* 1
----и выше в разложении вы-
128 Zj г2
(4-6)
m
биноминальный ряд по сравнению
ражения Т/ 1 + —-------в
с единицей можно пренебречь.
Искомая погрешность по профилю в произвольной точке
правильной эвольвенты зуба колеса равна отрезку
^1’^2= д нормали к кривой А1В1 в этой точке и может быть
определена следующим образом.
Из четырехугольника (см. фиг. 175) следует, что
K2L2 = С'М—CXN = CjM—NL2 tg ₽ = СгМ—[r02 +
+ acos(®1 + ₽)]tg ₽.
Из треугольника СгС2М имеем
C2/W=C1C2cos(<o1 + p) = acos(<o1 + p); СгМ = a sin (о^ -р р). (г)
Из контура следует, что
zz г ._ г Т г NL2_ г^+а cos (ц»1+Р) ( \
‘'1^2 — Г01 ^-'1^'2 — П)1 Q г01 о • W
cos 0 cos 0
С другой стороны, из контура МгМ2КхЬ2 следует, что
KxL2 = M2Ki tg ₽ = M2L2 sin ₽
(в)
182
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Фиг. 175. К определению ошибки профиля от неточного профилирования
фрезы.
(На участке ZjGj контур зуба фрезы, для получения более ясного черте-
жа, изображен не точно: в действительности контур зуба пересекает ли-
нию AlGl около ТОЧКИ Л]).
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
183
или
КлЦ = [г01 (®1 — Ф1 + ©д ) — Д] tg ₽ = [ Го2 (®! + ₽ — Фа + вд ) +
+ /<2^1 Sin р, (е)
так как угол развернутости эвольвенты А^ в точке Мх (см.
фиг. 175) равен (a>j — ф^ ©д)1, а угол развернутости эвольвен-
ты фрезы в точке Л12 равен (о^ + р—ф2 + ©д).
Из соотношений (в), (г), (д) и (е) следует
,-„+< ее („+й _ _ в< _ д j
COS Р
2И2.«Ф±Й=, е
cos р I
+ a sin (<ог + Р) — [r02 + a cos (®г + Р)] tg pl sin р
(4-7)
Система уравнений (4—7) дает возможность исключить не-
известную величину р и определить искомую погрешность Д в
любой точке Мг эвольвенты АгВ1.
Точное численное решение этой системы (с любой желаемой
степенью точности) возможно лишь методом последовательных
приближений. Для практических расчетов приемлемо следую-
щее приближенное решение этой системы.
Угол 3 в редких случаях превышает 0,1—0,15 радиана, по-
этому можно считать* что
tgP = sinp = P; cosp=l---|~р2
(пренебрегая членами, содержащими р3 и выше).
После небольших преобразований система (7—4) примет
вид
г01 ( 1 — -^-р2 j —г02 —acoswx ( 1 —р2 j + asin WjP —
= км (wi—Ф1 + ©д)— Д] Р;
r01( 1 — ^-Р2) — г02 — acosoij 1 —Jrp2) + asin<o1p==
= ₽{ гО2(“1 + к-% + 0л) + asinwj (1-_-1_р2^ +
+ acos<Oip — р r02 + acoscoj ( 1 —^-р2
(ж)
1 Qfl=tgraM—где аС1—угол давления в точке Gi- Таблицы значений
эвольвентной функции (“)л приведены в ряде работ (см. Бакингем „Ци-
линдрические зубчатые колеса" и др.).
184
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
или после алгебраических преобразований
А р = [г01 К — *1 + ©д)—a sin «J₽-(a cos ®j - r01) р2 +
+ а COS (Од—(г01 — Г02);
Y (a cos — r01) р2 = г02 (®! — б2 + ©д) Р + a cos ®i—(r01—r02),
(з)
откуда
A = (Гог r02) -р (Ги Г02) ©д — & Sin wi-
Наконец, подставив значение а из соотношения (4—6) и
учтя, что
гм — ra cos ад = — mzl cos 20°,
а
г02 — cos ад =-±- mz2 cos 20°
(«д —угол зацепления, равный 20° для стандартных эвольвент-
ных колес), получим окончательно (после подстановки число-
вых констант)
А = -L- щ { (21—z2) [0,9397 (®1 + 0,0149) — sin wj —1,234 X
X | ----— )sin®i|. (4 — 8)
\ z2 Z1 / J
Последняя формула позволяет достаточно точно подсчитать
погрешность профиля по нормали в любой точке Ми положе-
ние которой на эвольвенте А1В1 определяется радиусом-век-
тором
Порядок вычисления А следующий:
1) задаемся значением рЯ1;
2) определяем угол давления аж в точке ТИр
cos аж = = arc cos ; (4 — 9)
Pm Pm
3) по таблицам определяем значение эвольвентного угла ©,л
соответствующего определенному ранее значению угла алп;
4) вычисляем значение угла ®1ЛП для точки Мр
“1ЛП = ат + ©ж — ©д + 915
«1ЛП = + ©лд + Ь^-0,0149. (4- 10)
zi
1. Фрезерование зубчатых колее методом копирования
185-
Наконец, вычисляем по таблицам значение sinco1J71 для
точки 7И1 и подставляем <о1М1 и sin с«1л/1 в формул у (4 — 8).
Следует заметить, что на участке профиля зуба A1G1 ошиб-
ка д будет отрицательной, т. е. нарезанный зуб будет немного
толще идеально точного'.
Поскольку абсолютные значения А на этом участке ничтож-
но малы, то для вычисления ошибки профиля зуба (по опреде-
лению. этой ошибки согласно ГОСТ 1643-46) практически до-
статочно подсчитать значение А для крайней точки В, профиля
зуба ', т. е. при р = гЛ1+/т?= Rei.
Для точки В, соотношение i(4—9) примет следующий вид:
COS Ор!
aBj = arc cos
Г01
гД1+»г
— cos 20° ——— ;
Zj+2
0,9397 -S—
zi+2 J
(4 —9a)
Вычисления по формулам (4—8), (4—9) и (4—10) нужно
выполнять с точностью до четвертого десятичного знака, округ-
ляя результат с точностью до третьего десятичного знака.
Для подсчета наибольшей погрешности по профилю зубьев
при использовании комплекта фрез удобно пользоваться табли-
цей, разработанной канд. техн, наук В. А. Шишковым 1 2 (табл. 4).
Ошибка Дгв точке В, профиля определяется при этом по
формуле:
Дг =/n(A^-A2r2), (4—11)
где Дг —наибольшая погрешность по профилю вр;
m — модуль колеса в мм-,
Д^—табличный коэффициент, соответствующий числу зубь-
ев нарезаемого колеса;
Д^2—табличный коэффициент, соответствующий числу зубь-
ев, для которого точно спрофилирована применяемая
фреза.
Пример Подсчитать погрешность по профилю зубьев при обработке
колеса с ти=1 мм и 2=34: а) фрезой №5 малого комплекта и б) фрезой
№ 5 !/2 большого комплекта.
По табл. 4 и формуле (4—11) определяем:
а) Дг=1 (211-172)=39р.=0,039 мм;
б) Дг=1 (211—194)=17р=0,017 мм.
Подсчет по формуле (4—8) дает:
а) Д=0,031 мм;
б) Д=0,015 мм.
1 Точнее, следовало бы определить наибольшую отрицательную ошиб-
ку А и наибольшую положительную ошибку А (у вершины зуба), песле
чего взять сумму двух вычисленных абсолютных значений погрешностей.
2 Шишков В. А., Альбом зуборезного инструмента, ЭНИМС, 1944.
r.ru
186 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Таблица 4
2 ДГ Z ДГ 2 ДГ
12 0 43 239 74 287
13 18 44 242 75 287
14 35 45 244 76 288
15 55 46 247 77 •289
16 70 47 249 78 289
17 84 48 251 79 290
18 97 49 253 80 291
19 110 50 255 81 291
20 122 51 258 82 292
21 133 52 260 83 292
22 142 53 262 84; 85; 86 293
23 150 54 264 87; 88 294
24 158 55 265 89; 90 295
25 165 56 267 91; 92; 93 296
26 172 57 269 94; 95 297
27 178 58 270 96; 97 298 ••
28 184 59 272 98; 99; 100 299
29 189 60 273 101; 102; 103 300
30 194 61 274 104; 105 301
31 199 62 275 106; 107; 108 302
32 204 63 277 109; ПО 303
33 208 64 278 111; 112; 113 304
34 211 65 279 114; 115 305
35 215 66 280 116; 117; 118 306
36 219 67 281 119; 120 307
37 222 68 282 121; 122 ' 308
38 225 69 283 123; 124 309
39 229 - 70 284 125; 126 310
40 231 71 284 127; 128; 129 311
41 234 72 285 130; 131; 132 312
42 237 73 286 133; 134 313
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
187
Погрешность А следует рассматривать как теоретическую
•погрешность профиля, присущую методу нарезания зубьев при
помощи конечного набора фрез. Фактическая погрешность
зубьев обработанного колеса по профилю будет значительно
больше, так как технология фрезы не обеспечивает идеально
точного изготовления ее профиля. Вследствие этого даже при
обработке зубчатого колеса специально спрофилированной для
него фрезой неизбежны погрешности зубьев по профилю. Так,
например, по ГОСТ В-1678—42 допуск на профиль зубьев фре-
зы установлен 0,03 мм (по их эвольвентному участку). Погреш-
ность по профилю наиболее «выступающего» зуба целиком пе-
рекопируется (с обратным знаком) на зубья обрабатываемого
колеса.
Очевидно, что торцевое биение боковых кромок зубьев, огра-
ниченное по ГОСТ В-1678—42 допуском 0,04 мм, приведет к
«разбиванию» впадины зубьев, т. е. в конечном счете опять к
некоторому искажению профиля (помимо увеличения ширины
впадины).
В первом приближении можно считать, что вероятная сум-
марная погрешность Al нарезаемых зубьев по профилю бу-
дет равна:
Д £ = у Д2 + (»/и)2, (4 — 12)
где £/и — допуск на профиль зубьев фрезы.
Таким образом в лучшем случае, т. е. при наличии специ-
ально спрофилированной для данного колеса фрезы (в соответ-
ствии с его модулем и числом зубьев), ошибка Д=0 и
д£ =в/и. (4 —12а)
Итак, в зависимости от точности колеса по профилю зубьев
технолог может решить вопрос, пригоден ли для его обработки
тот или иной комплект фрез, нужна ли специальная фреза и,
если даже специальная фреза дает чрезмерно большую ошиб-
ку, выходящую за пределы допуска, технолог делает вывод о
невозможности применения метода копирования для фрезерова-
ния данного колеса.
В связи с тем, что ГОСТ 1643—46 устанавливает жесткие
допуски по профилю Для колес 1-го и 2-го классов точности,
их вообще нельзя обрабатывать методом копирования. Как пра-
вило, для фрезерования зубьев колес 3-го класса точности тре-
буется тщательно изготовленная специальная фреза (жела-
тельно со шлифованным профилем). Колеса 4-го класса точ-
ности могут быть обработаны при помощи обычных ком-
плектов фрез.
chipmaker.ru
188 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
В ряде случаев погрешность профиля нарезаемых зубьев
может быть уменьшена путем применения ближайшей фрезы
комплекта, предназначенной для обработки колес с большим
числом зубьев. Для того чтобы работа шестерен не ухудшилась,
необходимо немного увеличить глубину прорезания впадины
зубьев (более детально этот вопрос рассмотрен в работе Е. Ба-
кингема «Цилиндрические зубчатые колеса»).
Для получения надлежащего качества поверхности зубьев
нужно прорезать впадины зубьев за несколько проходов (не
менее двух). При последнем чистовом проходе желательно поль-
зоваться чистовой фрезой.
Производительность нарезания зубьев на фрезерных стан-
ках при помощи делительной головки низкая в связи с боль-
шими затратами времени на вспомогательные ручные приемы.
К тому же требуется весьма точная наладка станка, которая
может быть выполнена лишь высококвалифицированными ра-
бочими.
Достоинством настоящей разновидности метода копирования
является то, что при этом не требуется никакого специального
оборудования.
Вследствие недостатков данного способа фрезерование зубьев
методом1 копирования посредством делительной головки на
обычных фрезерных станках применяется в приборостроении в
настоящее время весьма редко, преимущественно во вспомо-
гательных цехах.
Для повышения производительности, применения многоста-
ночного обслуживания и использования малоквалифицирован-
ной рабочей силы при фрезеровании зубчатых колес методом
копирования нужно механизировать все вспомогательные дви-
жения, а именно:
а) смену заготовки;
б) деление заготовки;
в) отведение фрезы от заготовки при холостых ходах;
г) смену дисковой фрезы или изменение ее углубления при
переходе от черновых проходов к чистовым;
д) остановку станка (при отсутствии автоматической за-
грузки).
Полная автоматизация всего цикла обработки зубчатых ко-
лес (т. е. одновременное выполнение пп. «а», «б», «в» и «г») не
получила широкого распространения, так как магазинные за-
грузочные устройства весьма капризны в эксплоатации и, кро-
ме того, не дают значительного сокращения штучного времени
(вследствие большой продолжительности рабочих ходов и всех
остальных вспомогательных движений по сравнению с длитель-
ностью смены заготовки). К тому же кинематика и конструк-
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
189
ция полных автоматов значительно сложнее, чем полуавтомати-
ческих станков *.
На отечественных приборостроительных заводах широко при-
меняются полуавтоматические зубофрезерные станки, у которых
механизированы все вспомогательные движения (см. упомяну-
тые выше пп. «б», «в», «г» и «д»), за исключением смены за-
готовки. Различные типы этих полуавтоматов обладают рядом
преимуществ и недостатков: одни дают возможность получать
более высокие точность и качество поверхности, но менее про-
изводительны; другие — более производительны, но достигаемая
точность нарезания зубьев и качество поверхности последних
несколько хуже.
Задачей технолога является выбор типа полуавтомата в за-
висимости от точности обрабатываемого колеса, его размеров
и размера партии изготовляемых деталей.
Для правильного выбора типа полуавтомата технолог дол-
жен знать особенности кинематики и настройки этих станков,
их основные паспортные характеристики, а также возможности
достижения определенной точности обработки, качества поверх-
ности и производительности.
Ниже с этой точки зрения рассматриваются более совершен-
ные разновидности метода копирования, чем описанная выше,
а также наиболее распространенные типы зубофрезерных полу-
автоматов, изготовляемых отечественной станкостроительной
п ромышл ен ностыо.
Б. Нарезание зубьев на зубофрезерном полуавтомате
при помощи одной дисковой фрезы
Эта разновидность метода копирования заключается в сле-
дующем.
Прорезание впадин на заготовке выполняется при помощи
одной фрезы за несколько проходов. При первом проходе фре-
за углубляется в заготовку не на полную высоту зуба, осуще-
ствляя таким образом предварительное прорезание всех впадин.
После полного оборота обрабатываемого колеса фреза прибли-
жается к оси заготовки, и ранее прорезанные впадины углуб-
ляются. Наконец, фреза еще раз приближается к оси заго-
товки и окончательно прорезает все впадины колеса на полную
высоту зуба 1 2.
1 Отечественной часовой промышленностью освоен выпуск полных ма-
газинных зубофрезерных автоматов, работающих при помощи трех фрез
(станки С-40).
2 В большинстве случаев при нарезании зубьев колес с малыми моду-
лями ограничиваются двумя проходами, а при обработке неответственных
колес иа цветных металлов и сплавов — даже одним.
chipmaker.ru
190
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
По такому принципу работают зубофрезерные полуавтоматы
типа ЗФ-19. Станок ЗФ-19 предназначается для обработки три-
бов и колес с максимальным диаметром 50 мм и максимальной
длиной фрезерования 40 мм. Наименьшее число зубьев наре-
заемого колеса равно 6; наибольший модуль по стали 0,5 мм,
по латуни и бронзе 1 мм. Нарезание зубьев выполняется при
помощи одной фрезы за один или два прохода. Станок рабо-
тает по полуавтоматическому циклу; вручную осуществляется
только пуск станка и смена заготовки.
Кинематическая схема полуавтомата ЗФ-19 изображена на
фиг. 176.
Движение от мотора мощностью 0,25 kW, делающего
1400 об/мин, передается на шкив 9 контрпривода 6. Кроме ра-
бочего шкива 9, на контрприводе укреплены холостой шкив 8,
шкив 7 для торможения станка, трехступенчатый шкив 5 для
передачи вращения на шпиндель фрезы и пятиступенчатый
шкив 4 для передачи вращения на распределительный вал
станка.
Главное движение полуавтомата. Шпиндель
фрезы 17 получает вращение через двухступенчатый шкив 32
и может иметь четыре различные скорости (меньшая ступень
шкива 32 может соединяться с большей и средней ступенями
шкива 5, а большая ступень шкива 32— со средней и меньшей
ступенями шкива 5).
Необходимое натяжение ремня осуществляют ролики 3 при
помощи раздвижной винтовой тяги 2.
Допустимая скорость вращения шпинделя фрезы bi зависи-
мости от ее диаметра и оптимальной скорости резания опре-
деляется по формуле
. ЮООГрез , л I п\
3,14Дф ’ Ц
где Лф—допустимая скорость шпинделя фрезы в об/мин;
•у—допустимая скорость резания в м!мин-,
— наружный диаметр фрезы в мм.
Общепринятых нормативов по режимам резания при зубо-
фрезеровании мелкомодульных колес в настоящее время еще
нет. По литературным источникам рекомендуется брать ®рез
при работе по стали 30—50 м/мин, по бронзе 60—100 м/мин и
по латуни 100—150 'м/мин.
Фактическая скорость вращения шпинделя фрезы лф в
зависимости от положения ремня равна:

^^=1400 —
</9 d-.2 160 di2
«ф = 428-^- об/мин,
'Ай
0,992;
(4-14)
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
191
Фиг. 176. Кинематическая схема зубофрезерного полуавтомата ЗФ-19.
chipmaker, ru
192 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Фиг. 177. Схема механиз-
ма регулирования хода
супорта фрезы.
где пы — число об/мин мотора;
dM—диаметр шкива мотора;
d9—диаметр шкива 9;
d5—диаметр ступени шкива 5, a d32k—диаметр ступени
шкива 32, через которые перекинут ремень;
т] — коэффициент, учитывающий проскальзывание ремня.
Изменяя положение ремня, можно
получить четыре скорости вращения
фрезы, а именно: п. =450, 750, 1180 и
1900 об/мин1.
Привод распределительно-
го вала. Распределительный вал 31
станка получает вращение через четы-
рехступенчатый шкив 1, червяк 16 и чер-
вячную шестерню 15. Перебрасыванием
ремня с каждой ступени шкива 1 на про-
тиволежащую и смежную с ней большую
ступени шкива. 4 можно сообщить рас-
пределительному валу восемь различных
скоростей.
На распределительном валу укрепле-
ны торцевой кулачок 11, при помощи ко-
торого перемещается супорт фрезы 30,
кулачок 24 храповика, кулачок 25 фикса-
тора и кулачок 29 подъема фрезерной
головки во время обратного хода супорта фрезы.
Распределительный вал управляет всеми рабочими и холо-
стыми ходами полуавтомата. За каждый его оборот совершает-
ся весь комплекс движений, связанный с прорезанием одной
впадины фрезеруемой заготовки.
Допустимая скорость вращения распределительного вала
устанавливается в зависимости от минутной подачи при зубо-
фрезеровании, величины рабочего хода фрезы и конструктив-
ных параметров станка на основании следующих рассуждений.
Пусть
Др.в —скорость вращения распределительного вала;
р — расстояние от оси вращения рычага 12 до центра
пятки 35 (фиг. 177);
ар—угол рабочего хода на кулачке 7/;
ан — начальный угол наклона рычага 72;
ак — конечный угол наклона рычага 12 к линии NN (пер-
пендикуляру к оси центров станка).
1 Вообще для шпинделя фрезы можно получить шесть скоростей, пе- -
ребрасывая ремень с каждой ступени шкива 5 на обе ступени шкива 32;
однако завод-изготовитель не рекомендует пользоваться остальными двумя
скоростями.
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
193
Тогда с некоторым приближением минутная подача 5М бу-
дет райна:
= Пр.в --р (sin ан — sin ак).
ар
Углы ан-ак и ар постоянные и определяются конструкцией
станка (ян = 30°; ак«14°; ар = 288°):
= Пр.в р (sin 30° — sin 14°) = 0,323/гр.в р. (а)
ZOO
Величина р устанавливается в зависимости от длины обра-
батываемой детали. Если /р— величина рабочего хода фрезы, то
имеет место соотношение (с некоторым приближением)
/p = p(sinaH — sinaj,
откуда
Р = 3,88/р. (б)
Если величина /р известна, то это соотношение позволяет
определить величину р, что и имеет место при наладке станка.
Разрешив соотношение (а} относительно п,.в и учтя соот-
ношение (б), получим
«р.в =0,8 I-. (в)
'р
Допустимое значение минутной подачи Sa, устанавливается в
зависимости от материала фрезы и заготовки, модуля, требуе-
мой чистоты поверхности нарезаемых зубьев и конструктивных
параметров фрезы.
Если /гф —установленная выше скорость вращения фрезы,
гф —число зубьев последней и So—допустимая подача на один
зуб, то минутная подача будет, очевидно, равна
= (4 — 15)
По литературным данным при фрезеровании мелкомодуль-
ных колес рекомендуется брать при работе по стали
So = 0,005ч-0,01 мм,зуб
и при работе по латуни
50 = 0,02 :-0,05 мм/зуб.
Из соотношений (в) и (г) следует, что допустимая скорость
«р.в распределительного вала равна:
. =08_^ФЧ_ (4—16)
р.в ’ /
chipmaker.ru
194
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Здесь /гф — фактическая скорость вращения фрезы;
/р—величина рабочего хода фрезы, равная длине зуба
13 фрезеруемого колеса плюс сумма длин врезания
фрезы в заготовку, подхода фрезы (0,5 — 1 мм) и
ее перебега (0,5—1 мм)-.
lv = l3+VD^lT^h2 + (\^-2) мм, (4 —16а)
где £>ф—наружный диаметр фрезы в мм-,
h — высота зуба нарезаемого колеса в мм.
Фактическая скорость вращения лр.в распределитёльного
вала в зависимости от положения ремня на шкивах 4и / (см.
фиг. 176) равна:
«р.в = лм — = 1400 — — —0,992;
ds di *15 160 di 50
«р.в =8,56-у- об/мин,
«1
(4-17)
где di—диаметр ступени шкива 4, a dx—диаметр ступени
шкива 7, через которые перекинут ремень;
а16 — число заходов червяка /б;
z15 — число зубьев червячной шестерни 75.
Изменяя положение ремня, можно получить восемь скоро-
стей распределительного вала, а именно: п„.н =1,9; 3; 4,75; 7,5;
11,8; 19; 30 и 47,5 об/мин. Желательно, конечно, чтобы дей-
ствительные значения скоростей вращения фр,езы и распре-
делительного вала были равны их допустимым значениям, одна-
ко практически этого невозможно достигнуть без применения
специальных шкивов. Поэтому при настройке станка берут
действительные значения этих скоростей по паспортным дан-
ным (числовые значения были приведены выше), наиболее
близкие к допустимым их значениям, рассчитанным по форму-
лам (4—13) и (4—15).
Рабочий 'ход станка. Рабочий ход станка заклю-
чается в том, что супорт 30 фрезы (фиг. 176, 178 и 179) от
торцевого кулачка 11, укрепленного на правом конце распре-
делительного вала, перемещается посредством рычага 12 и
винта 10 по направляющим 47 станины.
Фрезерная головка 36, смонтированная на супорте фрезы
и несущая шпиндель фрезы 17, занимает при этом нижнее
положение, определяемое при черновых проходах микрометри-
ческим винтом 39 и подвижным упором 40, а при чистовых про-
ходах — винтом 38 и упором 48 [фрезерная головка может
поворачиваться вокруг оси 50 (см. фиг. 179) и при помощи пру-
жины 49 все время оттягивается вниз, обеспечивая контакт вин-
I. Фрезерование зубчатых колес методом копирования
195
тов и упоров]. Винты регулируются в соответствии с глубиной
прорезания впадин зубьев фрезеруемого колеса.
Поскольку шпиндель и укрепленная на нем фреза враща-
ются, то сочетание этого движения с поступательным движением
подачи супорта фрезы отно-
сительно неподвижно за-
крепленной (в течение все-
го рабочего хода) заготовки
приводит к прорезанию на
ней очередной впадины.
Очевидно, что величина
перемещения супорта фрезы
равна /р и подсчитывается
по формуле (4—16а). Вы-
численная величина хода
устанавливается путем регу-
лирования винта 33 (см.
фиг. 177), перемещающего
камень 34 в пазу рычага 12.
В камень ввернут винт • 10,
конец которого опирается Фиг. 178. Схема механизма подъема
при помощи передвижной и фиксации фрезерной головки,
пятки 35 на планку, скреп-
ленную с супортом фрезы. Регулированием винта 33 добиваем-
ся установления величины р [расстояния от оси вращения ры-
чага 12 до центра пятки 35 — см. приведенный выше вывод
формулы {4—16)] в соответствии с соотношением р=3,88 /₽].
Фиг. 179. Схема устройства супорта фрезы.
Винт 10 позволяет регулировать также начальное положе-
ние фрезы относительно заготовки. Закрепление заготовки осу-
ществляется поворотом рукоятки 13 задней бабки (см. фиг. 176).
Холостые ходы станка. После окончания рабочего
хода супорта фрезы он на некоторое время останавливается,
после чего под действием пружины 28 отходит в исходное край-
chipmaker.ru
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
196
нее правое положение ’. Во время остановки супорта фрезы и
движения его вправо кулачок 29, воздействуя на рычаг 45 (см.
фиг. 178) через ролик, приподнимает шток 46. Шток оканчивает-
ся регулируемым упором, на который опирается микрометриче-
ский винт 37, ввинченный во фрезерную головку 36. Таким об-
разом при подъеме штока 46 вся фрезерная головка слегка
поворачивается вокруг оси 50 (см. фиг. 179); в результате этого
фреза приподнимается над заготовкой, что дает возможность
Фиг. 180. Схема механизма деле-
ния заготовки.
беспрепятственно осуществить
деление последней и обратный
ход супорта фрезы.
Тотчас же после окончания
рабочего хода начинается деле-
ние заготовки. Кулачок 25, воз-
действуя на ролик рычага 53,
поворачивает последний и этим
выводит фиксатор 52 из паза де-
лительного диска 21 (фиг. 180).
Вслед за этим кулачок 24 воз-
действует на рычаг 54, повора-
чивает его и посредством план-
ки 51 и собачки поворачивает
храповое колесо 22 примерно на
*/« оборота. Затем под действием
пружины рычаг 53 приходит в
исходное положение, фиксатор 52 входит в следующий паз
делительного диска, осуществляя тем самым точное деление
заготовки. После всего этого рычаг 54 вместе с планкой 51 и
собачкой под действием пружины возвращается на место. На
этом деление заканчивается и начинается следующий рабочий
ход супорта фрезы.
Как было указано выше, в том случае, если работа ведется
в два прохода, то при первом проходе положение фрезерной
головки определяется микрометрическим винтом 39 и подстав-
ным упором 40, а при втором — микрометрическим винтом 38
и регулируемым упором 48, ввернутым в супорт фрезы (см.
фиг. 178 и 179). Смена упоров дает возможность осуществить
необходимое углубление фрезы при втором проходе.
Смена упоров осуществляется следующим образом. На шпин-
деле изделия 19 устанавливается шестерня 20, сцепленная с ше-
стерней 43, имеющей вдвое больше зубьев (фиг. 178 и 181). На
одной оси с последней закреплены кулачки 41 и 42.
1 Движение супорта фрезы осуществляется в соответствии с профилем
кулачка 11, который имеет три участка: участок рабочего хода, остановки
и обратного хода.
1 Фрезерование зубчатых колес методом копирования 147
При первом обороте шпинделя изделия, т. е. при первом
прорезании всех впадин, кулачок 41 своей выступающей частью
отводит рычаг 23 влево и тем самым перемещает рычаг 26 с
подставным упором, который займет положение, показанное на
фиг. 178.
Поскольку винты 39 и 38 соответствующим образом отрегу-
лированы, положение фрезерной головки определяется первым
винтом, а между винтом 38 и упором 48 имеется зазор, равный
величине углубления, которое дается при втором прорезании
впадин зубьев.
После первого оборота изде- ПоЯВ— 4т_
лия кулачок 41 повернется на
полоборота, и тогда пружина 27
(см. фиг. 176, 179) оттянет ры-
чаг 26 с подставным упором вле-
во. Теперь положение ф;резерной
головки 36 будет определяться
контактом винта 38 и упора 48,
(см. фиг. 179), т. е. произойдет
необходимое углубление фрезы.
,Такое положение сохраняется в
течение всего второго оборота
о!
Фиг. 181. Схема передней бабки.
шпинделя изделия.
В конце второго' оборота изделия выступ кулачка 42 нажмет
на рычаг 44 и выключит станок, переведя ремень на холостой
шкив.
Если работа ведется в один проход, то передаточное отно-
шение шестерен 20 и 43 принимается равным 1 : 1 и станок вы-
ключается после одного оборота заготовки. При этом потреб-
ность в подставном упоре 40 отпадает, и микрометрические
винты регулируются так, чтобы независимо от положения упо-
ра 40 всегда был контакт между винтом 38 и упором 48.
Таким образом все холостые ходы полуавтомата совмещены
Рх
с холостым ходом супорта фрезы н совершаются на части
оборота распределительного вала, где Рх—суммарный угол всех
несовмещенных холостых ходов, равный
fi°x=360Р— а°Р= 360°—288°= 72°. (4—18)
Теоретическая производительность рассматриваемого полу-
автомата может быть определена из следующих соображений *.
1 Предполагается, что отсутствуют потери времени, связанные с пере-
наладкой станка, его регулированием, ремонтом и т. п.
chipmaker.ru
198 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Обозначим:
-Тшт—штучное время;
?р —время одного рабочего хода;
Тр — время всех рабочих ходов;
t* — время холостых ходов за один оборот распредели-
тельного вала;
Тх— время всех холостых ходов;
Те — вспомогательное время (на смену заготовки и управ-
ление станком вручную);
q — число проходов при обработке каждой впадины;
2 — число зубьев нарезаемой шестерни.
Тогда
7'шТ = ^р + 7'х + 7в = 2.9(^р + ^) + Тв.
Теоретическая производительность QT полуавтомата будет
равна:
QT = —=-------------
Лит Гр+Г,-! -Тв
Обозначим Тр + Тк (время z-q оборотов распределительно-
го вала) через Тр.в ; тогда
Т ГР.в 1 . -
В свою очередь
।______________________ 1 1_____1_
Тр.в Т’р+Т'х ~Тр 7^
Т'р
Поскольку рабочие и холостые ходы осуществляются при
одинаковой угловой скорости распределительного вала, то
Т'р tp Qp
где рх—угол холостых ходов, а ар — угол рабочих
автомата.
Обозначая — = К, получим
1 1 1 _ 1__________=
Т'р.в Т'р ' 2ге/
Окончательно
1
QT=K( 1
1 + Тв-К 1
ходов полу-
(4-19)
(4-20)
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования 199
Величина К= —, называемая „идеальной производитель-
костью" (см. главу вторую), подсчитывается в зависимости
от величины рабочего хода фрезы Zp и минутной подачи SM
по формуле
К= ——= (4 — 21)
Величина минутной подачи фрезы определяется соотно-
шением (4—15), суммарный угол несовмещенных холостых
ходов = 72°, а вспомогательное время Тв подсчитывается по
нормативным материалам.
Подставив значения Тя, К и в формулу (4—20), вычис-
ляем искомую величину тёоретической производительности
полуавтомата.
Действительная производительность фд будет несколько
отличаться1 от теоретической и может быть определена по
формуле
Qд = ——---- шт/час, (4—22)
где Лр.в—фактическое число оборотов в минуту распредели-
тельного вала полуавтомата [см. формулу (4 —17) и
паспортные данные];
Тв — вспомогательное время в мин.
Точность рассматриваемого станка определяется главным об-
разом точностью углового шага делительного диска. К сожале-
нию, до настоящего времени нет общесоюзного стандарта, регла-
ментирующего погрешности такого рода полуавтоматов. По ли-
тературным данным суммарная ошибка углового шага фрезеруе-
мого на этом станке колеса не должна превышать 5 угловых
минут (на полном обороте колеса), а ошибка отдельного шага—
1 мин.
1 Очевидно, что никакой разницы не будет, если величину минутной
подачи SM вычислять не по формуле (4—15), а брать ее действительное
значение, определяемое действительной скоростью распределительного вала
(одним из паспортных ее значений) и величиной /р
С "р.В '1Р
‘-’м. действ —
[см. соотношение (в) на стр. 193]
chipmaker.ru
200 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Точность делительных дисков может быть значительно по-
вышена путем специального шлифования их рабочих плоско-
стей
Помимо точности углового шага делительного диска, суще-
ственное значение имеет концентричность его посадки на шпин-
деле изделия, а также отсутствие биения ведущего центра пе-
редней бабки полуавтомата.
Что касается’ погрешностей обрабатываемого колеса по
профилю зубьев, то, помимо указанных в разделе Л настоящей
главы обстоятельств, следует отметить, что при работе на полу-
автомате ЗФ-19 довольно быстро наступает затупление фрезы,
усугубляющее погрешности профиля нарезаемых зубьев.
Было бы желательно, чтобы последний проход осуществлял-
j ся особой чистовой фрезой, которая, снимая небольшой припуск,
сохраняла бы высокую точность конфигурации режущих кромок
зубьев в течение длительного промежутка времени. Выполнение
одной фрезой обдирочной и чистовой обработки, помимо увели-
чения погрешностей по профилю зубьев, влечет за собой также
ухудшение чистоты поверхности последних.
Все эти недостатки в значительной мере устранены в более
совершенной конструкции полуавтомата, работающего с двумя
или даже тремя фрезами, который рассматривается ниже.
В. Нарезание зубьев на зубофрезерном полуавтомате
при помощи нескольких дисковых фрез
Эта разновидность метода копирования заключается в сле-
дующем.
Прорезание впадин зубьев выполняется при помощи трех
фрез, укрепленных с небольшими интервалами на общей
оправке.
Сначала в рабочем положении находится первая фреза, ко-
торая предварительно прорезает все впадины на заготовке. За-
тем начинает работать вторая получистовая фреза, которая
углубляет прорезанные впадины, оставляя небольшой припуск
на чистовую обработку, и, наконец, третья, чистовая фреза в
последовательном порядке окончательно профилирует зубья об-
рабатываемого колеса 1 2.
По такому принципу работает зубофрезерный полуавтомат
типа С-53. Этот станок предназначается для обработки трибов
и колес с максимальным диаметром 80 мм и длиной зуба 40 лои.
1 Вопрос о точном профилировании делительных дисков детально
рассмотрен в статье инж. Турбинер (см. «Станки и инструмент»
2 При обработке неответственных колес впадины зубьев можно проре-
зать за два или даже за один проход.
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования 201
Число зубьев может быть любым—от 6 до 100, максимальный
модуль для колес и трибов из стали 1 мм, из латуни 1,5 мм.
Станок работает по полуавтоматическому циклу; вручную осу-
ществляется пуск станка, перемещение супорта фрезы и смена
заготовки.
Кинематическая схема станка изображена на фиг. 182. Дви-
жение от мотора мощностью 0,5 kW с 1500 об/мин передается
на вал 1 контрпривода станка, на котором укреплены: холостой
шкив 2, рабочий шкив 3, ступенчатый шкив 4 для передачи вра-
щения на распределительный вал, ступенчатый шкив 5 для пе-
редачи вращения шпинделю фрезы и шкив 6, от которого при-
водится во вращение шестеренчатый насос.
Главное движение полуавтомата. Шпиндель
фрезы 15 получает вращение от плоского ремня через двухсту-
пенчатый шкив 25 и может иметь две скорости вращения. На-
тяжение ремня осуществляется роликом 7. Допустимая скорость
шпинделя в зависимости от диаметра фрезы и оптимальной ско-
рости резания определяется по формуле (4—13), после чего вы-
бирается ближайшая из двух фактических скоростей, которые
имеет станок. Зная число оборотов мотора в минуту и диаметры
ступеней шкивов 5 и 25, можно подсчитать фактические скоро-
сти шпинделя фрезы Лф в зависимости от положения ремня:
A т;2 = 1500 — 0,992;
ф " 43 425 200 4ffi
пф = 330^.
“25
(4-23)
Здесь обозначения те же, что и при выводе формулы (4—14).
После подстановки числовых значений получим Яф1=
= 1120 об/мин и /?ф2 = 660 об/мин.
При ыод распределительного в: ал а. Распреде-
лительный вал 27 при помощи укрепленных на нем кулачков
управляет всеми рабочими и холостыми ходами полуавтомата.
За каждый его оборот совершается весь комплекс движений,
связанный с прорезанием одной впадины фрезеруемого колеса.
Распределительный вал получает вращение от четырехсту-
пенчатого шкива 4 контрпривода через сменный четырехступен-
чатый шкив 28 при помощи перекидного круглого ремня, натя-
жение которого осуществляется роликом 2$. От шкива 28 по-
средством червяка 12 вращение передается на червячную ше-
стерню И, укрепленную на распределительном валу.
Аналогично' изложенному выше следует различать допусти-
мую скорость вращения распределительного вала, которую же-
лательно иметь для создания условий оптимального резания, и
фактическую его скорость, определяемую кинематикой полу-
автомата и наличием определенных сменных шкивов.
I chipmaker.ru
202
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
17 16 15 !4 13 12 И 10
Фиг. 182. Кинематическая схема зубофрезерного полуавтомата типа С-53.
1. Фрезерование зубчатых колес методом, копирования 203
Для определения допустимого значения скорости распреде-
лительного вала п'р. * не надо повторять рассуждений, аналогич-
ных тем, которые были приведены при выводе формулы (4—16),
так как п'р.‘в зависит только от одного параметра станка — от со-
отношения углов рабочего и холостых ходов на распределитель-
ном валу.
В самом деле, из формул (4—19) и (4—21) следует1, что
J___= « = = __
Г Rp-B Г / 1 ’
р.В 2 * р.в \ ZJv I
где tp.B —время одного оборота распределительного вала.
Из паспорта станка известно, что угол холостых ходов равен:
рх=156°=2,72 радиана.
Таким образом искомое допустимое значение скорости рас-
пределительного вала равно:
п' = 0,567—. (4 — 24)
р.в /р
Величина минутной подачи определяется соотношением
(4—15), а величина рабочего хода 1Р—соотношением (4—16,а).
Фактическая скорость вращения распределительного вала в
зависимости от положения ремня на шкивах 4 и 28 равна:
«Р.в = «м^-
d3
А 212 г = 1500 45 d± J_ 2
^28 ^11 200 6^28
«р.в = 8,7 — об/мин.
^28
(4-25)
Здесь обозначения аналогичны принятым ранее при выводе
формулы (4—17).
Перекидывая ремень и используя два сменных шкива 28,
можно получить восемь скоростей распределительного вала от
2,07 до 13,67 об/мин.
Рабочйй ход станка. Рабочий ход станка заклю-
чается в том, что каретка 30, несущая изделие (см. фиг. 182
и 183), перемещается вместе с укрепленной на ней заготовкой
по направляющим станины. Это движение совершается от тор-
цевого кулачка 10, укрепленного на распределительном валу,
через рычаг 9 и тягу 13.
Рычаг 9, ось вращения которого расположена в правой ниж-
ней части станины, соприкасается с кулачком 10 при помощи
1 Эти формулы применимы для полуавтомата С-53, так как он имеет
постоянную скорость распределительного вала в течение всего цикла обра-
ботки заготовки.
ctiipmaker.ru
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
ролика 8, укрепленного в его верхней части, и имеет продоль-
ный паз, в котором закрепляется правый шарнир тяги 13. Пе-
ремещая последний вдоль паза, можно регулировать длину
хода каретки при постоянном кулачке 10.
Левый шарнир тяги 13 закрепляется в горизонтальном ьазу
каретки изделия. Тяга 13 раздвижная; регулируя ее длину, уста-
Фиг. 183. Внешний вид станка.
павливают требуемое начальное положение заготовки относи-
тельно шпинделя фрезы. Контакт кулачка 10 и ролика 8 при
рабочем и обратном ходе каретки изделия обеспечивается пру-
жиной 14.
Во время рабочего хода фреза не имеет поступательных пе-
ремещений. Нужное ее углубление в заготовку регулируется
при помощи микрометрических винтов и упоров, о чем подроб-
нее будет сказано ниже.
Заготовка устанавливается между центрами передней бабки
46 (фиг. 184) и задней бабки 33. Передняя бабка укреплена на
каретке изделия неподвижно, задняя бабка может перемещать-
ся по направляющим этой каретки и закрепляться на нужном
расстоянии от первой в зависимости от размеров оправки из-
делия или длины заготовки. Длина рабочего хода каретки из-
делия должна равняться величине /Р, определяемой соотноше-
нием (4—16,а). Установка нужной величины хода каретки сво-
t. Фрезерование зубчатых колес методом копирования 205
дится, как было указано выше, к определению положения
правого шарнира тяги 13 в пазу рычага 9.
Пусть р — искомое расстояние от оси шарнира тяги до оси
рычага 9 (см. фиг. 183), R — расстояние оси ролика 8 от оси
последнего и Н10— подъем винтовой поверхности торцевого ку-
лачка 10.
Фиг. 184. Каретка, несущая изделие.
Тогда с некоторым приближением справедливо' следующее
соотношение:
Подставляя в это равенство значения //1О=38 мм и /?=
=95 мм 1 и разрешая это равенство относительно р, получим
Р=2,5 (4—26)
Холостые ходы станка. Полуавтомат С-53 совер-
шает автоматически следующие холостые ходы:
а) быстрый подъем фрезы после окончания очередного ра-
бочего хода;
б) остановку подачи и деление заготовки;
в) быстрый отвод каретки изделия и опускание фрезы в
исходное положение;
г) перемещение шпинделя фрезы в осевом направлении
после полного оборота заготовки для приведения в рабочее по-
ложение следующей фрезы;
д) остановку станка.
Быстрый подъем ф р е з ы после окончания
очередного рабочего хода осуществляется от укреп-
ленного на распределительном валу кулачка 16 (фиг. 185) че-
рез шток 62 и установочный винт 57, посредством которого ре-
гулируется высота подъема шпинделя фрезы. Этот шпиндель
Паспортные данные станка С-53.
206 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес ______
смонтирован во фрезерной головке 55, которая в свою очередь
при помощи оси 53 присоединяется к вертикальному приливу 54
фрезерного супорта 64.
В передней части фрезерной головки расположены устано-
вочные винты 58, 59 и 60, а под ними на станине — упоры 61,а,
61,6 и 61,в. При помощи этих винтов и упоров для каждой
фрезы отдельно регулируется глубина фрезерования.
S9
Пружина 56, оттягивая головку 55 вниз, создает контакт
между одним из установочных винтов 58, 59, 60 и соответствую-
щим ему упором 61 (при рабочем ходе каретки изделия) или
между установочным винтом 57 и штоком 62 (при обратном
ходе каретки изделия).
После подъема фрезы следует остановка каретки изделия,
во время которой происходит деление заготовки. Остановка ка-
ретки изделия обусловливается соответствующим профилем тор-
цевого кулачка 10, который вслед за участком винтовой поверх-
ности подъема имеет участок, ограниченный плоскостью, пер-
пендикулярной оси вращения.
Деление заготовки осуществляется путем поворота
шпинделя 17 передней бабки 46 (см. фиг. 184) при помощи
делительного механизма станка.
1. Фрезерование зубчатых колес методом копирования 207
Передняя бабка неподвижно закреплена на каретке 30 из-
делия. В нижней левой части каретки крепятся на осях рычаг
41 фиксатора и рычаг 39 поворота. На левом конце шпинделя
передней бабки на разжимной втулке 48 неподвижно укрепле-
ны делительный диск 19 и храповой диск 18, являющиеся смен-
ными деталями станка. Число пазов делительного диска и число
зубьев храпового диска должно быть равно (или кратно) числу
зубьев фрезеруемого колеса. Разжимная втулка 48 укрепляется
на шпинделе при помощи хомутика 51. Кроме дисков, на втул-
ке 48 расположен качающийся рычаг 50, скрепленный шарнир-
но тягой 38 с рычагом 39 поворота и несущий в своей верхней
части собачку 37, сцепляющуюся с зубьями храпового диска 18.
На распределительном валу укреплены кулачок 20 фикса-
тора и кулачок 21 храповика (см. фиг. 182). Во время останов-
ки каретка изделия занимает свое крайнее правое положение,
при котором концы рычагов 41 и 39 оказываются расположен-
ными соответственно над кулачками 20 и 21.
Процесс деления совершается следующим образом. После
того как окончилось прорезание впадины, кулачок 26, нажимая
на ролик рычага 41, выводит укрепленный на нем фиксатор 40
из паза делительного диска. Вслед за этим кулачок 21, нажи-
мая на ролик рычага 39, поворачивает последний, что вызывает
поворот рычага 50 и перемещение собачки 37. Перемещение со-
бачки влечет за собой поворот храпового диска \ а следова-
тельно, и шпинделя передней бабки вместе с закрепленной в
нем заготовкой. Далее рычаг 41 под действием пружины пово-
рачивается против часовой стрелки и фиксатор 40 заскакивает
в очередной паз диска 19, осуществляя точное деление заго-
товки. После всего этого рычаг 39 под действием пружины воз-
вращается в исходное положение, определяемое регулировоч-
ным винтом.
После деления следует быстр ы й отвод ка ретки из-
делия в исходное п о л о ж е н и е, совершаемый под воз-
действием пружины 14 (см. фиг. 182 и 183), вследствие наличия
на торцевом кулачке 10 участка крутого падения.
Вслед за этим кулачок 16 (см., фиг. 185), удерживавший вее
это время шток 62 в приподнятом положении, перестает его
поддерживать снизу и фрезерная головка 55 под действием пру-
жины 56 занимает нижнее рабочее положение.
После полного оборота шпинделя изделия (а следователь-
но, и заготовки) нужно переместить шпиндель 15
фрезы в осевом направлении, для того чтобы в ра-
1 Регулирование угла поворота храпового диска осуществляется уста-
новочным винтом, определяющим начальное положение рычага 39 (этот
винт на чертежах ие показан).
chipmaker.ru
208 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
бочее положение пришла следующая фреза L Это движение осу-
ществляется путем перемещения всего фрезерного супорта 64
вместе с фрезерной головкой по направляющим станины 63,
выполненным на ее верхней горизонтальной поверхности пер-
пендикулярно линии центров каретки изделия.
Установка каждой фрезы по оси заготовки осуществляется
винтами 24а, 246 и 24в, укрепленными во фрезерном супорте
64 (см. фиг. 182, 185 и 186). Винты 24а и 246, центрирующие
предварительные фрезы, опираются на специальные упорные
Фиг. 186. Схема переключения фрез.
кулачки 23а и 236, опорные поверхности которых расположены
под разными углами относительно вала 22. Винт 24в для чи-
стовой фрезы опирается на упор станины 23в.
Автоматическое переключение фрез и выключение станка
осуществляются следующим образом. Собачка 70 хомутика 51,
укрепленного на втулке 48, после первого полного оборота за-
готовки поворачивает на один зуб сектор 71 (см. фиг. 186). При
этом через систему рычагов 77, 76 и 75 поворачивается вал 22,
вследствие чего кулачок 23а выходит из соприкосновения с
упорным винтом 24а, а кулачок 236 устанавливается своей
опорной поверхностью против винта 246. При этом под дей-
ствием пружины 26 фрезерный супорт переместится вправо,
и вторая фреза установится в рабочее положение.
Аналогично после полного второго оборота заготовки фре-
зерный супорт переместится в положение, определяемое вин-
том 24в и упором 23в. После третьего полного оборота' заго-
товки сектор еще раз повернется на один зуб; при этом рычаг
1 В конусном отверстии шпинделя устанавливается фрезерная оправка
65, закрепляющаяся в нем при помощи затяжного винта 69. При помощи
колец и гайки на оправке можно закрепить одну, две или три фрезы.
/. Фрезерование зубчатых колес методом копирования 209
74, укрепленный на валике 22, нажмет на защелку 73 и осво-
бодит пусковую тягу 72, вследствие чего под действием пру-
жины ремень переведется на холостой шкив контрпривода и
станок остановится.
Если работа выполняется двумя фрезами, то зубчатый сек-
тор устанавливается в начальном положении так, чтобы собач-
ка 70 после первого оборота заготовки задевала сразу за вто-
рой зуб сектора 71. Для этого на станине нарезаны три резь-
бовых отверстия х, у и z; в рассматриваемом случае следует
ввернуть штифт в отверстие у, если работа ведется одной фре-
зой, то штифт нужно завернуть в отверстие х.
Вспомогательные движения рабочего. После
остановки станка рабочий должен сменить заготовку; оттянуть
назад фрезерный супорт, одновременно поворачивая зубчатый
сектор 71 в начальное положение, и включить станок, переме-
щая тягу 72.
Заготовка закрепляется путем перемещения пиноли 31 (см.
фиг. 184) задней бабки в направлении к шпинделю передней
бабки. Это перемещение осуществляется при помощи кольца
42, имеющего на левом торце криволинейный вырез. При по-
вороте кольца рукояткой <35 «на себя» выступ на втулке 34,
соприкасающийся с упомянутым выше криволинейным выре-
зом, переместится влево. Перемещение втулки 34 влево посред-
ством пружины 32 передается на пиноль задней бабки. При
перемещении пиноли влево несколько сжимается пружина 36.
Обратное движение пиноли 31 происходит при повороте ру-
коятки <35 «от себя» под действием пружины 36.
Точность полуавтомата С-53, так же как и станка ЗФ-19,
определяется главным образом точностью углового шага дели-
тельного диска. Столь же существенна концентричность посад-
ки делительного диска и отсутствие биения ведущего центра.
При работе на станке С-53 получаемые точность профиля
зубьев и чистота обрабатываемой поверхности выше, чем при
работе на станке ЗФ-19.
Наличие трех фрез дает возможность удлинить интервал
работы между переналадками. Первая фреза (фиг. 187) обыч-
но прорезает канавки прямоугольного профиля; вторая имеет
угловой профиль зубьев (фиг. 188)’; третья, чистовая — берет-
ся из соответствующего комплекта или специально профили-
руется.
Следует заметить, что обязательна тщательная наладка стан-
ка, так как при плохом центрировании фрез относительно оси
заготовки сильно снижается точность обработки. Практически
1 В качестве получистовой фрезы часто используют изношенную
чистовую.
chipmaker.ru
210 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
на полуавтоматах типа С-53 можно фрезеровать колеса
4-го класса точности, а при наличии тщательно спрофилирован-
ной и изготовленной чистовой фрезы — 3-го класса точности.
При сравнении последних двух разновидностей метода ко-
пирования можно сказать, что качество фрезеруемых колес по-
лучается выше при работе на полуавтоматах С-53. В условиях
массового и крупносерийного производства станки С-53 также
предпочтительнее станков ЗФ-19, так как они дольше работают
без переналадки.
Фиг. 187. Шлицевая фреза.
Фиг. 188. Угловая фреза.
В условиях мелкосерийного производства, особенно при на-
резании неответственных шестерен, предпочтительнее работать
на станках ЗФ-19, так как наладка их проще и занимает мень-
ше времени, а при обработке небольшой партии колес стой-
кость фрезы оказывается достаточной и переналадки не тре-
буется. При таких условиях производительность станков ЗФ-19
будет выше, чем у станков С-53, главным образом вследствие
того, что потери времени на холостые ходы у первых станков
меньше, чем у вторых (8Х v станков С-53 =156°, а у станков
ЗФ-19=72Р).
2. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЬЕВ МЕТОДОМ ОБКАТА
А. Сущность метода
Наиболее совершенным и производительным методом фрезе-
рования зубьев, дающим возможность получать высокую точ-
ность обрабатываемых колес и удовлетворительную' чистоту по-
верхности зубьев, является нарезание их методом обката при
помощи червячной фрезы на специализированных фрезерных
станках. Применяемая при этом червячная фреза представляет
собой червяк а (фиг. 189), превращенный в режущий инстру-
2.
Фрезерование зубьев методом обката
211
мент путем прорезания продольных канавок б и снятия за-
тылка у образовавшихся зубьев по головным в и боковым г и д
поверхностям. Червяк а называется основным червяком фрезы.
Фиг. 189. Схема червячной фрезы.
На фиг. 190 показана схема фрезерования зубьев методом
обката. Специализация фрезерного станка, применяемого для
данного метода, заключается в том, что
магическую цепь 5, называемую цепью
обката и связывающую вращение фре-
зы 2 с вращением заготовки. Эта цепь
всегда имеет звено настройки (гита-
ру обката) и оканчивается червячной
парой 6 и 7, имеющей весьма большое
передаточное отношение \ На столе 3
станка устанавливается заготовка 4
фрезеруемого колеса. Шпиндель 1 стан-
ка получает вращательное движение
(главное движение в процессе зубо-
фрезерования), а цепь обката настраи-
вается так, чтобы заготовка принуди-
тельно получала такое вращение, ка-
кое она имела бы, если бы зубья об-
рабатываемого колеса находились в
этот станок имеет кине-
1
Фиг. 190. Схема фрезе-
рования зубьев методом
обката.
основным червяком
зацеплении
фрезы.
Помимо вращательного движения,
шпиндель 1 станка получает поступа-
тельное перемещение вдоль оси заготовки ", называемое осевой
подачей.
1 Отношение числа зубьев червячного колеса 7 к заходности червяка 6
колеблется от 10 до 84.
2 В ряде случаев такое поступательное перемещение получает узел
станка, несущий обрабатываемую заготовку.
chipmaker.ru
212
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
В результате сочетания трех движений (вращения фрезы,
вращения заготовки и их относительного поступательного пере-
мещения вдоль оси последней) червячная фреза, постепенно
выбирая все впадины обрабатываемого колеса, образует зубья
по всей окружности заготовки. Очевидно, что получаемый на ко-
лесе профиль зубьев является семейством следов режущих кро-
Фиг. 191. Схема образования
профиля зубьев на заготовке
мок инструмента. Образование про-
филя зубьев при зубофрезеровании
методом обката изображено! на
фиг. 191 и 192.
След режущей кромки на заго-
товке, который не удаляется при ре-
зании другими1 кромками зубьев
фрезы, называется профилирующим
резом (удаляемый след называется
подготовительным резом).
Все участки профилирующего
резания лежат в пределах угла про-
филирующего резания С (фиг. 192),
представляющего собой угол пово-
рота заготовки за время поворота
фрезы на один зуб:
‘ k z ’
где k—число зубьев фрезы (число
продольных канавок);
za—заходность фрезы;
z—число зубьев обрабатывае-
мого колеса.
Можно считать, что линия зацепления основного червяка
фрезы и нарезаемой заготовки является биссектрисой этого
угла. Фактический профиль зуба в сечении, перпендикулярном
оси колеса, очерчен прямолинейными участками, число которых
равно
zk
Zn
где е — продолжительность зацепления основного червяка фре-
зы и обрабатываемого колеса.
Каждая режущая кромка фрезы, участвующая в профили-
рующем резании, образует прямолинейные участки “на всех
зубьях обрабатываемого колеса, одинаково удаленные от его
оси и образующие таким образом некоторую кольцевую зону.
Для многозаходных фрез кольцевые зоны будут общими не
для соседних одноименных (т. е. правых или левых) профилей
2. Фрезерование зубьев методом обката
213
зубьев, а для одноименных профилей, отстоящих друг от друга
на zn зубьев. В приборостроении применяются почти исключи-
тельно однозаходные фрезы. Число кольцевых зон в этом слу-
чае равно
Фиг. 192. Образование профиля зуба при фрезеровании методом обката,
а—элементы кромок зуба фрезы, участвующие в профилировании зубьев колеса; Ь—после-
довательные положения режущих зубьев фрезы (7—72); с—кольцевые зоны; d—контур
готовой впадины.
Фрезы, применяемые при нарезании зубьев методом обката,
бывают различных типов: однозаходные и многозаходные, точ-
но и приближенно спрофилированные.
laker, ru
214 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Станки, применяемые для зубофрезерования методом обката,
также отличаются друг от друга точностью, степенью механи-
зации вспомогательных движений (обычные станки, полуавтома-
ты, полные автоматы), а следовательно, и производительностью,
способами осуществления движения подачи (перемещением фре-
зы или заготовки), особенностями настройки и т. д.
Не всякое зубчатое колесо может быть изготовлено методом
обката при помощи червячной фрезы, поэтому технолог в пер-
вую очередь должен решить вопрос о применимости указанного
метода. Далее, в зависимости от типа производства, размеров
обрабатываемых колес и предъявляемых к ним требований тех-
нолог выбирает вид червячной фрезы и тип станка; кроме того,
он должен произвести все расчеты, связанные с настройкой
станка и определением его производительности.
Для того чтобы решить эти задачи, технолог должен позна-
комиться с принципиальными вопросами профилирования чер-
вячных фрез; знать паспортные данные, особенности кинематики
п настройки основных типов зубофрезерных станков, применяе-
мых в приборостроении, и, наконец, знать причины возникно-
вения погрешностей при зубофрезеровании методом обката, для
того чтобы сознательно добиваться их уменьшения.
Б. Область применения
При нарезании червячной фрезой цилиндрических зубчатых
колес с небольшим числом зубьев может произойти подрезание
ножек последних.
Как известно, подрезание ножек зубьев (фиг. 193) происхо-
дит в том случае, когда точка А зуба рейки (зуба фрезы) рас-
положена по отношению к начальной прямой CD дальше точ-
ки В (точки касания линии зацепления ВР с основной окруж-
ностью обрабатываемого колеса). Вместо правильного контура
зуба (контура 1—2—3) получается подрезанный зуб (контур
2'—3').
Кривая 2'—3' представляет собой удлиненную эвольвенту,
описываемую точкой А при перекатывании начальной прямой
CD рейки по начальной окружности колеса. В том случае,
когда точка А лежит по отношению к начальной прямой ближе
точки В, эта удлиненная эвольвента 1 плавно сопрягается с
эвольвентой профиля зуба.
Значительное подрезание зуба недопустимо, так как оно
уменьшает его прочность и приводит к удалению части эволь-
венты, прилежащей к основной окружности.
1 Участок удлиненной эвольвенты (пли какой-либо другой кривой),
сопрягающей дно впадины с эвольвентной профиля зуба, называется переход-
ной кривой.
2. Фрезерование зубьев методом обката
215
Для стандартного (некорригированного). эвольвентного за-
цепления подрезание ножки зуба при фрезеровании червячной
фрезой! будет происходить у колес с числом зубьев меньше 17
(такие колеса называются трибами).
В приборостроении считается допустимым небольшое подре-
зание, наблюдаемое при нарезании трибов с числом зубьев
14<г-<17.
Фиг. 193. Подрезание ножки зуба.
В целях устранения слишком большого подрезания при об-
работке трибов с числом зубьев меньше 14 нужно применять
корригированное зацепление. Коррекция заключается в том,
что, не меняя настройки станка, отодвигают фрезу от центра
заготовки на величину 1
увеличив соответственно радиус Re заготовки для получения
прежней стандартной высоты зуба.
Такой сдвиг инструмента приводит к изменению пределов
использования одной и той же эвольвенты и в то же время
позволяет отвести точку А выше точки В (или уменьшить ве-
личину отрезка / до практически допустимых пределов), что
необходимо и достаточно для предотвращения подрезания. Одна-
1 Расчеты сдвига исходного контура по приведенной формуле обще-
приняты в приборостроении и узаконены в ряде ведомственных нормалей
(см., например, нормаль НГА-5-553 5-го ГУ МАП СССР).
Гл. /V. Фрезерование зубчатых колес
chipmaker.ru
216
ко такая коррекция в большинстве случаев требует увеличения
межосевого расстояния зацепляющихся колес, чего иногда нель-
зя допустить по конструктивным соображениям. С другой сто-
роны, если изготовляемый триб работает в паре с колесом,
имеющим небольшое число зубьев, то в ряде случаев коррек-
ция не нужна, так как в процессе зацепления колес интерферен-
ции, т. е. внедрения одного профиля в другой, не будет. В этом
случае нарезание зубьев должно осуществляться методом ко-
пирования.
Как правило, приведенные выше соображения учитываются
конструктором, который дает на чертеже колеса величину сдви-
га фрезы и увеличенный наружный диаметр заготовки в том
случае, если коррекция возможна *.
Итак, если применяется стандартное зацепление, а число
зубьев обрабатываемого триба меньше 14, то его зубья нельзя
нарезать методом обката при помощи червячной фрезы. Этим
объясняется широкое применение метода копирования при на-
резании зубьев трибов.
Зубофрезерование методом обката нельзя применять также
при обработке блочных (двух- и многовенцовых) шестерен, н?
имеющих достаточного пространства для выхода фрезы (ска-
занное в равной мере относится к фрезерованию методом ко-
пирования при помощи дисковой фрезы). Такие шестерни, а
также шестерни с внутренним зацеплением нарезаются методом
зубодолбления при помощи режущей шестерни-долбяка (этот
метод здесь не рассматривается).
Во всех остальных случаях для нарезания зубьев цилиндри-
ческих эвольвентных колес с успехом может быть использовано
фрезерование методом обката.
Применяемые в часовой промышленности колеса с профиля-
ми зубьев, ножка которых очерчена по прямой, а головка —
по дуге окружности, можно с успехом обрабатывать при помо-
щи червячных фрез. Однако эти фрезы должны быть надлежа-
щим образом спрофилированы (см. ниже).
Линия зацепления на участке ножки такого зуба представ-
ляет собой окружность и подрезания здесь никогда не проис-
ходит. Однако применяемые профили зубьев трибов имеют та-
кие размеры, при которых зубья фрезы получают заострение
у вершины, что недопустимо из-за их быстрого затупления.
В связи с этим нельзя прорезать впадины зубьев на полную
глубину и, таким образом, обработка большинства трибов ме-
—
1 Следует заметить, что использование в качестве профилей зубьев
удаленных участков эвольвенты улучшает эксплоатационные свойства пере-
дачи, поэтому в ряде случаев, когда возможно стандартное зацепление, все
же делают коррекцию.
2. Фрезерование зубьев методом обката
217
тодом обката практически невозможна. Пюстроение профиля
зубьев фрезы для нарезания методом обката анкерного триба
часов К-26 приведено на фиг. 194 К
Фиг. 194. Построение профиля нормального сечения зубьев червяч-
ной фрезы для нарезания трибов.
В. Червячные фрезы
Основные положения
Как было указано выше, червячная фреза получается из
червяка, находящегося в правильном зацеплении 1 2 с фрезеруе-
мым зубчатым колесом. На этом червяке (основном червяке
фрезы) прорезаются продольные канавки и у образовавшихся
зубьев снимается затылок по всем поверхностям. Таким обра-
зом создаются кромки и образуются надлежащие передние и
задние углы, необходимые для превращения основного червяка
в режущий инструмент.
Из сказанного следует, что боковые поверхности зубьев
фрезы не совпадают с боковыми поверхностями основного чер-
вяка, т. е. между ней и обрабатываемым колесом не может
быть правильного зацепления. Поэтому необходима цепь обката
станка, принудительно осуществляющая взаимно согласованные
вращения фрезы и заготовки.
Для того чтобы при таком согласовании движений режушие
кромки фрезы образовали правильный профиль зубьев у заго-
1 Построение выполнено общеизвестным методом Рело.
2 Под правильным зацеплением понимается зацепление с постоянным
значением мгновенного передаточного отношения.
r.ru
218 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
товки (если пренебречь отступлениями, вытекающими из пре-
рывистости процесса зубофрезерования), необходимо соответ-
ствующим образом выбрать форму боковых затылованных по-
верхностей и форму поверхности продольных канавок.
Правильный профиль зубьев у заготовки получится лишь в
том случае, если боковые режущие кромки зубьев фрезы ле-
жат на поверхности ее основного червяка. Эти режущие кромки
представляют собой линии пересечения боковых затылованных
поверхностей зубьев1 фрезы с поверхностями продольных кана-
вок и должны лежать на поверхности основного червяка.
Таким образом профилирование червячных фрез сводится к
решению следующих основных вопросов:
1 ) к определению конфигурации основного червяка, нахо-
дящегося в правильном пространственном 1 зацеплении с обра-
батываемым колесом;
2 ) к определению конфигурации боковых затылованных по-
верхностей, которые обеспечивают при выбранной форме про-
дольных канавок (винтовые канавки или прямые, параллельные
оси) совпадение боковых режущих кромок с поверхностью
основного червяка фрезы, создают необходимые задние углы
резания по этим поверхностям и обеспечивают правильность ра-
боты фрезы после ее переточек.
Точное выполнение всех этих условий, т. е. точное профили-
рование червячных фрез, часто связано с большими технологи-
ческими трудностями, которые заставляют прибегать к различ-
ным методам приближенного профилирования.
Основной червяк фрезы
Поскольку основной червяк и обрабатываемое колесо долж-
ны находиться в правильном зацеплении, можно рассматривать
первый как винтовую шестерню, профиль зубьев которой являет-
ся сопряженным по отношению к профилю зубьев колеса. Сле-
довательно, задача отыскания профиля основного червяка сво-
дится к определению поверхности, являющейся огибающей к
семейству поверхностен зубьев нарезаемого колеса, образующе-
муся в относительном движении колеса и основного червяка.
Существует много способов определения сопряженных по-
верхностен, но наиболее общим и достаточно удобным является
способ огибающих поверхностей2, пригодный для решения за-
дач плоского и пространственного зацепления.
1 Так как оси фрезы и заготовки представляют собой скрещивающиеся
прямые.
2 Способ Оливье, развитый и поднятый на современную ступень анали-
тических исследований в выдающихся трудах приват-доцента бывшего Ново-
российского университета, доктора прикладной математики и механики
X. И. Гохмана (см., например, X. И. Гох м ан, Теория зацеплений, обобщен-
ная и развитая путем анализа, Одесса, 1886).
2. Фрезерование зубьев методом обката
219
Сущность этого способа состоит в следующем (фиг. 195,а).
Пусть и т2 — неподвижные оси, вокруг которых враща-
ются две системы Q, и Q-, с угловыми скоростями <»! и е>2;
Р — вспомогательная поверхность, движущаяся в неподвиж-
ном пространстве осей т, и т2; форма этой поверхности и ха-
рактер ее движения выбираются так, чтобы в относительном
движении к каждой из систем Qy и Q.. поверхность Р образо-
вала семейство, имеющее оги-
бающую;
— огибающая такого се-
мейства в системе Q,, a R2— в
системе Q2.
Тогда, очевидно, в каждый
момент времени поверхность Р
будет соприкасаться с поверх-
ностью Ry по какой-то линии
R, а с поверхностью /?„ —
по L.
В общем случае лежащие
на Р линии R и /2 будут пере-
секаться в какой-то точке М.
Таким образом в. любой мо-
мент времени огибающие по-
верхности Ry и R.,. жестко
связанные с системами Q, и
Q.., соприкасаются в соответ-
ствующей точке М.
Следовательно, если ограничить системы Q, и Q.. соответ-
ственно поверхностями Ry и R. и вращать одну из них (напри-
мер Qy) со скоростью wt вокруг тх, то система Q3 будет вра-
щаться вокруг со скоростью е>?, так как поверхности Ry и
R, будут все время соприкасаться и, кроме того, Ry будет тес-
нить R2, ибо они выбраны так, что вспомогательная поверхность
Р во время своего движения в неподвижном пространстве осей
", и т„ не отстает от них.
Очевидно, что геометрическое место точек М в неподвижном
пространстве даст нам линию зацепления.
В частных случаях линии /, и /„ либо всегда совпадают
(линейчатое зацепление), либо совсем не пересекаются (заце-
пление невозможно); все зависит от выбора Р и ее дви-
жения.
В нашем случае дело обстоит следующим образом. Име-
ются две координатные системы xi/z и XYZ (см. фиг. 195,6);
.расстояние 00х между началами этих координат равно межосе-
вому расстоянию зубчатого колеса от основного червяка.
chipmaker.ru
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
220
Пусть t\— радиус начального цилиндра колеса:
г„— радиус начального цилиндра основного червяка, со-
пряженного с колесом;
oz — ось вращения колеса;
OXZ — ось вращения основного червяка.
Система xyz вращается со скоростью о, вокруг неподвиж-
ной оси oz, а система XYZ вращается со скоростью <и2 вокруг
неподвижной оси OrZ.
Имеется вспомогательная поверхность Р, движущаяся в не-
подвижном пространстве осей с постоянной скоростью w1rJ, пер-
пендикулярной плоскости Oxoz. Допустим, что поверхность Р
является сопряженной с поверхностью зуба колеса, т. е. .что по-
следнюю можно рассматривать как огибающую Д, (см. выше)
семейства поверхностей, образованного Р в относительном дви-
жении к системе xyz. Очевидно, что, зная форму зуба колеса,
можно определить форму Р. Для этого нужно решить плоскую
задачу определения профиля рейки, сопряженного с профилем
зуба колеса. Тогда искомая форма основного червяка будет
огибающей семейства поверхностей образованного Р в отно-
сительном движении к системе XYZ.
Вспомогательная цилиндрическая поверхность Р называется
исходной рейкой, а ее нормальное сечение — конту-
ром исходной рейки (иногда просто исходным кон-
туром). Таким образом, если задан профиль зубьев колеса, то
сначала следует установить профиль исходной рейки, а затем—
конфигурацию основного червяка. Значительно удобнее осно-
вываться как при построении профилей зубьев колеса, так и
при определении профиля основного червяка на контуре исход-
ной рейки.
Для эвольвентного зацепления в основу положен равнобоч-
ный трапециодальный 1 контур исходной рейки, имеющей угол
1 Рабочий контур зубчатой рейки по ГОСТ 3058—45 предусматривает
фланкирование головки зуба рейки; однако в приборостроении до настоя
щего времени фланкирование не применяется.
2. Фрезерование зубьев методом обката
221
профиля ад=20° (ГОСТ 3058—45); неэвольвентные зацепления
у нас не стандартизованы.
Как известно, основной червяк, находящийся в правильном
зацеплении с эвольвентным зубчатым колесом, имеет эвольвент-
ные винтовые боковые поверхности *. Эвольвентными винтовы-
ми поверхностями называются поверхности, образованные вин-
товым движением прямой и обладающие свойством разверты-
вания в плоскость, т. е. огибаемые плоскостью. Сечение такой
поверхности плоскостью, перпендикулярной оси червяка, пред-
ставляет собой эвольвенту круга. Геометрия эвольвентных вин-
товых поверхностей детально рассматривается в ряде специ-
альных работ, посвященных конструированию и расчету зубо-
резного инструмента 1 2.
Отметим здесь только, что для червячных фрез, применяе-
мых в приборостроении, с практически неощутимой погреш-
ностью можно считать нормальное сечение эвольвентного чер-
вяка имеющим форму исходного контура 3.
Геометрия основных червяков фрез для неэвольвентных зуб-
чатых колес почти не изучена. Однако и здесь при небольших
углах подъема винтовой линии на делительном цилиндре основ-
ного червяка его нормальное сечение можно считать совпадаю-
щим с контуром рейки, сопряженной с обрабатываемым коле-
сом. Профилируя резец или шлифовальный круг в соответствии
с профилем впадины такой рейки, можно с достаточной точ-
ностью изготовить основной червяк фрезы.
Как было указано выше, в часовой промышленности ши-
рокое распространение получили зубчатые колеса, имеющие
модифицированный циклоидальный профиль зубьев.
Ножка зубьев на своем рабочем участке очерчивается по
радиальной прямой, являющейся, как известно, частным слу-
чаем гипоциклоиды, а их головка очерчивается по дуге окруж-
ности, причем вершина всегда имеет заострение (фиг. 196), что
делается для доведения продолжительности зацепления колеса
с трибом до приемлемой величины.
На фиг. 196 изображены две разновидности профилей зубьев
таких колес, различающиеся между собой тем, что у одних (а)
ножка зуба сопрягается с окружностью впадин без закругле-
ния, а у других (б) — с закруглением.
1 Доказательство этого положения приведено в ряде работ (см.
Бакингем, Цилиндрические зубчатые колеса, 1935). Доказательство,
основанное на методе огибающих поверхностей, приведено в работе Каше-
пава «Нарезание зубчатых колес «часового» профиля методом обката на
зубофрезерных станках», МВТУ, 1947.
2 Например, Г р у б и н и др.. Зуборезный инструмент, Мащгиз, 1947.
3 При угле подъема винтовой линии на делительном цилиндре основного
червяка, не превышающем 1°30/ для модуля 1 мм, наибольшая ошибка не
превышает нескольких десятых долей микрона.
chipmaker.ru
222
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Поскольку определение профиля рейки, сопряженной с та-
ким контуром зуба, представляет значительный интерес и
является специфическим вопросом для одной из отраслей при-
боростроения, ниже излагаются основные методы решения этой
задачи.
Ввиду того что зубья рейки должны находиться в правиль-
ном плоском зацеплении с обрабатываемым колесом, задача
сводится к определению профиля, являющегося огибающей се-
мейства профилей зубьев колеса при его
перекатывании по начальной прямой
рейки.
Графические методы. Помимо
общеизвестного метода графического по-
строения сопряженных профилей, осно-
ванного на теореме Виллиса *, на практи-
ке для колес весьма малого' диаметра (от
3 до 4 мм} применяется метод так назы-
ваемой «графической обкатки» 2.
Этот метод основан на свойстве вза-
имного огибания сопряженных профилей;
при этом в увеличенном масштабе вое-
Фиг. 196. Профили зубьев производится кзртинз., имеющая место в
колес часовых механиз- процессе обката. На большом листе бу-
мов. маги вычерчивают в крупном масштабе
начальную окружность3 фрезеруемого
колеса и профиль впадины <(фиг. 197,а). По окружности в обе
стороны от нулевой точки откладывают равные дуги 0—1,
—1—2, —2—3 ... 01, 12, 23 ... ; величина дуги не должна пре-
вышать 0,1 г. Затем на листе кальки проводят две параллель-
ные линии АВ и CD (фиг. 197,6), расстояние между которыми
в том же масштабе построения равно г. Перпендикулярно этим
линиям проводят линий 00г, Hr 22y ...; —1——2—2г;
—3—Зг..., расстояние между которыми равно величине дуг, от-
ложенных по начальной окружности. Совмещая линии 00г,
Hr, 22j...c радиусами 00г, 10г, 20L..., в каждом положении
копируем на лист кальки профиль впадины. Внутренний контур,
очерченный семейством перекопированных впадин, и будет со-
пряженным профилем зуба рейки.
Для того чтобы проверить правильность сопряженного про-
филя, производят так называемую «обратную обкатку». На
1 Имеется в виду метод Рело, при помощи которого произведены по-
строения на фиг. 194.
2 См. Фрайфельд И.. Шлицевые и червячные фрезы, 1937.
3 За начальную окружность обычно принимают делительную окружность
фрезеруемого колеса. Более подробно вопрос выбора начальной окружности
рассмотрен в упомянутой выше работе Фрайфельда.
2. Фрезерование зубьев методом обката 223
Фиг 197.
chipmaker, ru
224 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
листе кальки наносят семейство линии согласно фиг. 197,а (без
профиля впадины), а на листе ватмана — профиль рейки совме-
стно с семейством прямых линий согласно фиг. 197,6. Наклады-
вая кальку на ватман и совмещая соответствующие линии, в
каждом положении копируем профиль зуба рейки. Огибающая
семейства перекопированных профилей зуба рейки будет про-
филем впадины колеса, сопряженным с рейкой. Очевидно, что
этот профиль впадины должен в точности совпадать с исход-
ным профилем впадины.
Метод «графической обкатки» имеет следующие преиму-
щества:
1) он очень прост и весьма наглядно показывает истинный
процесс образования профиля при обкате;
2) позволяет выявить наличие и форму переходных кривых
(см. сноску на стр. 214);
3) дает возможность определить форму стружки, снимаемой
зубьями инструмента во всех положениях.
Недостатком метода является то, что для получения высокой
точности построения необходимо применять большие масштабы.
Это увеличивает габариты чертежа, а так как при больших раз-
мерах листа возникает опасность деформирования кальки (для
уменьшения деформирования последнюю желательно натяги-
вать на специальную рамку), то данный метол применяется либо
для колес весьма малых диаметров, либо в тех случаях, когда
не требуется высокой точности построения.
Графо-аналитический метод1. В случае крупно-
го масштаба построения при необходимости точного определе-
ния сопряженного профиля, для того чтобы уменьшить габа-
риты чертежа и избежать трудностей вычерчивания больших
радиусов, применяют графо-аналитический метод «обкатки».
В надлежащем масштабе (100:1; 200:1 и выше) изготов-
ляют шаблон, конфигурация которого соответствует профилю
зуба обрабатываемого колеса. На шаблоне наносят две базовые
точки А и В (фиг. 198,а). На листе ватмана строится коорди-
натная система XOY, в которой наносятся положения базовых
точек А и В шаблона в процессе обката. Шаблон последова-
тельно совмещается своими точками Л и В с точками 1' и /;
2' и 2 и т. д. на чертеже, координаты которых ХА К,; XBYB предва-
рительно вычисляются по приведенным ниже формулам и в
каждом положении его профиль копируется. Огибающая семей-
ства перекопированных профилей шаблона дает профиль впади-
ны рейки. Ось ОХ является начальной прямой рейки.
Если г — радиус начальной окружности колеса, /?4 — рас-
стояние базовой точки А шаблона от центра колеса, L — длина
См. Шишков В. А., Зуборезный инструмент, ЭНИМС, 1944.
2. Фрезерование зубьев методом обката
225
шаблона {расстояние между точками Л и В), то в зависимости
от угла обката 0 (фиг. 198,6) координаты точек Л и В на чер-
теже определятся так:
^ = /0 —Z?Asin0;АВ =ХД —Asin 0 1 (4—27)
Ya — r—RA cos0; Yr = Ya —Leos 0 )
Этот метод широко применяется на наших заводах. Недо-
статком его является необходимость изготовления шаблона и
кропотливость графических построений.
Помимо описанного, существуют и другие графо-аналитиче-
ские методы построения сопряженного профиля рейки.
Аналитические методы. Известно несколько мето-
дов аналитического определения сопряженных профилей ’. Поч-
ти все эти методы основаны либо на использовании теоремы
Виллиса, либо на свойстве взаимного огибания сопряженных
профилей.
Приводим аналитический метод, основанный на свойстве
огибания сопряженных профилей, причем все выкладки ведутся
в параметрической форме.
1 См., например, упомянутые выше работы И. А. Фрайфельда,
В. А. Шишкова и М. Я. Кашепава.
chipmaker, ru
226
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Если имеется семейство плоских кривых, заданное в форме
% = с) I
Т = № с) I
(4-28)
то, как известно, необходимым условием существования оги-
бающей является равенство нулю детерминанта:
Фиг. 199,д.
ду d<f
di ’ дс ’
dip й<р
dt ’ дс
= 0. (4-29)
Переходим к определению участка
профиля рейки, сопряженного с нож-
кой зуба колеса (фиг. 199,а).
Допустим, что центр начальной
окружности колеса О при ее перека-
тывании без скольжения по начальной
прямой рейки Рх переместится в точ-
ку О', определяемую параметром ср.
Тогда путь, пройденный центром, бу-
дет равен rtg?, где г—радиус на-
чальной окружности колеса. Этот
путь должен равняться длине дуги
соприкосновения начальной окружно-
сти с начальной прямой за время перемещения из О в О'.
Пусть а—угол поворота колеса, тогда длина дуги соприкосно-
вения равна га, следовательно, a=tgcp.
Для произвольной точки М профиля ножки зуба, опреде-
ляемой радиусом Z, имеем
хи= ОО' — ММ' = ra — l sin а;
у ч = Р' М' = г— Z cos а.
Итак, уравнения (4—28) для данного случая имеют вид
Х = ср (Z; а) = га— Zsina;
j/ = tb(Z; a)=r—Zcosa.
(4-30)
Согласно вышеизложенному методу определения огибающей
вычисляем значения частных производных:
—sin а; — = г—Zcosa;
dl да
d'P dp , .
-—=—cos а; — = Zsina.
dl da
2. Фрезерование зубьев методом обката
227
Условие (4 — 29) запишется так:
— sina; г—Zcosa
— cos a; Zsin a
— I sin2 a + r cos a—I cos2 a = 0:
l
cosa = —.
Исключая при помощи со-
отношения (4—31) один па-
раметр из системы (4—30),
получаем, параметрические
уравнения огибающей
X — Г a — г sin a COS a;
y=r(l—cos2 a).
После несложных пре-
образований получаем окон-
чательно
х =
У =
—г (2 a—sin 2a);
—cos 2a).
(4-31)
(4-32)
Итак, сопряженный про-
филь является циклоидой,
что и следовало ожидать, фиг 199^
так как ножка зуба колеса
является частным случаем гипоциклоиды. Линия зацепления
должна представлять собой окружность с радиусом, равным
2
В самом деле, в момент касания сопряженных профилей
Iм профиля зуба равно 1?' линии зацепления, а угол поворота
колеса в момент, когда точка М приходит на линию зацепления
в точку М' (фиг. 199,6),
I
а = аге cos — = аге cos —- ,
(4-33)
так как в этом положении нормаль к ножке зуба в точке М
должна пройти через полюс зацепления Р.
Итак, уравнение (4—33) представляет собой уравнение ли-
нии зацепления в полярных координатах с полюсом в О и по-
лярной осью ОР. Очевидно, что это уравнение является урав-
нением окружности с центром в и радиусом, равным —г.
chipmaker, ru
228 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Определим границы изменения а.. Очевидно, что amin=0, так
как мы отсчитываем углы от положения, когда профиль зуба
проходит через полюс зацепления Р. Для определения атах об-
ратим внимание на то, что рабочая высота сопряженного про-
филя рейки ограничена ординатой у^—г—Pi, т. е. рабочий
участок линии зацепления ограничен точками Р и Q'.
Подставляя значение z/max во второе уравнение (4—32), или
непосредственно из фиг. 199,6 получаем
— _ (r—Ri)
1 2'1 2/?,-г
ашах = — arc cos — -------— = — arc cos —1;
max 2 r 2 r
2
0 < a< —arc cos —-- . (4 — 34)
2 r
Ножка зуба колеса у основания будет очерчена по пере-
ходной кривой. Однако это не имеет существенного значения,
так как в зацеплении с трибом участвует лишь небольшой уча-
сток ножки, непосредственно прилегающий к начальной окруж-
ности.
Вследствие того что современное оборудование1 позволяет
профилировать режущий инструмент второго порядка только по
прямым линиям и дугам окружности, приходится теоретически
правильный циклоидальный профиль рейки, сопряженный с
ножкой зуба колеса, заменять прямыми линиями или дугами
окружностей. Наименьшая погрешность от замены будет в том
случае, если окружность, заменяющая циклоиду на интервале
[0; Дгаах], определена по методу наименьших квадратов. Однако
этот метод требует громоздких вычислений и дает столь не-
значительное улучшение по сравнению с рассматриваемыми ни-
же упрощенными методами, что его нельзя рекомендовать для
практического использования.
Рассмотрим замену участка циклоиды на интервале [0; ctmax]:
а) прямой, проходящей через точки я=0 и а.= а.твг, б) окруж-
ностью, проходящей через точки я=0; а бСтах И (У. — ССтпах? И
оценим возникающие при этом погрешности.
При дальнейших выкладках очень неудобно пользоваться вы-
ражениями (4—32), так как приходится иметь делос трансцен-
1 Имеется в виду оборудование, применяемое в часовой промышленно-
сти для изготовления мелкомодульиого зуборезного инструмента.
2. Фрезерование зубьев методом обката
229
дентными уравнениями. Почти для всех часовых колес величи-
на вшах не превышает — радиана; это позволяет разложить вы-
ражения (4—34) в короткий степенной ряд:
1 (о Г « (2а)3 , 11
X — — г 2а — 2а — -—- -4-... I;
2 1 [ 6 JJ
откуда
(4-35)
Так как современные методы контроля мелкомодульных зуб-
чатых колес и инструмента не позволяют четко уловить откло-
нений менее 0,005 мм, будем считать
удовлетворительным всякое прибли-
женное профилирование, если оно не
дает теоретических погрешностей, пре-
вышающих половину указанной вели-
чины
Д = 0,0025 мм. (4—36)
При замене циклоиды АСВ пря-
мой линией АВ максимальная ошиб-
ка по нормали определится следую-
щим образом (фиг. 200,а). Проведем фиг. 200,а.
к циклоиде касательную DE, парал-
лельную заменяющей прямой АВ. Тогда, очевидно, искомая
ошибка Д будет равна расстоянию между АВ и DE. Из чертежа
следует, что
хв
_La«
3 max
1 2
3 3 “max
г“тах
2 атах
Угловой коэффициент касательной к циклоиде
/ 4 \ 2
dx 2ris а
230 _ Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Определим точку С, в которой 6=tg ®, т. е. касательная па-
раллельна заменяющей прямой:
2 2 1—-— “? 3 с _ 3 1 L а2 2 max
Чс 2 атах
2 | 9
ac + Ya'
1-—a2
о шах о
с---~--------- = 0.
“max 2
Отбросив ложный отрицательный корень, после преобразо-
ваний получим (с принятой точностью выкладок)
_ 2_
аС— д amax-
Теперь можно определить координаты точки касания С:
2 ч 16 ,
Х(. = — га* = -— га*
С 3 С 81 max ’
(• 1 . \ 4 / 4 \
аг----аг = ---- ^ma.l 1 — -- а2 I-
С 3 е д max I 2у max I
Уравнение касательной примет вид
У— = хс)-
1—La2
у-±а* rfl—la2 _16a3 \
9 та* \ 27 max у 2 g, max )
Для того чтобы определить отрезок AD=a, положим в по-
следнем уравнении х=0. Тогда
а — —ra2 ( 1 — а2 V
27 max у гд max )
Искомая величина Дшах определится:
дтах = a COS ср;
1
COS ср = ----
V1 + tgEv
После преобразований (с принятой точностью выкладок), по-
лучим
Дтах = 0,1га3П1ах- (4-37)
2. Фрезерование зубьев методом обката
231
Учитывая соотношение (4—-36), получим, что для всех колес,
у которых
ra-L <0,025 мм,
max 1 1
(4-38)
может быть с успехом произведена замена точного профиля
рейки прямой линией.
Рассмотрим замену дуги циклоиды окружностью. Допустим,
что х0 и у0— координаты центра заменяющей окружности, а
г,— ее радиус (фиг. 200,6). Уравнение такой окружности будет
иметь вид
(х—*о)2 + (у —Уь)2 = и •
Потребуем, чтобы заменяющая
окружность прошла через точки
А(а = 0); В(а. = агаах) и С f « = -^-“max^
циклоиды:
(ла-хо)2+(^-^о)*=^;
(лй —*0)2+(ув -у0)2=П;
(хс—х0)2+(у с—j0)2=4.
Используя соотношения (4—32),
получим
х20+У20 = г2
[у(2«Шах—sin2am„)—хоу +
[у («max — Sin ССшах) — Ло]' +
у{1—cos 2атжх)—=
yG-COS «max)— Jo f= ГЬ
Решая совместно эти уравнения, получим (с принятой точ-
ностью выкладок)
Уо= —y^max ( 1 - V «2тах) (4-39)
Ха = уГ«тах ( 1 ~ 4 У'
= ~ Та™'У (4-41)
О х / /
Оценим величину погрешности изложенного способа замены
точного профиля рейки дугой окружности.
Расстояние текущей точки М циклоиды, определяемой пара-
метром а, от центра заменяющей окружности О будет равно
ОЛ4=-.]Л(х,/-х0)2 + (у,/-Л)2 •
' chipmaker.ru
I
I
I
I
I
232 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Величины х0 и у0 являются функциями точки В, т. е. па-
раметра ашах. Поэтому будем задавать параметр а текущей
точки М в виде =
Тогда
ОМ = l/^j — гт?о?-----—га fl------— a2 S Г +
I/ L 3 4 тах 8 шах ч 6 max) J '
4- [ rtf а?-—л~л*сс4 ——га2 (1 ---— a2 ^1 .
| • max з • max * 1 max! max I1
Производя упрощения с принятой точностью выкладок,
получим
ОМ=~ramax Г1— — а2 4- —(rf--------L-qB-i—\а2 1
g max jg2 шах 81 I 2*2/ max I "
Искомая погрешность
д = О2И-г1=уГа^ах^4--|-т134--1-т|2). (4-42)
Анализируя выражение (4—42), убеждаемся, что Д = 0
при
^-у^+4т12=о’
что дает
1) ц2 = 0; tqi:2=0;
2) -|-^+ у=0; т)8=1; 7й = ~ ,
т. е. в точках а=0; а=--ашах и а = атах, что и следовало
ожидать при принятых исходных условиях замены.
Определим максимальное значение погрешности Д:
if А 4 о / . о 9 О I \
— = —га3 . 14т,8----о2 4- 71 =0;
drt 9 шах \ 4 2 /
— 0; 4т)2 —у к) 4- 1 = 0.
7)2 = 0,82;
T)s = 0,305.
При а = 0,82агаах
Д=-0,02га^,ах.
При а = 0,305ашах
Д = 0,03гаЗах.
2. Фрезерование зубьев методом обката
233-
Итак, при этом циклоида с меньшей погрешностью заме-
няется окружностью на своем конечном участке, чем на на-
чальном.
Максимальная погрешность будет равна-
^тах = 0,03гаЗах.
(4-43)
Условие (4—36) будет удовлетворено при соблюдении не-
равенства
(4 — 44)
гатах<° >08 ММ-
окруж-
В редких случаях, когда это неравенство не соблюдается,
следует прибегать к замене циклоиды окружностью по методу
наименьших квадратов *.
Если ножка зуба колеса не является радиальной прямой
(такие случаи иногда встречаются), а образует с направлением
радиуса, проведенного в точку пересечения ножки с выбранной
нами начальной окружностью2, малый угол 0, то аналогично
изложенному выше координаты центра заменяющей
ности вычисляются по формулам:
„з , Л0а2
amax g атах
~ з Г~Т ’ 1
“max +3®“max + % 02 + g ашах
а4 + 210а3
шах '4 max |
9 3 1.’
ашах + 3ватах+—02+-^- “шах
Хо+Уо • '
(4—45)
Переходим к определению участка профиля рейки, сопря-
женного с головкой зуба колеса (фиг. 201,а}.
Обозначим через р и ф полярные координаты центра С
дуги окружности радиуса гт.к, по которой очерчена головка АВ
зуба колеса. Пусть колесо, перекатываясь без скольжения
своей начальной окружностью по начальной прямой рейки ОХ,
переместится из Р в Рг, повернувшись при этом на угол а.
1 См., например, Кроль К. Г., Профилирование червячных фрез для
изготовления часовых колес методом обкатки. Труды ЛИТМО, 1939, ч. 1,
вып. 1. ,
2 Как упоминалось выше, за начальную окружность в рассматриваемом
случае обычно берут делительную окружность колеса.
chipmaker.ru
734 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Тогда центр С переместится в С\ с координатами
ХС1 = — га — р sin (ф— а);
Уп = г—pcos(<p—а).
Координаты произвольной точки М окружности головки зу-
ба колеса запишутся так:
(4 — 46)
х = —га—psin (ф —a)4-rr.Kcos Р;
У = г —о cos (ф —а) — гг.к sin р.
По вышеизложенной методике определения огибающей вы-
числяем частные производные:
йх . /, >. дх . о
— = — г-|-р cos (ф — а); — = —rr,Ksinp;
да Й₽
— = — р sin (<Ь —а); ^- =—rrKCOs9.
да йр
Условие (4 — 29) примет вид
— r+pcos (ф —а); —Гг.к sin р
— рвт(ф—а); —rr.KCOsP;
гГг.к COS р — гг.кр COS р cos (ф — а) — rr.Kp sin Р Sin (ф — а) = 0;
р sin рsin(ф— a)=cos р[г—pcos (ф — а)];
tgP
Г—р COS (ф — а)
р sin (ф—а)
(4-47)
2. Фрезерование зубьев методом обката
235
Используя условие (4 — 47), исключаем параметр И из вы-
ражений (4 — 46):
sin о = ₽__= Г-р_СО£(ф-а) .
/I-Mg2₽ ]/"рг4-г*—2pr cos (ф—а) ’
COS в = - РЕМ*-") .
у ps + rs—2pr COS (ф —а)
То обстоятельство, что угол р лежит в четвертой чет-
верти, т. е.
sin 8<Д), cosp>0,
учтено при написании выражений (4—46), поэтому следует
брать арифметическое значение корней.
Подставляя полученные выражения
sin В и cos р в уравнение (4—46), по-
лучим
Х = —га—psin(<p —а) +
__________Р sin (ф—а)___ .
IK J/rp2+ri—2pr сов(ф — а) ’
у — Г— рСОЭ(ф— а) —
Г—р COS (ф—а)
Г‘К р«-|-г2-2рг cos(ip—а)
1
(4 — 48)
Выражения (4—48) представляют со-
бой параметрические уравнения профиля
рейки, сопряженного с головкой зуба
колеса.
Определим пределы изменения пара-
метра а. Очевидно, что атт=0, так как
мы отсчитываем углы от положения, в
котором профиль зуба проходит через
полюс Р.
Величина атак определится из условия, что нормаль к край-
ней точке В головки' зуба колеса проходит через полюс заце-
пления. Из фиг. 201,6 следует, что
ашах
СР СС'tg (180°—<?)
е; s = --- --------------------
г г
(Величина СС'= г — р — 8 для всех колес «часового» про-
филя весьма мала, а угол ю близок к 135°, поэтому дугу С'Р
можно отождествить с хордой и считать, что СС'Р — прямо-
угольный треугольник).
I chipmaker.ru
236 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Из треугольника ОСВ имеем
/?? = Р2 + ^.К — 2prr.Kcos<p; |
Вычислив] cosф= А, определяем tgc:
. +V1—д2 , ,10АО ч Vi-д2
tg?= —и --; tg(i80 — ®)=-----—
А А
и, наконец,
%,а»=ф-*=Ф+ (4-49)
г А
(Поскольку угол то cos<p = j4<0, т. е. угол ашах
всегда несколько меньше угла ф).
Аналогично предыдущему, заменяем теоретически правиль-
ный профиль рейки, определяемый уравнениями (4—48), дугой
окружности.
2. Фрезерование зубьев методом обката
237
После довольно громоздких выкладок можно получить сле-
дующие выражения для координат центра и радиуса окруж-
ности, заменяющей рассматриваемый участок профиля рейки
(фиг. 202),
(4—50)
где хЛг и j'.v — координаты центра, а — радиус заменяющей
окружности.
При этом возникает максимальная погрешность А, не пре-
вышающая по своей абсолютной величине значения
Д<;0,15<ро.
(4-51)
Пример. Определить профиль нормального сечения основного чер-
вяка фрезы для нарезания колеса Т-18-24 часов „Победа" (и=0,163 мм\
z=72; профиль зубьев —см. фиг. 203,а, пунктиром ограничено поле до-
пуска).
Участок головки зуба рейки. Так как ножка зуба ко-
леса не является радиальной прямой, пользуемся формулами (4—45).
Предварительно вычисляем параметр аШах-
1) По формуле (4—34) имеем
1 2Rt—г 1 ___
“max- 2 arc cos r - 2 arc cos n 736
2
max 0,21 рад.
chipmaker.ru
238
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Вычисляя величину произведения п\пах, убеждаемся, что соотноше-
ние (4-38) не соблюдается, а соотношение (4—44) соблюдается. Следо-
вательно, дугу циклоиды нельзя заменять прямой линией, но можно за-
менять дугой окружности по трем точкам.
2) По формулам (4—45) имеем
g “max + Hamax
Ло- у г -------------------у----— =
“max + 3®“тах + — 0’4-у а
9 11,736 0,213+^0,037- 0,2Р
8 2 3 1’
0,212 + 3 • 0,037 - 0,21+—0, 0372-|-0,21*
2 6
х0= 1,433 мм;
ai ,
j max ~ max
4 Г 2 3 1 .
“max + 30amax-+ y O2+ g amax
27
0,21* +—0,037 - 0,213
7 5o 4
> 3 1
0,212+3 - 0,037 0,21+ —-0.0372 + -^-0,21*
+o=—0,089 мм.
Участок ножки зуба рейки. Для того чтобы воспользо-
ваться формулами (4—50), нужно предварительно вычислить величину е.
1) По формуле (4—49а) имеем
р,+,, R, 5,854.+»,407.-<«
А Р + г-к ____________________2
2Р'‘г.к ~ 2-5,854-0,407
А=—0,67.
2) Из формулы (4—49) следует, что
б/1—Д2 0,041/1 —О,672
е =—--------= ---------------
г А 11,736
-^—(-0,67)
=0,003 рад.
Поскольку s так мало, последними членами в выражениях
можно пренебречь.
3) Пренебрегая е.
Г 3
xN= —0,479 мм',
7 7
Ух 4 |- —рф2--0,041 + —5,854 - 0.0692;
16 16
yN. 0,026 мм.
(4-50)
имеем по формулам (4—50)
+4 611,736,. _ Згп 0,0693-1
— = — ——0,069 + —5,8542----------- ;
S 2 32 0.041
2. Фрезерование зубьев методом обката
239
Высота
зуба колеса:
головки з у<б а рейки Лгр равна высоте ножки
11,736 11,224
йг_ =г—/?,-=-------—--------=0,256 мм.
Г-Р 1 2 2
Высота
ба колеса
ножки зуба рейки
йн р равна высоте головки зу-
Лн.р=Лв-г=
12,288
2
11,736
2
=0,276
мм.
Толщина зуба рейки Sp по начальной прямой равна ширине
впадины SK колеса по начальной окружности:
Sp=Ttm-SK=3,14 • 0,163—0,256=0,256 мм.
Шаг рейки. Поскольку угол подъема' винтовой линии основного
червяка на его делительном цилиндре бывает обычно меньше 1°, можно
считать, что нормальный шаг равен осевому, причем
/=тг/п=0,163 - 3,14=0,512 мм.
Вычерчивание профиля нормального сечения1
В системе координат XOY (фиг. 203,6), где ОХ является
начальной прямой контура рейки, откладываем координаты х0,
и xN, у v. Затем проводим прямые I — I и II — II, параллель-
ные оси ОХ, которые ограничивают профиль по высоте. Далее
Фиг. 203,6.
радиусом оО из центра о проводим дугу окружности, очерчи-
вающую головку зуба рейки, и радиусом ON из центра N нож-
ку зуба.
Откладываем по оси ОХ толщину Sp зуба рейки и проводим
через точку А правый контур симметично построенному левому.
Откладываем далее шаг t и повторяем все построение для сле-
дующего зуба рейки. Наконец, скругляем вершину зуба дугой
окружности, касающейся прямой I — I и боковых его сторон
' Имеются в виду фрезы, применяемые в часовой промышленности.
2 Вследствие малости углов подъема нормальное сечение практически
не отличается от осевого сечения.
chipmaker.ru
240
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
(этот участок профиля рейки будет сопрягаться с нерабочими
участками профиля зубьев колеса).
Вычерченный контур рейки, как было указано выше, отож-
дествляется с нормальным сечением основного червяка фрезы.
Вопросы точного профилирования подобного рода основных
червяков рассмотрены в ранее упоминавшейся работе инженера
М. Я. Кашепава.
Затылование зубьев фрезы
Как было указано выше, обязательным условием правиль-
ности бокового затылования является пересечение по одной и
той же линии трех поверхностей — основного червяка, боковой
затылованной и продольной канавки.
После переточек боковые режущие кромки должны сохра-
нять свою форму и располагаться на поверхности такого же
основного червяка, как и первоначальный. Разница между
основными червяками новой и переточенной фрезы должна
заключаться лишь в уменьшении толщины витка. Для выпол-
нения этого условия боковые затылованные поверхности зубьев
фрезы должны быть винтовыми, содержащими боковые режу-
щие кромки. Шаги затылованных поверхностей для обеспече-
ния задних углов резания на боковых поверхностях зубьев
должны отличаться от шага основного червяка. У правых чер-
вячных фрез шаг правой затылованной поверхности должен
быть несколько больше шага основного червяка, а шаг левой
поверхности — несколько меньше (у левых червячных фрез —
наоборот).
Технологически для снятия затылка инструменту второго
порядка {затыловочному резцу или шлифовальному камню),
помимо основного перемещения вдоль оси фрезы в соответствии
с шагом основного червяка, сообщается либо периодическое
радиальное перемещение, перпендикулярное оси (так называе-
мое радиальное затылование), либо периодическое дополнитель-
ное перемещение, параллельное оси (так называемое осевое за-
тылование). Снятие затылка по головной поверхности у зубьев
фрез осуществляется всегда первым методом.
Снятие затылка по боковым поверхностям зубьев можно
всегда выполнять методом осевого затылования и в некоторых
случаях — методом радиального затылования.
Радиальное затылование боковых поверхностей зубьев фрезы
теоретически допускается лишь при соблюдении следующих
условий:
1) если затылованная винтовая поверхность является ли-
нейчатой;
2) если радиальное перемещение инструмента второго по-
рядка дает такой же эффект, как радиальное перемещение
2. Фрезерование зубьев методом обката 241
прямолинейной образующей соответствующей винтовой поверх-
ности.
В остальных случаях для получения винтовой поверхности
на боковых затылованных сторонах зубьев теоретически до-
пускается только осевое затылование1.
Большая часть затыловочных станков не приспособлена к
осевой затыловке, а на всех без исключения малых моделях
этих станков можно выполнять только радиальное затылование.
В связи с этим приходится применять радиальное затылова-
ние и в тех случаях, когда теоретические боковые винтовые по-
верхности зубьев фрезы не являются линейчатыми.
Все методы такого приближенного 'профилирования осно-
ваны на том, что правильная нелинейчатая винтовая поверх-
ность заменяется линейчатой или другой нелинейчатой, обра-
зующейся при дополнительном (см. выше) радиальном движе-
нии инструмента второго порядка.
Режущие кромки затыловочного резца профилируются в
соответствии с осевым сечением основного червяка. Таким об-
разом новая фреза получается точно спрофилированной, так
как режущие кромки совпадают с поверхностью основного чер-
вяка.
При переточках передние грани зубьев фрезы несколько
смещаются к ее оси, не изменяя своей конфигурации. В резуль-
тате основной червяк переточенной фрезы, имея ту же конфи-
гурацию осевого сечения, что и исходный основной червяк, тео-
ретически перестает быть правильной сопряженной поверх-
ностью по отношению к зубьям фрезеруемого колеса. Поскольку
радиальное смещение передних граней зубьев фрезы при пере-
точках не превышает десятых долей миллиметра, а величина
углов подъема винтовой линии на среднем диаметре фрезы не
более ИЗО' (в большинстве случаев эти углы колеблются в пре-
делах 30-4-1°), то погрешности от такого приближенного про-
филирования неощутимо малы.
При установлении величины падения затылка зубьев фрезы
необходимо исходить из условия обеспечения надлежащих зад-
них углов.
Мелкомодульные фрезы для эвольвентных колес изготовля-
ются со шлифованным и нешлифованным профилем. Первые
дают возможность получить большую точность и лучшее каче-
ство поверхности зубьев фрезеруемых колес. Фрезы для циклои-
дальных колес изготовляются до сих пор только с нешлифован-
ным профилем (вследствие трудности точного профилирования
камня).
1 Подробнее см. Г р у б и н А. Н. и др-, Зуборезный инструмент, ч. II,
Машгиз, 1946.
chipmaker, ru
242
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Фиг. 204,а. Червячная фреза для нарезания Фиг. 204,б. Червячная фреза для нарезания
колес эвольвентного профиля. колес „часового" профиля.
2. Фрезерование зубьев методом обката
243
На фиг. 204,а и б приведены типовые конструкции червяч-
ных фрез, применяемых в приборостроении.
На фиг. 204,о изображена фреза для нарезания зубьев эволь-
вентных колес. Исполнительные размеры таких фрез нормали-
зованы рядом ведомственных нормалей (см. нормали МИЗ,
ВНИИ и СИЗ). На фиг. 204,6 изображена фреза, применяемая
в часовой промышленности. Поскольку такие фрезы не норма-
лизованы, приводится примерное оформление ее рабочего чер-
тежа.
Г. Зубофрезерные станки, работающие по методу обката
Малые модели зубофрезерных станков, работающих по ме-
тоду обката, разделяются в зависимости, от их назначения на
две группы: станки простые и универсальные. Первые предна-
значаются для фрезерования цилиндрических колес с прямыми
зубьями и вследствие этого имеют упрощенную кинематику.
Они выполняются в различных конструктивных вариантах, от-
личающихся друг от друга расположением шпинделя изделия
(вертикальное, горизонтальное) и способами осуществления
движения подачи (радиальная и осевая; перемещение фрезы и
заготовки). Вторая группа станков предназначается для наре-
зания как прямых, так и косых зубьев шестерен.
В зависимости от степени механизации вспомогательных
движений рассматриваемые станки делятся на три вида: обыч-
ные станку. полуавтоматы и полные автоматы. Ниже приве-
дены данные об основных специфических типах зубофрезер-
ных станков, широко распространенных в различных отраслях
приборостроения и применяемых для фрезерования цилиндри-
ческих колес методом обката.
а) Простые зубофрезерные станки
Станки, предназначающиеся для нарезания зубьев неболь-
ших прямозубых колес, как правило, выполняются в виде полу-
автоматов или полных автоматов, что дает возможность резко
поднять их производительность и применить многостаночное об-
служивание.
Полуавтомат с вертикальным шпинделем,
изделия
Рассматриваемый станок является одним из наиболее рас-
пространенных в различных отраслях приборостроения, особен-
но в часовой промышленности. Он применяется для фрезерова-
ния прямозубых колес диаметром до 30 мм с модулем
Щ=0,05-=-1 мм и числом зубьев от 4 до 390; наибольшая длина!
фрезерования у этих станков 20 мм.
chipmaker.ru
2-14
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
2. Фрезерование зубьев методом обката
245
Станок работает по полуавтоматическому циклу; вручную
производится смена заготовки, возвращение распределительного
вала в исходное положение и перемещение пусковой тяги.
Кинематическая схема полуавтомата изображена на фиг. 205.
Главное движение от шкива 2 мотора 4 мощностью
0,4 л. с. (или от трансмиссии) через ведущий шкив 1 и винто-
Фиг. 205. Кинематическая схема зубофрезерного полуавтомата с верти-
кальным шпинделем изделия.
вые колеса z18—24; z19 —20; z20—15; z21—15 передается шпин-
делю 16 фрезы.
Изменение скорости вращения фрезы осуществляется сме-
ной шкива 2 на. моторе (или контрприводе) и ведущего шкива 1
станка. Допустимая скорость вращения шпинделя фрезы опре-
деляется соотношением (4—-13).
Фактическая его скорость в зависимости от числа оборо-
тов пы мотора (или вала контрпривода) и диаметров имею-
щихся в наличии шкивов 1 и 2 будет равна
Пф=Пм^71 0,99—
г19 г21 ^1 20 15
лф= 1,19лм-у-.
(4-52)
Приравнивая правую часть равенства (4—52) к правой
части равенства (4 —13) и зная величину лм, можно опреде-
лить диаметры специальных сменных шкивов*.
Движение обката осуществляется цепью обката стан-
ка, включающей звено настройки —• гитару обката. Цепь обката
определенным образом строго согласует вращение фрезы и за-
готовки, а именно:
1 оборот фрезы соответствует
— оборотов заготовки,
(4-53)
где z„—число заходов фрезы (z— \ для фрез, применяемых
в приборостроении);
z—число зубьев фрезеруемого колеса.
Проследив за кинематической цепью, связывающей вра-
щение фрезы с вращением заготовки, получим
^21г19гоггг15 ги
1 оборот фрезы X
Подставляя значения чисел зубьев шестерен и полагая
ги=1, получим
zf _ гя _ J________I5 24 50 .
га z zslz1Bzls z 15 20 5
(4 — 54)
Z„ Z
Формула (4—54) позволяет выполнить настройку гитары
обката.
Привод распределительного вала и движе-
ние подачи. Распределительный вал станка получает вра-
щение от ведущего шкива 1 через гитару обката za, zf„ zc, za,
гитару подачи ze, zf, zg, гъ, и червячную пару z10, z9. Червячная
шестерня zg может свободно вращаться на распределительном
валу и соединяется с ним фрикционной муфтой при включении
станка на полуавтоматическую работу. Наличие гитары подачи
дает возможность изменять скорость вращения распределитель-
ного вала после настройки скоростной цепи и цепи обката.
На распределительном валу жестко укреплены: кулачок 8
вертикальной подачи изделия, кулачок 6 горизонтальной подачи
фрезерной бабки 17 и диск 7 с рукояткой для вращения рас-
пределительного вала вручную.
* В большинстве случаев станок не имеет индивидуального мотора;
обычно имеются три скорости вращения фрезы в пределах от 410 дс
1375 об/мин. 1
chipmaker.ru
246_________Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
При вращении распределительного вала автоматически со-
вершаются следующие движения: врезание фрезы в заготовку,
нарезание зубьев, отвод бабки 17 в исходное положение ii
остановка станка *.
Движение подачи может осуществляться двумя способами;
осевым перемещением заготовки и радиальным перемещением
фрезы.
В первом случае кулачок 8, действуя на рычаг 11, подни-
мает внутреннюю часть шпинделя изделия вместе со столом и
укрепленной на нем заготовкой. iB этом случае фреза никаких
поступательных перемещений не совершает; расстояние от фре-
зы до оси вращения заготовки определяется специальным упо-
ром. Таким способом фрезеруются цилиндрические колеса с
прямыми зубьями сравнительно большой длины.
Во втором случае кулачок 6, действуя на рычаг 5, позволяет
пружинам 3 перемещать фрезерную бабку 17 в горизонтальной
плоскости по направлению к оси вращения заготовки. Конечное
положение шпиндельной бабки, определяющее внутренний диа-
метр фрезеруемого колеса, фиксируется упором. Стол станка не
совершает никаких поступательных перемещений, так как муф-
за 12 выключается. Этим методом обрабатываются цилиндриче-
ские колеса малой толщины 2.
В обоих случаях величина подачи определяется величиной
относительного перемещения фрезы и заготовки на один оборот
последней. Цепь подачи связывает вращение заготовки с ее
перемещением (первый случай) или с перемещением фрезы
(второй случай)|.
Основное расчетное соотношение для цепи подачи имеет та-
кой вид:
1 оборот заготовки соответствует 3 мм относительного
поступательного перемещения фрезы и заготовки; (4—55)
здесь 3 — подача.
Проследив за кинематической цепью, связывающей враще-
ние заготовки с поступательным перемещением ее, получим
(для первого случая):
, - . . 2*14 Ze Zg Zjn г у ОД q
1 оборот заготовки X — — --—Г/8--=3,
z15 Zf Zh Zg OB
где Hb— подъем спирали кулачка 10, экстраполированный
на его полный оборот.
1 Все это совершается при одном неполном обороте распределитель-
ного вала.
2 Станок дает возможность одновременно поднимать заготовку и выпол-
нять радиальное перемещение фрезы. Таким образом можно фрезеровать
(приближенно) конические колеса небольшой толщины. Координация ука-
занных движений в соответствии с углом делительного конуса осуществляет-
ся специальным профилированием сменного .торцевого кулачка It.
2. Фрезерование зубьев методом обката
247
Подставляя числовые значения, получим
zt zg $ OB 1 za z15 £ I 1 100 5
Zy zh OA H8 z10 zu 1 27 1 50 ’
zt zh 2,7'
Аналогично для случая радиальной подачи:
1 оборот заготовки х — — г—Нъ^- =
*15 zf zh z9 *ОС
где Не— подъем кулачка 6, экстраполированный на его пол-
ный оборот.
Далее
zg _ 5 ОС
2/ zh OD
(4 — 56)
1 z9 z13 _____$ 2 1 100 5
//6 zjo zu 1 32 1 50 ’
Ze Zg ____ $
Zf Zh 1 ,6 ’
(4-57)
Производительность полуавтомата. Цикл об-
работки заготовки включает время рабочего хода Тр, в течение
которого осуществляется подвод фрезы, ее врезание, нарезание
зубьев и выход фрезы из заготовки, и вспомогательное время
ТБ, в течение которого выполняется смена заготовки и управле-
ние механизмами станка. Холостые ходы полуавтомата (отвод
фрезерной бабки и остановка станка) совершаются мгновенно
под действием пружины (на фиг. 205 она не показана) в мо-
мент окончания рабочего хода.
Пусть Zp — длина рабочего хода, определяемая соотноше-
нием (4—16а) (в случае радиальной подачи ZP подсчитывается
по формуле
Zp = А3 + (0,5ч-1) мм,
где Л3—высота зуба, равная обычно 2,2 т; при этом
/р = 2,2 /п + (0,5-Н) мм), (4 — 58)
а 5—подача на один оборот заготовки, тогда
(а)
° мин ° "заг
где 5МИН—минутная подача;
пзаг— число оборотов шпинделя изделия в минуту.
В свою очередь
zK
«заг = «ф —
chipmaker, ru
248 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Подставляя последнее соотношение в выражение (а), полу-
чим
скорость
(4 — 60)
обратная
(4-61)
Величина подачи 5 берется из нормативов по режимам ре-
зания. По литературным данным
5 = 0,05—0,15 мм/об— при работе по стали;
5=0,024-0,35 мм/об—при работе по латуни.
В формуле (4—59) величина пф — фактическая
фрезы, определяемая соотношением (4—52).
Производительность полуавтомата будет равна *:
—— -К—1—,
Тшт Тр+Тв НАЛ,
где К — «идеальная производительность» — величина,
Тр и равная, следовательно,
д,_5г?фги
/рг
Нарезание зубьев, мелкомодульных колес 'выполняется, как
правило, за один проход. При подсчете производительности в
случае работы в два прохода путем добавочного углубления
фрезы (при чистовом проходе) Тр увеличится вдвое, а Тъ оста-
нется почти таким же, так как его основная составляющая —
время смены заготовки — не изменится.
Полуавтомат с горизонтальным шпинделем
изделия
Этот станок также весьма распространен в различных от-
раслях приборостроения. Он предназначается для нарезания
зубьев особо точных колес диаметром до 40 мм с модулем
/п=0,034-1 мм и числами зубьев от 6 до 390; наибольшая длина
фрезерования у этих станков 40 мм.
Станок работает по полуавтоматическому циклу; кроме ра-
бочих ходов, автоматизированы некоторые холостые ходы (от-
вод фрезы от заготовки после окончания нарезания зубьев и
остановка станка). Вручную сменяется заготовка и выполняют-
1 Полученную формулу можно рассматривать как частный случай бо-
•ггее общей формулы (4—20) при Зх=0. Если в выражении (4—61) возьмем
5 по нормативам, а пф—исходя из допустимой скорости резания, получим
теоретическое значение производительности. Если взять фактическое значе-
ние 5, определяемое фактическим передаточным отношением гитары
.подачи, т. е. одно из паспортных значений S, и фактическую скорость вра-
щения фрезы, то формула (4—60) позволит определить действительную
производительность полуавтомата,
2. Фрезерование зубьев методом обката
24&
ся некоторые движения, связанные с управлением механизмами
станка.
Кинематическая схема полуавтомата изображена на фиг. 206.
Главное движение от сменного шкива 1 мотора
мощностью 0,34 л. с. с 1400 об/мин передается при помоши
Фиг. 206. Кинематическая схема зубофрезерного полуавтомата с горизон-
тальным шпинделем изделия.
ремня 2 на ведущий шкив 3 станка и далее на шпиндель 16
фрезы через телескопический шарнирный валик 25. Допустимая
скорость вращения шпинделя фрезы определяется соотношением
(4—13). Фактическая его скорость в зависимости от диаметра
сменного шкива 1 будет равна
= >1= 1400 0,99;
пф=15,5^. (4-62)
253 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Станок снабжен тремя сменными шкивами rfi=50, 64 и
96 мм, которые дают соответственно Пф==775, 1000 и 1500 об/мин.
"Приравнивая правую часть равенства (4—62) к правой части
равенства (4—13), можно определить диаметр специального
сменного шкива 1.
Движение обката. Согласование вращения фрезы и
заготовки 1 2 производится на основании соотношения (4—53).
Проследив по схеме за кинематической цепью, связывающей
вращение фрезы с вращением заготовки, получим
1 оборот фрезыХ———
«* za zn z
или для однозаходных фрез
2о zc zh «17 1 50 _
26 zd z «18 г 5 ’
= (4—63)
zi. zd z
По формуле (4—63) выполняется настройка гитары об-
ката
Движение подачи. Особенностью данного полуавто-
мата является отсутствие обычного распределительного вала,
несущего кулачки. Движение подачи осуществляется следую-
щим образом. От ведущего шкива 3 станка через гитару обката
za, Zb, zc, Za, червячную пару z18, z„, пару винтовых колес z18,
?20, гитару подачи ze, Zf и вторую червячную пару z21, z22 вра-
щение передается на вал 23.
Вал 23 проходит через весь станок и на его правом (если
смотреть на станок спереди) конце укреплена винтовая ше-
стерня z8=14, /8=65 мм, имеющая в своей ступице конусное
отверстие (шестерня zs свободно проворачивается относительно
вала 23). По валу 23 от звездочки 9 перемещается в осевом на-
правлении конусная муфта (на фиг. 206 она не показана), вхо-
дящая в конусное отверстие ступицы шестерни ze. При вклю-
чении муфты шестерня zs начинает вращаться совместно с ва-
лом 23 и перемещает сцепленную с ней винтовую рейку 10.
Так как винтовая рейка 10 неподвижно укреплена в горизон-
тальном супорте фрезы И, то вместе с ней перемещается весь
супорт, осуществляя движение подачи.
1 Заготовка укрепляется в центрах, в цанге или на оправке, установ-
ленной в шпинделе 18' изделия.
2 Станки этого типа, применяемые для особо точных работ, имеют одно-
заходный. червяк z,8; для них формула (4—63) имеет такой вид:
2. Фрезерование зубьев методом обката 251
Согласование вращения заготовки с перемещением горизон-
тального супорта фрезы выполняется на основании соотноше-
ния (4—-55).
Проследив за кинематической цепью, связывающей враще-
ние шпинделя 18' изделия с перемещением супорта 11 фрезы,
получим
1 оборот заготовки X ———
z20 2/ г22
ze _ S г.£ г<Й _ S 50 40
Zg 2^2] Z^g 65 1 12
Окончательно формула для настройки гитары подачи при-
нимает такой вид
— =2,565. (4 — 64)
zf
Холостые ходы. Супорт фрезы 11 при своем движении
в направлении стрелки в момент окончания прорезания зубьев
на заготовке приводит в действие приспособления, совершаю-
щие холостые ходы, — отвод фрезы 16 вниз от заготовки и
остановку станка.
Эти движения осуществляются следующим образом. На
станине станка укреплен регулируемый упор 4, а на горизон-
тальном супорте фрезы—рычаг 5. В процессе движения по-
дачи нижний конец этого рычага, дойдя до упора 4, остановит-
ся. Так как супорт 11 продолжает двигаться, то верхний конец
рычага 5, выполненный в виде защелки, начнет опускаться вниз.
В определенный момент защелка соскочит с зуба рычага 12, и
трос 26 повернет его против часовой стрелки (если смотреть на
станок сзади, в соответствии с фиг. 206). Поворот рычага 12
вызывает поворот кулачка 13, что сопровождается перемеще-
нием вниз вертикального супорта 15, в котором смонтирован
шпиндель фрезы. Перемещение вниз супорта 15 осуществляется
под действием пружин 14 на величину, определяемую профилем
кулачка 13. Одновременно трос 26 выключает рубильник и
останавливает мотор. Практически эти холостые ходы соверша-
ются мгновенно.
Производительность полуавтомата. Посколь-
ку данный автомат однотипен с предыдущим, производитель-
ность его определяется соотношением (4—60).
Вспомогательное время 7^ дается на смену заготовки, пово-
рот звездочки 9 для возвращения супорта 11 в исходное поло-
жение, определяемое упором 7 и планкой 6, на поворот ры-
чага 12 при пуске станка и на поворот звездочки 9 для вклю-
чения подачи.
При сравнении первого полуавтомата со вторым можно сде-
лать следующие выводы:
chipmaker.ru
252
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
1) точность второго полуавтомата выше главным образом
вследствие укорочения цепи обката и большей точности изго-
товления;
2) производительность обоих полуавтоматов примерно оди-
наковая;
3) конструктивно первый полуавтомат сложнее второго;
4) первый полуавтомат дает возможность выполнять более
широкий круг работ (осевая и радиальная подача, снятие за-
усенца на зубьях заготовки, возможность нарезания зубьев ко-
нических колец).
Таким образом полуавтомат второго типа следует предпо-
честь, особенно для фрезерования небольших особо точных пря-
мозубых цилиндрических шестерен приборов.
Следует отметить, что при нарезании зубьев мелких шесте-
рен на полуавтоматах удельный вес вспомогательного времени
довольно велик. Чем меньше нарезаемое колесо, т. е. чем
меньше Тр, тем желательнее автоматизировать весь цикл наре-
зания заготовки. Однако вследствие сильного усложнения кон-
струкции станка и ненадежности существующих типов автома-
тических загрузочных устройств до настоящего в,ремени полные
зубофрезерные автоматы большого распространения не получили.
Магазинный зубофрезерный автомат
Рассматриваемый ниже автомат обладает высокой произ-
водительностью и позволяет нарезать с высокой точностью
зубья на мелких прямозубых цилиндрических колесах диамет-
ром до 25 мм с модулем до 1 мм и числом зубьев от 3 до 80;
наибольшая длина фрезерования у этих станков 12,7 мм.
Кинематическая схема автомата изображена на фиг. 207,а.
Движение от мотора мощностью 0,5 л. с. с 1425 об/мин
передается на ведущий вал 14, на котором укреплены шестерни
г12=32 и червяк z8=l. При наладке станка ведущий вал может
проворачиваться вручную.
От шестерни z12 через шестерню z13=24 и сменные шестерни
za и скоростной гитары движение передается на промежуточ-
ный вал 37. От вала 37 движение передается на шпиндель
фрезы 2 (через шестерни z27=24, z,5=24, z,4=30, z2R=30, zsa=18
и zs=<?6) и на шпиндель изделия 4 (через шестерни zc, za, ze и
Zf гитары обката, промежуточный вал 36, шестерни z11=25,
?10=25 и червячную пару z6=l, z5=20). Соединение шестерни
с промежуточным валом 36 обеспечивает возможность ее
осевого перемещения совместно с супортом изделия в процессе
обката.
Передача вращения на кулачок подачи 18 осуществляется
от червяка z32=l, укрепленного на промежуточном валу 36.
Червяк z32 сцеплен с червячной шестерней z2!)=40, которая сво-
бодно сидит на промежуточном валу 28 и может соединяться
2. Фрезерование зубьев методом обката 253
с последним при помощи зубчатой муфты. На этом же валу
укреплена шестерня za3=25, передающая вращение на шестер-
ню z22=25 и далее (через шестерни z7, zh гитары подачи, чер-
вячную пару z21=l, z2O=20) на вал 17, на котором установлен
сменный кулачок подачи 18.
Кулачок 18 поворачивает рычаг подачи, действуя на его
плечо 19. Второе плечо 31 рычага подачи перемещает супорт
изделия (супорт изделия на фиг. 207,а не показан). Плечо 31
больше плеча 19 в 1,25 раза.
Вернемся к червяку z8=l, укрепленному на ведущем валу
14. Этот червяк сцеплен с червячной шестерней z7=40, свободно
сидящей на однооборотном валу холостых ходов 33 и имеющей
। chipmaker.ru
254 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
возможность соединяться с последним при помощи зубчатой
муфты 38. Муфта имеет фасонную кольцевую1 канавку, в кото-
рую входит конец тяги 15, удерживающий ее в выключенном
состоянии во время нарезания зубьев на заготовке.
После окончания нарезания рычаг 16, действуя от торцевого
кулачка, укрепленного на валу 17, выводит тягу 15 из кольце-
вого паза муфты 38. Тогда под действием пружины муфта 38
перемещается вдоль своей оси и соединяет шестерню z7 с одно-
оборотным валом.
На однооборотном валу укреплены кулачок 30, двигающий
шпиндель 34 задней бабки; кулачок 9, перемещающий магазин
1, и кулачок 35, определяющий начальное и конечное положе-
ния однооборотного вала. Все холостые ходы совершаются за
один оборот вала 33, который поэтому и называется «одно-
оборотным» валом.
За один оборот кулачка подачи 18 совершается полный ра-
бочий цикл, а именно:
1) установка и закрепление заготовки на супорте изделия;
2) быстрое приближение супорта изделия с заготовкой к
фрезе;
3) фрезерование заготовки методом обката;
4) быстрый отвод супорта изделия в исходное положение;
5) выбрасывание заготовки.
Для настройки станка нужно произвести следующие рас-
четы.
Главное движение. Допустимая скорость вращения
шпинделя 2 фрезы определяется соотношением (4—13). Фак-
тические скорости его вращения в зависимости от числа зубьев
шестерен za и z» скоростной гитары будут равны:
И —р __ 1425 34 24 • 30 • 18 za _
* м Zi3zj,z25z2ez3 22 24 • 30 • 36 • Zf, ’
лф=1100 —. (4 — 65)
*
Комплект шестерен, приложенный к станку, позволяет по-
лучить 12 различных скоростей шпинделя фрезы от 664 до
2041 об/мин.
Движение обката. На основании основного расчетно-
го соотношения (4—53) и кинематической схемы станка полу-
чим
1 оборот фрезы X = z„ .
2г392'24г27гйг/г10г5 z
zrfzr z z3z2ez2Bznze
2. Фрезерование зубьев методом обката
255
Для однозаходной фрезы, подставляя значения чисел зубьев
шестерен, получим
Фиг. 207,б. Кулачок подачи зубофрезерного автомата.
Движение подачи. Кулачок подачи 18, за один обо-
рот которого совершается полный цикл обработки заготовки,
имеет следующие четыре участка (см. фиг. 207,6):
1) участок АС быстрого отвода супорта изделия;
2) участок CD покоя супорта изделия; в это время происхо-
дит поворот однооборотного вала;
3) участок DE быстрого подвода супорта изделия в рабочее
положение;
4) участок ЕА нарезания зубьев на заготовке.
Рассмотрим холостые ходы автомата.
chipmaker.ru
256 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Рекомендуется брать угол подвода Тп=50° и угол отвода
?о=-2О°. Угол покоя (стоянка) <?с должен обеспечить остановку
супорта изделия на время, достаточное для того, чтобы муфта
32 включилась, повернула однооборотпый вал и выключилась.
Время срабатывания муфты составляет 0,06—0,07 сек., а
время для поворота однооборотного вала tv. Б равно:
. , z7 60 40
= = — —- = 1,68 сек.,
z8 142э 1
где tK—время одного оборота мотора.
Итак, покой супорта изделия должен продолжаться
1,68+ 2 (0,06-г-0,07)~ 1,8 сек.
О 1,8
За это время кулачок подачи повернется на —лк п обо-
60
рота; здесь /гк.п —число об/мин. кулачка подачи.
Отсюда
<?с = 360-^-8 лк.п = 10,8лк.п. (а)
60
Следовательно, угол рабочего хода на кулачке подачи
равен
®р = 360°— S<?x х = 360°— (<рп + <рс + %) = 360° —
— (50о+10,8лк.п + 20о),
<р" = 290° —10,8лк.п. (б)
Величину пк.п можно подсчитать по кинематической схеме
^i2znzfzez32z23zgzgi _ 1425 34 • zazcze • 1 • 25 • zg • 1
г'1з^?аг'/г2йгйгй?20 22 • zbzdzf 40 25 • zfc - 20 ’
Принимая во внимание соотношение (4 — 66), получим
„ _____27,э za zg
"К.П -- ----------- •
Z Zb Zh
(4-67)
Переходим непосредственно к настройке гитары подачи.
Основное расчетное соотношение для этой цепи имеет прежний
вид [см. выражение (4—55)].
2. Фрезерование зубьев методом обката 257
Проследив за кинематической цепью, связывающей враще-
ние заготовки с ее поступательным перемещением, получим
1 оборот заготовки = 5, (в)
г6г112'29222г'Лг20 Ай
где S’ [мм]—допустимая подача на один оборот заготовки;
/31—длина плеча 31 рычага подачи;
/19 — длина плеча 19 рычага подачи;
. H1S—-подъем рабочего участка кулачка подачи, экстра-
полированный на его полный оборот.
Определим величину HiS.
Если L — величина рабочего хода супорта изделия, то
I v
I --—величина подъема рабочего участка кулачка подачи.
₽ 41
Экстраполяционная пропорция примет такой вид
1
^18 Р 41 .
360 <?р
His = lp^. (г)
4i ?р
Подставляя выражение (г) в (в), получим
20 25 1 25 zg _1 /р360
1 25 40 25 zh 20 ?р ’
(д)
9 /р
Рабочий ход супорта изделия /р подсчитывается по фор-
муле (4 — 16а).
Подставляя выражение (4 — 67) в (б), получим
<р 290-10,8 -к- = 290 — 297 — , (е)
Тр Z zb zh Z zh
где K= — уже определено при настройке скоростной цепи.
Решая выражение (д) относительно с?Р и подставляя в по-
следнее соотношение после несложных преобразований, получим
----------------. (4 — 67а)
Zh zp , 33 J®.
S z zb
По окончании настройки всех трех гитар станка следует пе-
рейти к построению кулачка подачи (см. фиг. 207,6).
258 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Максимальный радиус кулачка равен 50,8 мм. Построений
профиля кулачка начинаем с точки А. Так как максимальное
перемещение супорта изделия равно 25,4 мм, то положению
покоя на кулачке соответствует радиус ОВ, равный
О В = 50,8 — 25,4 • = 50,8 — 25,4 0,8 = 30,5 мм.
41
От точки А проводим линию А А' под углом 10° к радиусу
ОА до ее пересечения с окружностью ВВ' радиуса 30,5 мм.
Прямая АА’ сопрягается с окружностью ВВ' дугой радиуса
12,7 мм (такой радиус имеет ролик рычага подачи). При по-
добном построении участок АС отвода занимает угол 20°. Да-
лее, от точки А против часовой стрелки откладываем угол ра-
бочего хода ?₽ и проводим луч ОЕ, причем точка Е отстоит от
центра О на расстоянии
Of=50,8— 0,8/р.
Точки А и Е соединяются спиралью Архимеда.
От луча ОЕ против часовой стрелки откладываем угол 50°
и проводим луч OD. Точки О' и Е соединяются спиралью Архи-
меда.
На луче OD находим положение О' центра ролика рычага
подачи и описываем окружность DD' радиусом 12,7 мм *.
Производительность автомата. Производитель-
ность автомата равна числу оборотов распределительного вала
в единицу времени (минуту, час) и определяется формулой
(4—67}>после предварительной настройки скоростной гитары и
гитары подачи.
б) Универсальные зубофрезерные станки
Характерной особенностью универсальных зубофрезерных
станков для фрезерования прямозубых, косозубых и червяч-
ных колес является наличие у них дифференциальной кинема-
тической цепи, связывающей движение подачи с дополнитель-
ным поворотом заготовки, необходимым для образования косо-
го зуба. Малые модели таких станков имеют почти такую же
конструкцию и кинематику, как и большие модели, детально
описанные в многих руководствах, поэтому они здесь не рас-
сматриваются.
1 Описанный способ построения профиля кулачка является прибли-
женным. Правильнее следовало бы методом «обращения движения» по-
строить траекторию центра ролика (точки О'), после чего очертить
профиль кулачка, который будет являться эквидистантой к траектории
центра.
На фиг. 207, б показано такое построение для участка DE профиля
кулачка.
2. Фрезерование зубьев методом обката 259
Д. Погрешности при фрезеровании зубьев методом обката
При фрезеровании зубьев методом обката имеют место от-
ступления от идеальной схемы обработки. Эти отступления яв-
ляются следствием погрешностей червячной фрезы, геометри-
ческих и кинематических погрешностей станка, погрешностей
заготовки, настройки станка и т. п. Кроме перечисленных пер-
вичных погрешностей, самому методу зубофрезерования чер-
вячной фрезой присущи некоторые теоретические погрешности,
возникающие в результате 'прерывистости процесса резания,
поскольку фреза не может иметь бесконечного числа режущих
кромок.
Все эти причины имеют следствием геометрические неточ-
ности фрезеруемого колеса, которые, таким образом, представ-
ляют собой результативную погрешность обработки при зубо-
фрезеровании методом обката. Последующее изложение отно-
сится к нарезанию эвольвентных колес.
Как известно, геометрические неточности зубчатого колеса
характеризуются обычно следующими величинами:
1) отклонением основного шага;
2) разностью соседних окружных шагов;
3) накопленной погрешностью окружного шага;
4) отклонением профиля;
5) отклонением направления зуба;
6) смещением исходного контура в радиальном направлении.
По теории, разработанной докт. техн, наук проф. Н. А. Ка-
лашниковым *, все эти неточности приводятся к одной ошибке
зубчатого колеса, которая называется приведенной дей-
ствующей ошибкой и выражает кинематический эффект
неточностей зубчатого колеса. По своей величине и знаку при-
веденная действующая ошибка равна дефектным линейным
перемещениям идеально точного ведомого элемента, сопряжен-
ного с данным колесом.
Для цилиндрических колес с эвольвентным профилем зубьев
приведенная действующая ошибка AS имеет следующее выра-
жение
A5=for0d® = F(<P)J (4-68)
<pi
где «— угол поворота ведущего колеса;
ог0—ошибка радиуса основной окружности ведущего колеса.
Перечисленные ранее геометрические неточности зубчатого
колеса выражаются через приведенную действующую ошибку
следующим образом:
1 Калашников Н. А., Исследование зубчатых передач, 1941.
chipmaker.ru
260 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
1) ошибка профиля зуба
Д/= J8rorfcp, (4—69)
?i
где 0<<?1<Ф2<еу;
для всего единичного профиля 44=0; 44= е у, где е—степень
перекрытия, а у — угловой шаг колеса;
2) ошибки окружного шага:
единичная
<р.+т
М = J oro(/<f>; (4-70)
накопленная на п шагах
¥i+«T
Д^„= j (4-71)
максимальная накопленная по всему колесу
Д^ = f 8rorf<p, (4 — 72)
где <р2—значение угла, соответствующее минимуму функции
Д5=/7(ср), а ср2 + «т — максимуму этой функции на ин-
тервале [0; 2П];
3) ошибка положения исходного контура
1 Гят —(*—*)т
Д h = Н—/70 = —------------- С 6rotZ<p + f 8r0(Z<p
sin ад |^0 2
u д
(4-73)
где Но—начальное положение исходного контура относитель-
но оси колеса; /70 = const;
Ид —угол профиля исходного контура;
ДА = tj (ср) = Н—Но — изменение положения исходного кон-
тура по к’олесу;
4) ошибка основного шага
Д^о —Де^опн» (4 — 74)
где AS£OIIH— приведенная ошибка основного шага червячной
фрезы.
Каждая из этих ошибок фрезеруемого зубчатого колеса
определенным образом связана с перечисленными выше пер-
вичными погрешностями. Детальный анализ взаимной связи
погрешностей при нарезании зубьев цилиндрических колес ме-
тодом обката на зубофрезерных станках дан в работе канд.
261
2. Фрезерование зубьев методом обката
техн, наук доц. Б. А. Тайц краткое изложение некоторых
разделов которой приведено ниже (применительно к прямозу-
бым мелкомодульным колесам).
Погрешности, присущие методу фрезерования
зубчатых колес червячной фрезой
Процесс образования профиля зуба фрезеруемого колеса
при обработке его червячной фрезой описан выше. Получаемый
на изделии профиль является семейством следов режущих кро-
мок инструмента.
Все участки профилирующего резания лежат в пределах
угла профилирующего резания ф, представляющего собой по-
ворот заготовки за время поворота фрезы на один зуб (см.
стр. 212 и фиг. 192).
Фактический профиль зуба в сечении, перпендикулярном
оси колеса, очерчен прямолинейными участками, число которых
равно
еА
гн ’
а длина этих элементарных участков равна
где р — радиус кривизны в
Вследствие конечного чи-
сла зубьев фрезы профиль
зубьев нарезаемого колеса
получает «огранку». Эта по-
грешность профиля являет-
ся присущей рассматривае-
мому методу фрезерования
зубчатых колес. Величина
огранки у определяется сле-
дующим образом (фиг. 208):
Рф.
данной точке идеального профиля.
Фиг. 208.
где p=rotgaJ-. При этом делается допущение, что в пределах
угла Ф кривизна эвольвенты не изменяется, т. е. р=const. Как
показал анализ, при принятом допущении отклонение в вели-
чине у от его точного значения1 2 не превосходит долей микрона.
1 Т а й ц Б. А., Неточности при зубофрезеровании методом обкатки и
система контроля зубчатых колес. Москва, Станкин, 1943.
2 См. упомянутую выше книгу Н. А. Калашникова.
^62__________ Гл. JV^ Фрезерование зубчатых колес
Поскольку угол <р мал, то
COS — = 1 • 2 8 ’ p’i2 n2z2 _V = 4- = (4-75) 8 ‘ v 7
На окружности выступов р будет наибольшим, поэтому у
также будет наибольшим:
Ре = г0 tg ае = cos ад • tg ае;
Уе = C°S “я tg О'е' (4 ~
где индекс е означает точку профиля, лежащую на окружности
выступов.
В свою очередь
ra z COS ап .,
cosa=—=----------(4 — 77)
е Re *+2/0
В приведенных формулах z — число зубьев фрезеруемого ко-
леса; zK— заходность фрезы; ая — профильный угол исходного
контура; k — число канавок у фрезы; f'o — коэффициент высоты
зуба, равный обычно единице.
Продольные дефекты поверхности вследствие наличия по-
дачи также свойственны методу зубофрезерования; эти дефекты
называются рябью. Величина ряби приближенно может быть
выражена формулой
где S — подача на один оборот заготовки;
Rr— радиус кольцевой зоны.
Наибольшая величина хтах ряби будет у внутренней окруж-
ности колеса:
m(z — 2f'o— 2с) _
7 х max 2 ’
= 4m (z-2/0-2c) ' (4-/8)
где с — коэффициент радиального зазора.
Погрешности профиля и основного шага фрезеруемого ко-
леса, появляющиеся вследствие приближенного профилирования
2. Фрезерование зубьев методом обката 263
червячной фрезы, следует отнести к преднамеренным отступле-
ниям от идеальной схемы обработки (с целью упрощения тех-
нологии фрезы). Таким образом приближенное профилирование
фрез вызывает появление ошибок теории1 зубофрезерования
шестерен.
Поскольку червячные фрезы, применяемые в приборострое-
нии, имеют малые углы подъема винтовой линии на делитель-
ном (или среднем) цилиндре, погрешности вследствие прибли-
женного профилирования ничтожны и их можно не принимать
в расчет. Однако, кроме этих преднамеренных отступлений, при
изготовлении и заточке фрезы неизбежны другие, технологи-
ческие первичные погрешности, которые могут существенно
исказить геометрию обрабатываемого зубчатого колеса.
Неточности изготовления фрезы
Местные ошибки профиля фрезы сказываются на колесе
лишь тогда, когда элемент кромки с ошибкой участвует в чи-
стовом резе, т. е. попадает на линию зацепления фрезы с коле-
сом. Если переместить немного фрезу вдоль ее оси, этот элемент
не будет попадать на линию зацепления, т. е. не вызовет по-
явления погрешности на, колесе.
Неточность угла профиля фрезы
-При неправильной уста-
новке или неправильной за-
точке затыловочного резца,
равно как и при неправиль-
ной правке шлифовального
камня, на передних гранях
зубьев фрезы появляются
отклонения в угле профиля.
Это приводит к отклонению
основного шага фрезы, что
влечет за собой отклонение
основного шага фрезеруе-
мого колеса и отклонение
Из формулы (4—74)
радиуса основной окружности,
и из фиг. 209 следует, что величина
отклонения основного шага изделия вследствие рассматривае-
мой первичной погрешности равна
Д[cosад —соз(ад +Д“д )]== + к/n Д а д sin ад, (4 — 79)
1 По аналогии с соответствующим термином теории точности механизмов
(см. Бруевич Н. Г., Точность механизмов, 1945).
, chipmaker.ru
264
Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
где Дад—угловая ошибка профиля, которая настолько мала,
что величиной -- (Дад)2 в разложении cos Да в ряд
Маклорена по сравнению с единицей можно прене-
бречь.
Отклонение радиуса основной окружности равно
„ ___ ______________________tllZ г
— Готеор — •Одейств — ~~~ [COS ССд
I
— cos (ад + Дяд )].
Следствием отклонения радиуса основной окружности является
появление погрешности профиля зубьев.
По формуле (4—69) получим
Д/= Jy [СО8 йд — COS (йд + д Яд.)] dy.
о
Так как -[= —,
Z
то
Д/ = П7ИЕ [COS Ид —СО8(йд + Айд)]» тгЩеДйд Sin йд =
= Д^е (4 — 80)
(угол Дй > 0, если ад. действ > ад. теор = 20°—для стандартных
колес).
Последнее соотношение устанавливает связь между погреш-
ностью угла профиля зубьев фрезы по их передним граням и
погрешностью профиля зуба фрезеруемого колеса.
Нерадиальность передних граней зубьев фрезы
Пусть нерадиальность передней грани зуба фрезы равна Др
(на высоте зуба, равной 2,4m); приближенно можно считать
зуб пирамидальным (фиг. 210). Вследствие наличия поднутре-
ния проекция режущей (передней) грани на поверхность (для
фрез в приборостроении — плоскость) радиальной канавки бу-
2. Фрезерование зубьев методом обката 265
дет образовывать контур исходной рейки с уменьшенным про-
фильным углом.
Полагая, что угол А Хх осевого затылования мал, получим
А ад = ^4_cos2 ад = д) А/?. (4 — 81)
2(/о+с)те 2,4m
Если h —• падение затылка при радиальном методе затыло-
вания, то higan — величина дополнительного смещения кромки
резца в осевом направлении.
Тогда угол Д1х будет равен
ДХ,= = (4 — 82)
Чьи ^д.„
k
где k—число зубьев фрезы;
г/д.„— делительный диаметр фрезы.
В’ свою очередь величина Дая, подсчитанная по формуле
(4—81), вызовет искажение основного шага и профиля зубьев
фрезеруемого колеса, о чем было сказано выше.
Ошибки осевого (или нормального) шага фрезы
Следует различать ошибку среднего шага, т. е. разницу меж-
ду его номинальной величиной и среднеарифметической величи-
ной фактических значений осевого (или нормального) шага, и
единичные ошибки шага, т. е. отклонения расстояний между
двумя одноименными кромками фрезы.
Ошибка среднего шага является результатом отклонения
угла подъема винтовой линии фрезы от номинального значе-
ния:
или
sin Хд = .
Из этих соотношений следует, что общая неточность шага
на заданном диаметре делительного цилиндра может иметь
место только при погрешностях угла подъема винтовой линии
фрезы. Эта погрешность приводит к изменению основного шага
фрезы:
А(о = А ^осев cos Хд cos яд = A/HopMcosax. (4 — 83)
Поскольку у рассматриваемых фрез Хд мало, то
= А 4юРм cos ад =, Д4сев cos ад.
chipmaker.ru
266 Гл. IV. Фрезерование зубчатых колес
Аналогично предыдущему это отклонение основного шага
фрезы приведет к изменению радиуса основной окружности, что
повлечет за собой погрешность профиля зубьев фрезеруемого
колеса:
(4—84)
Единичная ошибка шага может произойти в результате не-
равномерности окружного шага зубьев фрезы, неточности на-
стройки затыловочного станка и местных неточностей положе-
ния передней грани в связи с единичными ошибками изготовле-
ния фрезы. Единичная ошибка шага выражается в местном
сдвиге режущей кромки в нормальной плоскости. Номинальный
2 г f
окружной шаг зубьев фрезы ^окР=~^- При наличии неточно-
сти окружного шага Дфкр появится ошибка нормального • шага
фрезы:
Л^орМ= Д^окрСОЗ Г tg Д^окр Д^'1»
где X — угол наклона винтовой канавки (для фрез в приборо-
строении Х=0), а ДХ,— угол осевого затылования.
Величина ошибки основного шага инструмента будет равна
д ^ои = д^oPMCOS ад = Д '/.j cos ад Д £окр (4 — 85)
Умножением этой величины на степень перекрытия е полу-
чим ошибку профиля зубьев фрезеруемого колеса от рассматри-
ваемой погрешности.
Местный сдвиг режущей кромки однозаходной фрезы не
влечет за собой ошибки в окружном шаге фрезеруемого колеса,
так как этот шаг измеряется по одной и той же кольцевой
зоне, а вызывает местную ошибку основного шага колеса, так
как в этом случае измерительные наконечники прибора будут
касаться профилей в различных кольцевых зонах; при этом,
разумеется,
Д^О колеса = Д^Оинстр-
Местный сдвиг кромки «из тела» инструмента гораздо опас-
нее сдвига «в тело», так как, кроме искажения основного шага
колеса, здесь будет иметь место срезание части профиля зубьев
колеса, образуемого другими режущими кромками инструмен-
та. В результате этого создается прямолинейный участок на
зубьях колеса на значительной части профиля.
Биение основного цилиндра фрезы
Биение основного цилиндра фрезы может появиться вслед-
ствие эксцентриситета посадочного отверстия в процессе про-
филирования фрезы, вследствие биения оправки зуборезного
2. Фрезерование зубьев методом обката
267
станка или эксцентриситета посадки фрезы на оправку послед-
него. В результате фактическая ось вращения фрезы будет скре-
щиваться с осью ее основного цилиндра. Эту погрешность рас-
положения оси основного цилиндра можно разложить на две
составляющие — параллельное смещение и поворот. Поскольку
каждая составляющая представляет собой малую величину,
можно использовать принцип независимости действия первичных
погрешностей на результативную погрешность обработки фрезе-
руемого колеса.
Вследствие параллельного смещения Деи оси основного ци-
линдра фрезы относительно оси ее вращения режущие кромки
получат сдвиги Д'/ относительно правильного их положения на
линии зацепления. Очевидно, что эти сдвиги будут изменяться
по закону синуса в зависимости от угла <ри поворота фрезы
A'f= Деи sin ср и sin ад.
Указанное обстоятельство вызовет появление синусоидаль-
ных погрешностей профиля зубьев фрезеруемого колеса по
углу развернутости эвольвенты. Наибольшая погрешность про-
филя зубьев колеса будет равна
8/ Д /щах Д finin’ 2ДСи Sin ССд. (4 86)
Вследствие поворота оси основного цилиндра фрезы от-
носительно оси ее вращения первая будет описывать в про-
странстве конус. Этот поворот (перекос) может получиться из-
за наличия зазора между отверстием фрезы и оправкой или
из-за «конусного» биения оси оправки станка.
Результатом перекоса фрезы является погрешность профиля
зубьев фрезеруемого колеса и погрешность его основного шага.
Аналитическое выражение этих погрешностей довольно гро-
моздко и здесь не приводится.
Остальные погрешности, имеющие место при зубофрезерова-
нии методом обката, здесь не рассматриваются; интересующих-
ся этим вопросом отсылаем к упомянутой выше работе
Б. Л. Тайца.
chipmaker.ru
I
I
ГЛАВА ПЯТАЯ
ОБРАБОТКА НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При проектировании и выполнении работ на сверлильных
станках необходимо обеспечивать:
1) правильность формы и размеров отверстия;
2) отсутствие искривлений и перекоса (увода) оси отвер-
i стия;
3) правильное взаимное расположение центров отверстий и
их положение относительно базисных элементов детали.
Основными причинами, вызывающими погрешности по диа-
метру просверленных отверстий, являются: 1) неточности диа-
метральных размеров сверл; 2) биение сверл; 3) биение оси ко-
нуса шпинделя станка; 4) деформации сверл.
Неточности диаметральных размеров сверл регламентируют-
ся ГОСТ 885—41.
Биение сверла вызывается несоосностью рабочей части свер-
। ла и его хвостовика. Согласно ГОСТ 2034—43 биение, прове-
ряемое у переднего края рабочей части сверла при зажатии, до-
1 пускается:
для сверл с цилиндрическим хвостом диаметром от 3 до
20 мм в пределах 0,08 мм;
для таких же сверл с коническим хвостом в пределах
0,012 мм.
Радиальное биение оси конуса шпинделя согласно ГОСТ 370—41
допускается в пределах 0,03 мм на расстоянии 100 мм от конца
I шпинделя.
Деформации сверла, вызывающие увеличение диаметра от-
верстия, возникают вследствие неравенства углов при вершине
। заборного конуса и неодинаковой длины режущих кромок.
В обычных условиях общая погрешность по диаметру отвер-
1 стий составляет при сверлении без кондуктора 0,15—0,2 мм и
при сверлении по кондуктору 0,06—0,13 мм (для диаметров от
1 до 18 лмг).
I. Общие положения
269
Овальность шеек и подшипников шпинделя имеет следствием
овальность просверленного отверстия.
В большинстве случаев точность диаметральных размеров,
получаемая при сверлении, не играет решающей роли, так как
после сверления отверстие (если это нужно) подвергается до-
полнительной обработке (зенкерование, развертывание). Раз-
вертыванием небольших отверстий непосредственно после свер-
ления можно получить 3-й класс точности, а чистовым развер-
тыванием — 2а и 2-й классы точности.
Если, однако, согласно технологическому процессу необхо-
димо обеспечить высокую точность отверстий непосредственно
после сверления, нужно предусмотреть ряд мероприятий, из ко-
торых наиболее существенными являются:
1) установление более узких допусков по диаметру сверл,
чем предусмотренные ГОСТ 885—41;
2) тщательная заточка сверл, обеспечивающая равенство
углов при вершине и одинаковую длину режущих кромок;
3) тщательная выверка сверл при зажатии, сводящая до
минимума биение.
Имеются практические данные о том, что в результате про-
ведения указанных мероприятий (в частности установления по
диаметрам сверл допуска 2,5 ?>.) при сверлении весьма малых
отверстий (диаметром от 0,1 до 1 мм} удалось обеспечить до-
пуски по диаметрам отверстий в пределах 0,01 мм.
В отношении искривления и перекоса оси отверстия пред-
ставляется возможным привести следующие соображения об-
щего характера.
Причинами, вызывающими так называемый увод оси отвер-
стия при сверлении, являются:
1) неперпендикулярность рабочей поверхности стола или
опорной поверхности приспособления (кондуктора) оси шпинде-
ля в ненагруженном состоянии;
2) непараллельность оси шпинделя направлению перемеще-
ния гильзы;
3) деформации станка;
4) деформации сверла.
Значения погрешностей, вызываемых первой причиной, зави-
сят от точности приспособления и станка, а второй — только от
точности станка (см. ГОСТ 370—41).
Деформации станка происходят под действием осевого уси-
лия при сверлении и вызывают отклонения перпендикулярности
оси шпинделя к рабочей поверхности стола. Следует заметить,
что согласно ГОСТ 370—41 и 98—41 допускаемые погрешности,
которые вызываются деформацией станка и причинами, указан-
ными в пп. 1 и 2, направлены в разные стороны и, следова-
тельно, в известной степени компенсируют друг друга.
chipmaker.ru
270 Гл. V. Обработка на сверлильных станках
При сверлении отверстий небольшого диаметра наиболее су-
щественное значение имеют деформации сверла. В процессе
сверления сверло можно рассматривать как балку, находящую-
ся под действием осевой силы.
Отношение — для сверл диаметром менее 12 мм, даже уко-
роченных, больше критического значения этого отношения при
продольном изгибе *.
Следовательно, в тех случаях, когда величина осевого уси-
лия превышает критическую силу Рь (эйлерову силу), проис-
ходит продольный изгиб сверла и его искривление.
Если даже полагать, что в ненагруженном состоянии станка
ось сверла занимает строго вертикальное положение, то в ре-
зультате: 1) деформаций станка; 2) эксцентричного приложения
нагрузки вследствие эксцентриситета между рабочей частью и
хвостовиком сверла; 3) искривления сверла из-за его продоль-
ного изгиба — уже в самом начале сверления произойдет по-
ворот вершины сверла и, следовательно, отклонение оси от-
верстия от правильного положения.
Положение центров отверстий относительно друг друга или
относительно других элементов детали можно обеспечить по-
средством: 1) разметки, выполняемой вручную; 2) кондукторов;
3) предварительного кернения детали при помощи штампа;
4) сверлильно-разметочного станка; 5) установочных шаблонов.
Разметка, выполняемая вручную, является весьма малопро-
изводительной операцией и, кроме того, не может обеспечить
высокой точности расположения центров отверстий (допуск на
межцентровое расстояние при ручной разметке выражается в
десятых долях миллиметра). Сверление по разметке вручную
применяется лишь в производствах индивидуального типа и
при невысоких требованиях в отношении точности. В связи с
этим вопрос о сверлении по разметке вручную здесь подробно
не рассматривается.
2. СВЕРЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ КОНДУКТОРОВ
Для того чтобы решить, в каких случаях можно применить
сверление при помощи кондуктора, нужно прежде всего опре-
делить точность расположения отверстий, которая может быть
достигнута при этом методе.
Размер L, точность которого нужно рассчитать, может ха-
рактеризовать либо расстояние от центра отверстия до исход-
ной базы, либо расстояние между центрами двух отверстий.
1 По исследованиям Титова Г. Н. (Прочность металлорежущих инстру-
ментов, Машгиз, 1947) это отношение равно 6 для сверл из быстрорежущей
стали и 7,6 —для сверл из углеродистой стали.
2. Сверление при помощи кондукторов
271
В соответствии с общей методикой расчета точности обработки
при отсутствии погрешности базировки следует исходить из об-
щего неравенства
от >£0 + '»1-
Величина £0 определяет влияние на размер L смещения
центра просверленного отверстия по отношению к оси отвер-
стия кондукторной втулки; величина т; учитывает неточность
кондуктора о/. — допуск по размеру L.
К определению значения £0 можно подойти теоретически на
основе следующих соображений. Смещение центра просверлен-
ного отверстия по отношению к оси кондукторной втулки мо-
жет произойти, если не учитывать деформаций сверла, лишь
при наличии зазора между сверлом и кондукторной втулкой.
Очевидно, максимальная величина этого зазора
z = (b.o)„—(н. о)св,
где (в. о)в — верхнее отклонение по диаметру отверстия втулки;
(н. о)св —нижнее отклонение по диаметру сверла.
Если считать, что ось сверла строго параллельна оси втул-
ки, то максимальное смещение центра просверленного отвер-
стия по. отношению к оси кондук-
. z
торной втулки будет равно — .
В действительности же сверло
всегда в той или иной мере пере-
кашивается. Если не учитывать де-
формаций сверла, можно считать,
что максимальный угол а перекоса
определяется из следующего равен-
ства (фиг. 211):
, z
где И — высота втулки.
Обрабатываемая
j деталь
Фиг. 211.
При этих условиях смещение центра сверлимого отверстия
на поверхности детали по отношению к оси отверстия кондук-
торной втулки будет равно
Допуски по диаметру сверл, как указано выше, установлены
ГОСТ 885—41. Отверстия кондукторных втулок изготовляются
по ходовой посадке, а для особенно точных работ — по посадке
движения 2-го класса точности. В соответствии с этим при свер-
chipmaker.ru
272
Гл. V. Обработка на сверлильных станках
Ленин новым сверлом и при новом кондукторе отверстий диа-
метром, например, 5 мм максимальный зазор (если отверстие
втулки изготовлено' по ходовой посадке) можно определить,
исходя из следующих данных:
нижнее отклонение по диаметру сверла равно —0,03 мм;
верхнее отклонение по диаметру отверстия втулки равно
0,027 мм;
максимальный зазор г=0,027—(—0,03)=0,057 мм.
Если принять Н=8 мм и /=3 мм, максимальное смещение
центра отверстия с учетом перекоса сверла составит
Нт+т)
0,057 = 0,05 мм.
В процессе работы первоначальный зазор увеличивается
вследствие увеличения диаметра втулки под влиянием износа.
С другой стороны, если при расчетах исходить из максимально
возможного зазора и максимально возможного перекоса сверла
по отношению к кондукторной втулке, будут получаться пре-
увеличенные значения ё0. Кроме того, на размере L сказывается
не только величина смещения, но и его направление.
Вследствие этого, а также учитывая неизбежные деформа-
ции сверла, нужно признать, что результаты теоретических рас-
четов могут носить лишь ориентировочный характер.
Для получения более надежных данных следует провести
экспериментальные и статистические исследования.
Если требуется выдержать размер, определяющий положе-
ние центра отверстия относительно базы, следует учитывать,
что сверло может прижаться к кондукторной втулке с одной,
либо с другой стороны, а также перекоситься в ту или другую
сторону. Поэтому величину £0 следует принять равной удвоен-
ному смещению центра сверлимого отверстия относительно осп
кондукторной втулки, т. е. в этом случае
50=21 = 2г(-Г+ф) = г(^- + 1). (5-2)
Если необходимо выдержать расстояние между двумя от-
верстиями, нужно учесть возможные смещения центра каждого
отверстия по отношению к оси его кондукторной втулки. В этом
случае
£о=2(ь+Т2), (5—3)
где Yj—смещение центра первого отверстия по отношению оси
его кондукторной втулки;
у2-—аналогичное смещение второго отверстия.
Значения у, и у г следует определять в соответствии с фор-
мулой (5—1) или на основе соответствующих опытных данных.
2. Сверление при помощи кондукторов
273
Величиной т] (неравенство на стр. 271) учитывается неточ-
ность кондуктора. В тех случаях когда требуется выдержать
положение сверлимого отверстия относительно исходной ба-
зы, т] представляет собой неточность по размеру, определяюще-
му расстояние от оси кондукторной втулки до установочной ба-
зы приспособления. В тех же случаях когда требуется выдер-
жать расстояние между центрами отверстий, т; характеризует
неточность расстояния между осями кондукторных втулок.
Рассмотрим несколько примеров.
Простейший пример показан на фиг. 212. В данном случае
неточность кондуктора т; представляет собой неточность рас-
стояния Lo (на чертеже не пока-
зано) от оси направляющего от-
верстия кондукторной втулки до
упорной плоскости М. Эта по-
грешность вызывается неточно-
стью расстояния от оси отвер-
стия в плите под кондукторную
втулку до плоскости М и эксцен-
триситетом между наружной по-
верхностью кондукторной втулки
и ее отверстием.
Допуск по размеру L, который
лении, определяется из неравенства
+ — + 1 ) z + ^zo, (5 4)
Фиг. 212.
можно выдержать при свер-
где oi0—допуск по размеру (устанавливается при изготов-
лении кондуктора).
Если сверлится отверстие диаметром 5 мм, то, принимая
7 = 0,05 мм (см. стр. 272), а 8£0 = 0,02 мм, получим, что в дан-
ном случае можно выдержать допуск
8Z>2 • 0,05 + 0,02;
8£>0,12 мм.
В тех случаях когда сверление выполняется через сменную
втулку, при определении значения tj нужно дополнительно учи-
тывать смещение оси отверстия втулки относительно оси ее гнез-
да. Максимальное значение этого смещения складывается из
половины зазора между сменной втулкой и гнездом и эксцентри-
ситета между отверстием сменной кондукторной втулки и ее
наружной поверхностью.
Так как сменная втулка может сместиться как в одну, так
и в другую сторону, то при определении величины т] нужно учи-
тывать двойную величину этого смещения.
chipmaker.ru
Гл. V. Обработка на сверлильных станках
274
При этих условиях
'»1=8£о + г, + 2есм, (5 — 5)
где z'— максимальный зазор между сменной втулкой и гнез-
дом;
есм—эксцентриситет сменной втулки.
Допуск, который можно выдержать при сверлении сквозь
сменную втулку, равен
8т >2-[ + oi0 +?'-|-2есм.
(5-6)
Сменная втулка вставляется в гнездо по посадке движения
2-го класса точности. Эксцентриситет между отверстием кондук-
торной втулки и ее наружной поверхностью1 обычно составляет
0,005—0,01 мм. При диаметре отверстия 5 мм наружный диа-
метр втулки равен 9 мм. При этих условиях максимальный за-
зор между кондукторной втулкой и ее гнездом составит
^=0,016—(—0,015) =0,031 мм.
Принимая есм = 0,005 мм, находим (для отверстия диамет-
ром 5 мм)
tj = Это + ?' + 2есн = 0,02 -ь 0,031 + 2 • 0,005 = 0,061 мм,
а
S£ >2-0,05 + 0,061;
о/, >0,161 мм.
Несколько более сложный пример, в
котором к тому же имеется погрешность
базировки, представлен на фиг. 213.
Здесь величиной т] оценивается неточ-
ность положения оси кондукторной
втулки относительно упорной призмы А.
Фиг. 213. Эта неточность вызывается совместным
влиянием неточности размера k, эксцен-
триситета между осью кондукторной втулки и ее наружной
поверхностью и неточности угла призмы.
Влияние неточности угла призмы можно вывести из следую-
щих расчетов.
Размер, который нужно выдержать, равен
2. Сверление при помощи кондукторов
275
Погрешность по размеру пг, порождаемую неточностью угла
призмы, можно выразить в виде
дт .
—Да= —
да
D
2
D cos —
Ьа=----------- Да.
а
sin2 —
2
Неточность положения центра кондукторной втулки относи-
тельно упорной призмы составит
а
D cos -—
Tj = 8ft-|-2e4-------—-— За, (5 — 7)
а
4 sin2 —
2
где & и 8а — допуски по размеру k и углу а;
е — эксцентриситет между наружной поверхностью
втулки и ее отверстием.
Погрешность базировки в данном случае составит
где %—допуск по диаметру D
детали.
В соответствии с общими по-
ложениями, изложенными в пер-
вом разделе курса, допуск по
размеру т, который можно вы-
держать при сверлении в данном
кондукторе, определяется из не-
равенства
Sm> V ^ + е2 +т<-
В данном случае £0 определяется согласно формуле (5—2),
е—согласно формуле (5-—8), а т— согласно формуле (5—7).
Рассмотрим те случаи, когда требуется выдержать располо-
жение отверстий относительно друг друга. На фиг. 214 показано
сверление через постоянные втулки; здесь величина у] представ-
ляет собой неточность расстояний между осями отверстий кон-
дукторных втулок. Последняя в свою очередь складывается из
неточности расстояний между отверстиями под кондукторные
втулки в корпусе кондуктора и эксцентриситетов между отвер-
стиями кондукторных втулок и их наружными поверхностями.
chipmaker.ru
276 Гл. И. Обработка на сверлильных станках
При точном изготовлении кондуктора можно принять допуск
на межцентровое расстояние кондукторных втулок равным
±0,01 мм.
В соответствии с формулой (5—3)
^0=2(71+7,).
Следовательно, допуск на размер между центрами отвер-
стий детали составит
= о£о + 2 (-J + у2). (5 — 9)
Если сверление выполняется сквозь сменные кондукторные
втулки, то
= + Zi + z2 + 2(et см + еасм), (5—10)
где Z]—максимальный зазор между первой сменной втулкой
и ее гнездом;
е1см—эксцентриситет первой втулки;
г2 и е2см —те же величины для второй втулки.
Допуск, который можно выдержать в данном случае, равен
Зт >2 (7, + 72) + °то + Zj + z2 + 2 (et с„ + е2 см). (5 —11)
Допустим, что требуется просверлить через постоянные втул-
ки два отверстия диаметром 5 мм. Примем допуск на меж-
центровое расстояние кондукторных втулок о/(1=0,02 мм.
Как было подсчитано на стр. 272, для отверстия диаметром
5 мм у=0,05 мм. Следовательно,
’0 — 2(714“ Та) =0>2;
= Ото = 0,02;
> >0,2 + 0,02;
о£>0,22 мм.
При сверлении тех же отверстий сквозь сменные втулки
не меняется, но
Zi = ото + + z2 + 2 (ех см + с2 см).
Как было подсчитано на стр. 274, при диаметре сверлимого
отверстия 5 мм х'=0,031 мм.
Принимая ото = 0,02, а ех см = е2 см = 0,005 мм, находим
4 = 0,02 + 0,031 + 0,031 + 2 (0,005 + 0,005) = 0,102 мм,
а
от >(0,2+ 0,102).
от > 0,302 мм.
2. Сверление при помощи кондукторов
277
Как видно из приведенных примеров, основное влияние на
-точность межцентрового расстояния при сверлении по кондук-
тору оказывает смещение центра сверлимого отверстия относи-
тельно оси кондукторной втулки. Заметим, что во всех приме-
рах значения допусков, были подсчитаны для наиболее неблаго-
приятных сочетаний. Более вероятные значения можно было
бы получить, если исходить не из максимальных, а из средних
зазоров. В этом случае значения допусков уменьшились бы при-
мерно на 40%.
Можно считать, что. допуски на межцентровые расстояния,
которые можно выдержать при сверлении при помощи кондук-
торов, составляют (в зависимости от
диаметров отверстий) 0,1—0,2 мм.
Значительно повысить точность
сверления по кондуктору путем по-
вышения точности самого кондук-
тора невозможно. Более существен-
ное значение имело бы применение
сверл с более узкими, чем нормаль-
ные, допусками и замена ходовой
посадки (между сверлом и кондук-
торной втулкой) посадкой движе-
Фиг. 215.
НИЯ.
В отношении типов кондукторов можно сделать следующие
общие замечания.
Кондукторы с шарнирной кондукторной плитой ввиду зазо-
ров в шарнире не следует применять в тех случаях, когда тре-
буется весьма точно выдержать расположение сверлимого от-
верстия относительно базы. Если же шарнирная плита приме-
няется также и для прижатия детали (фиг. 215), то в этом слу-
чае при значительном допуске по толщине детали плита мо-
жет занять положение, показанное пунктиром, что приводит к
деформациям и поломке сверл.
Следует также избегать применения кондукторов со съем-
ной кондукторной плитой, так как при работе с ними затрачи-
вается много вспомогательного времени.
Наиболее благоприятные результаты в отношении точности
расположения отверстий получаются при применении таких кон-
дукторов, у которых кондукторные втулки запрессовываются в
неподвижные относительно базирующих элементов части кон-
дуктора.
При выборе типа станка нужно руководствоваться следую-
щими соображениями.
В производствах серийного типа сверление одного отверстия
или нескольких отверстий одного диаметра выполняется на
одношпиндельных сверлильных станках, которые отличаются от
chipmaker.ru
Гл. V. Обработка на сверлильных станках
278
аналогичных станков, применяемых в машиностроении, лишь
размерами и некоторыми конструктивными особенностями. Эти
особенности обусловливаются весьма высокими числами оборо-
тов сверла (вследствие малых диаметров отверстий) и высоки-
ми требованиями в отношении равномерности и плавности по-
дачи, чувствительности механизма подачи и уравновешивания
вращающихся масс.
В том случае, когда отверстие обрабатывают несколькими
инструментами (сверлом, зенкером, разверткой), необходимо для
сокращения времени, затрачиваемо-
го на смену инструментов, заменять
обычные сверлильные патроны так
называемыми быстросменными па-
тронами, позволяющими сменять
инструменты, не останавливая
станка.
Одна из конструкций быстро-
сменных патронов показана на
фиг. 216. Сменяемой частью’ в па-
троне является втулка 1, в кониче-
ское отверстие которой вставляется
хвост инструмента. Втулку 1 мож-
но вставлять и вынимать из кор-
пуса 2 патрона, который удержи-
Фиг. 216. Быстросменный вается в шпинделе станка. Враще-
патрон. ние передается втулке 1 от патрона
посредством шариков 3, входящих
в выемки 4 втулки. Для того чтобы освободить инструмент, нуж-
но поднять вверх наружную гильзу 5 с накаткой по наруж-
ной поверхности до тех пор, пока выточка гильзы не устано-
вится против шариков 3. Тогда втулка 1 освободится и ее мож-
но будет вынуть из патрона вместе с инструментом.
При использовании одношпиндельного сверлильного станка
для многопереходных операций, кроме смены инструментов,
много времени требует переключение скорости вращения шпин-
деля при переходе от сверления к нарезанию, развертыва-
нию и т. п.
Оба указанных недостатка отпадают при выполнении много-
переходных операций на широко применяемых в точном прибо-
ростроении многошпиндельных сверлильных станках со шпин-
делями, расположенными в один ряд (фиг. 217). В каждом
шпинделе устанавливается инструмент, предназначенный для вы-
полнения определенного перехода и вращающийся с требуемой
скоростью.
2. Сверление при помощи кондукторов 279
Указанные станки следует применять в производствах се-
рийного типа также в тех случаях, когда требуется просверлить
несколько отверстий разных диаметров.
Сверление нескольких отверстий с параллельными осями в
производствах крупносерийного и массового типов выполняется
одновременно при помощи многошпиндельных сверлильных го-
ловок, а при очень большом количестве обрабатываемых дета-
лей — на многошпиндельных сверлильных станках.
Фиг. 217. Многошпиндельный сверлильный станок.
В производствах серийного типа следует применять универ-
сальные сверлильные головки, у которых можно регулировать
расположение шпинделей и расстояния между ними.
Специальные головки с неизменным расположением шпинде-
лей проще, чем универсальные, и обеспечивают более высокую
степень точности. Однако в связи с узкоограниченной областью
применения, они оправдывают себя лишь при достаточно боль-
шом количестве обрабатываемых деталей.
В производствах массового типа следует применять спе-
циальные многошпиндельные станки.
Если отверстия в детали должны быть расположены весьма
близко друг к другу, то сверлить их одновременно не пред-
ставляется возможным. В подобных случаях приходится выпол-
нять сверление в несколько переходов; так, например, при об-
chipmaker.ru
I
280 Гл. к. Обработка на сверлильных станках
работке направляющей планки счетной машины на девятишпин-
дельном станке сверлят каждое пятое отверстие.
Несмотря на то что расстояние между отверстиями при
сверлении их на многошпиндельных станках (или посредством
многошпиндельных головок) обусловливается расположением
шпинделей, надобность в кондукторах все же не отпадает.
В этом случае назначение последних заключается в базировке
детали и направлении сверл (для предотвращения их поломки)
сквозь кондукторные втулки.
При обработке сравнительно крупных деталей, у которых
необходимо просверлить несколько отверстий в разных направ-
лениях, весьма рационально применять агрегатно-сверлильные
станки, собираемые из отдельных сверлильных головок.
Следует также отметить способ позиционного сверления.
Станок, предназначенный для позиционного сверления, имеет
круглый стол, на котором располагается ряд приспособлений
с обрабатываемыми деталями. После поворота стола на опре-
деленный угол под каждый шпиндель подводится деталь для
выполнения соответствующего перехода — сверления, нарезания,
развертывания и т. п. При каждом повороте заканчивается об-
работка одной детали. 'Во время рабочего хода можно выни-
мать готовые детали и устанавливать новые заготовки. Благо-
даря этому непроизводительно теряется лишь время, затрачи-
ваемое на повороты стола.
В случае необходимости в каждой позиции можно устано-
вить многошпиндельную головку. Для более равномерного рас-
пределения времени обработки и сокращения продолжитель-
ности цикла иногда целесообразно обрабатывать одно и то же
отверстие по частям в нескольких позициях.
3. СВЕРЛЕНИЕ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ КЕРНЕНИЕМ
Специфическим для приборостроения методом является
сверление с предварительным накерниванием отверстий при по-
мощи специального штампа '. Этот способ применяется при об-
работке плоских деталей.
Сверление выполняется без кондуктора на обычных свер-
лильных станках или специальных полуавтоматах. По сравне-
нию со сверлением при помощи кондуктора этот метод обеспе-
чивает более высокую производительность. Как показала прак-
тика часовых заводов, точность межцентрового расстояния рав-
ноценна точности, получаемой при сверлении по кондукторам.
Возможность применения данного метода ограничивается тол-
щиной обрабатываемой детали, которая не должна превышать
3 мм для стали и 5 мм для латуни.
1 Об этом способе кернения см. главу шестую.
3. Сверление с предварительным кернением 281
Особенно целесообразен рассматриваемый метод при изго-
товлении плоских деталей (типа платинок) в массовых произ-
водствах, где для сверления следует применять специальный
многошпиндельный полуавтомат
В настоящее время такой полуавтомат используется в часо-
вой промышленности для сверления платин. Однако он может
найти и более широкое применение в приборостроении, так как
дает возможность просверлить в детали несколько десятков раз-
лично расположенных отверстий восьми разных диаметров.
Станок работает следующим образом. Деталь устанавливает-
ся на каретке, которая автоматически перемещается в верти-
кальной плоскости и поворачивается таким образом, что в ра-
бочей позиции против сверла устанавливается каждый раз одно
из накерненных отверстий. Сверла закрепляются в шпинделях,
монтированных в шпиндельном барабане, который автомати-
чески поворачивается вокруг вертикальной оси. При каждом
повороте барабана в рабочей позиции устанавливается сверло
нужного диаметра, после чего ему сообщается вращательное
движение и подача вдоль его оси.
Кинематическая схема станка показана на фиг. 218. Враще-
ние сообщается шпинделю //, находящемуся в рабочей пози-
ции, от мотора через ременную передачу со шкивами
0 125—40 мм, валик 20, скользящий по шпонке во втулке 2/,
с которой жестко связан шкив 40. На конце валика 20 жестко
закреплена тарелочка 16, к которой под действием пружины 12
прижимается тарелочка 15, закрепленная на конце шпинделя 11.
Последний приводится во вращение благодаря трению между
тарелочками 15 и 16. После сверления шпиндель при помощи
той же пружины 12 отводится назад и удерживается в отве-
денном положении во время поворота барабана. Все шпиндели
имеют одно и то же число оборотов.
Подача сверла происходит следующим образом. Валик 20
свободно вращается в гильзе 17 и вместе с ней перемещается
в осевом направлении. Перемещение гильзы 17 происходит при
повороте зубчатого сектора 18, сцепленного с рейкой на гиль-
зе 17. Перемещаясь влево, гильза передвигает шпиндель И
через шариковый подпятник, валик 20 и тарелочки 15 и 16.
Зубчатый сектор поворачивается кулачком 26, закрепленным
на распределительном валу 25, посредством рычага 27, стержня
28 и рычага 19. Кулачок 26 постоянный, и подачу сверла можно
менять только путем изменения расстояния опоры стержня 28
на рычаге 27 от опоры последнего. Для этого на рычаге 27
имеется несколько гнезд.
1 Описание полуавтомата и приведенные ниже расчеты изложены по
работе доц. Каца Я. Э., Металлорежущие станки для обработки платинок
и мостиков точных приборов и часовых механизмов (изд. МАИ, 1947).
282
У 3 Обработка на сверлильных станках
Фиг. 218. Схема многошпиндельного сверлильного полуавтомата.
3. Сверление с предварительным кернением
283
Деталь устанавливается в рабочую позицию следующим об-
разом. Деталь помещается на каретке 10 в форме диска, под-
держиваемой двумя наклонными тягами 7, с одной из которых
диск связан шарнирно, а с другой — жестко. Концы тяг шар-
нирно связаны с ползунками 6, на которые они опираются.
Ползунки скользят по направляющим стержням 5, укреплен-
ным в корпусе станка, и опираются через стержни 3 на упоры 2,
ввернутые на резьбе в диск 1. Стержни 3 прижимаются к упо-
рам при помощи пружин 4. Перед установкой детали в очеред-
ную рабочую позицию каретка 10 поднимается, а диск 1 пово-
рачивается и подводит под стержни 3 новую пару упоров 2.
Вслед за этим каретка опускается до соприкосновения стерж-
ней 3 с новыми упорами. Высота упоров определяется в зави-
симости от требуемого положения детали в той или иной ра-
бочей! позиции.
Все движения, связанные с подведением сверла и детали в
рабочую позицию, осуществляются посредством кулачков, сидя-
щих на распределительном валу.
Деталь подводится в новую рабочую позицию следующим
образом. Кулачок 23 через толкатель 24 поворачивает рычаги
30 так, что их левые концы поднимают ползунки 6 вместе с
кареткой 10 и опорными стержнями 3, и в это время кулачок
44 поворачивает рычаг 45, который отводит стержень 46, сколь-
зящий в направляющих в корпусе станка. К стержню присо-
единена собачка 49, прижимающаяся плоской пружиной к хра-
повому колесу 48 на диске 1. При повороте кулачка 44 храпо-
вик, а с ним и диск 1 поворачиваются на один зуб. При этом
под стержни 3 подводится новая пара упоров 2, после чего
кулачок перестает действовать, рычаги 30 поворачиваются под
действием пружины 4, а ползунки 6 под действием пружин
опускаются. Вместе с ними опускаются и стержни 3 до тех пор,
пока не упрутся во вновь подведенные упоры, и тогда каретка
10 установится в новую рабочую позицию.
Для подведения нового сверла в рабочую позицию йшин-
дельный блок поворачивается следующим образом. На цилинд-
рической поверхности диска 1 имеются гнезда для штифтов-
упоров 51. Число гнезд равно числу зубьев храпового колеса 48,
однако, штифтов-упоров закрепляется столько, сколько раз нуж-
но повернуть шпиндельный барабан. Когда при повороте диска 1
упор 51 толкает одно плечо рычага 50, второе плечо рычага
освобождает собачку 33, подвешенную к кулачку 32. Под дей-
ствием пружины . 34 освободившаяся собачка 33 зацепляется
за зуб однозубового храпового колеса 31, жестко закреплен-
ного на валу 25. Кулачок 32, а вместе с ним и кулачок 40
начинают вращаться. Первый посредством рычага 34 выводит
фиксатор 36 из гнезда в диске 14, а кулачок 40 через рычаг 41
chipmaker.ru
Гл. V. Обработка на сверлильных станках
284
и толкатель 43, задевающий за один из штифтов на блоке, по-
ворачивает последний.
После окончания обработки детали распределительный ме-
ханизм автоматически останавливается.
Как видно из схемы фиг. 219, положение детали в рабочей
позиции обусловливается длиной упоров. Обычные для автома-
тов расчеты кулачков в данном случае заменяются расчетами
длины упоров. Общая методика этих расчетов состоит в сле-
дующем.
Положение центра каждого отверстия обычно задается ко-
ординатами х' и у' в системе координат, начало, которой распо-
лагается вне обрабатываемой детали.
Зная эти координаты, легко определить координаты центра
отверстия в системе, начало которой совпадает с центром де-
тали.
Очевидно, что
х=х'—а-, (5—12)
У = У'—Ь (5—13)
(о и b — координаты центра детали);
|=УЛх24-_у2; (5 —14)
sin f = —-х - ; (5 —15
V х2+у
cos у =--—-----. (5 —16)
V
Деталь устанавливается на каретке таким образом
(фиг. 219,о), что ее центр О совпадает с центром каретки, а
ось х — х располагается горизонтально', когда упоры 1 имеют
одинаковую длину, т. е. hr = h^ При этом ось у — у распола-
гается вертикально и совпадает с линией I — 1.
Точка А—ось сверла, находящаяся на расстоянии Н от
торца диска 2. Для того чтобы подвести точку А, в рабочую
позицию, нужно совместить ее с точкой А. Для этого каретка 3
должна переместиться и занять положение, показанное на
фиг. 219,6
Примем следующие обозначения:
— длина левого упора;
h, — длина правого упора;
h—длина левой тяги 4;
I, — длина правой тяги 4;
с1! — расстояние от оси левого шарнира до линии I — 1;
с,— расстояние от оси правого шарнира до линии I — Д
3. Сверление с предварительным кернением
285
Фиг. 219.
I chipmaker.ru
286 Гл. V. Обработка на сверлильных станках
Ро — постоянный угол, образованный левой тягой 4 с
осью у;
pi и р2 — углы, определяющие положение тяг h и Z2 относи-
тельно прямой / — / после подведения детали в рабо-
чую позицию;
а — угол поворота системы координат после подведения
детали в рабочую позицию;
у и р — полярные координаты, определяющие положение цен-
тра сверлимого отверстия.
Длина левого упора
Лх= Н — cos +'х sin а.;+ у cos а). (5—17)
Длина правого упора
h2—H—(b2+l2 cos р2+х sin а+у cos а). (5—18)
Входящие в эти уравнения постоянные величины И, blt Ь2, Ц
и 12, а также координаты х и у известны. Поэтому остается
только определить значения углов рх, р2 и а.
Для решения этой задачи исходим из уравнений
sin₽1= ^=С1+р81П(Т-а). (5_19)
sin р2= (5-20)
Zg ^2
?1 = ?о + «, (5-21)
причем
sin ро = -у- = const.
Подставим значение рх в уравнение (5—19):
• /о . \ Ci + psin(T — а)
sin (Ро + а) = н 4---->-,
h
После некоторых преобразований получим
fsin р0-— siny ''j cosa-t-fcos^-b — cosy ) sina= . (5 — 22)
\ h ) \ 4 / l\
Полагая
• о Р . О X
sin 30--— sin -[ = sin 80-= m;
4 4
cos ро + --- cos у = cos 30 -|- -y- = n
h. li
и подставив
1 Ctga
sin a = — - и cos a = -—- — ,
1 -4-Ctg2 a l-rCtg2a
4. Сверление по координатам
287
после возведения правой и левой части уравнения (5—22) в
квадрат и преобразования получим
Определив а, можно определить р, и р2.
Подставив значения ₽i и р2 в уравнения (5—17) и (5—18),
можно установить длины упоров /гх и h2.
В заключение считаем нужным отметить, что наряду с оче-
видными достоинствами рассмотренный полуавтомат обладает
существенным недостатком: около 2/3 оборотов' распределитель-
ного вала затрачиваются на холостые ходы, что значительно
снижает производительность.
4. СВЕРЛЕНИЕ ПО КООРДИНАТАМ
Сверление по координатам выполняется в приборостроении
при помощи сверлильно-разметочных станков \
Различные сверлильно-разме-
точные станки отличаются раз-
мерами и конструктивным оформ-
лением. Однако основной прив-
цип работы всех этих станков' один
и тот же и заключается в следую-
щем. Деталь, подлежащая обра-
ботке, устанавливается (фиг. 220)
на главном рабочем столе 1.
Последний перемещается посред-
ством весьма точного ходового
винта. Основная часть переме-
щения стола отсчитывается с точностью до 1 мм на измери-
тельной линейке2. При помощи счетного барабанчика и но-
ниуса можно произвести отсчет оставшейся части перемещения
стола с точностью до 0,001 мм. Сверлильная головка 2 может
1 G о б о л е в Н. П., Разметочно-сверлильные станки и работа на них,
Машгиз, 1947.
8 Для повышения точности перемещений имеется корригирующее
устройство.
chipmaker.ru
288
Гл. V. Обработка на сверлильных станках
перемещаться в направлении, перпендикулярном перемещению
стола, при помощи аналогичного устройства.
Оба перемещения — стола и сверлильной головки — служат
для установки детали и инструмента в требуемое положение
относительно друг друга. Во время обработки стол и салазки,
несущие сверлильную головку, блокируются. Положение центра
каждого отверстия, подлежащего сверлению, определяется его
Рассмотрим случай, когда работа ведется по системе прямо-
угольных координат. За начало координат обычно принимают
такую точку, которая легко может быть найдена на обрабаты-
ваемой детали — центр цапфы или отверстия, точка пересечения
ребер и т. п.
Раньше чем приступить к работе, технолог должен путем
соответствующих геометрических расчетов, исходя из заданных
расстояний между центрами, определить координаты последних
и составить специальный чертеж для работы на сверлильно-
разметочном станке.
Допустим, например, что нам известны расстояния О2О.. и
координаты х2, у2, ys точек 0„ и 0s. Требуется определить
абсциссу xs (фиг. 221).
Очевидно, что _________________
xs—x2 = V(O2O3)1 2—(уя —у2)2,
откуда
х3 = х2 + У(О2О3)2-СУз-^)2- •• (5 - 25)
’Если бы нам были заданы межцентровые расстояния
О3О4 и 040, и координаты двух точек, например, координаты
х,, у2, xs и у,. точек О.. и 03 (фиг. 222), а нужно было бы опре-
1 На сверлильно-разметочных станках выполняют либо разметку и обра-
ботку отверстий, либо только разметку.
4. Сверление по координатам
289
делить координаты третьей точки 04, то задачу можно было бы
решить следующим образом:
хх — х4 — OSO4 cos (а+ 3);
У а — Уз = 0г04 sin (а + 3),
откуда
х4 = х3 — 0304 cos (а+ 3);
У4 = Уз + О3О4 sin (ct+ £).
Углы а и 3 определяются из уравнений
У2~Уз = О2О3 sin а;
sin а=;
О2Оз
V-2 — v>
а == arc sin ——-— .
(5—26)
(5-27)
(5-28)
Из косоугольного треугольника О.,О.,О4 имеем
(О2О4у= (О2ОзК+ (О,О4у- 2(СДО3) (0304) cos р,
откуда
cos р = (°2<Д)2+(°:А)2 - (О204)г .
2 (O2OS)(OSO4)
(5-29)
а значе-
секунды.
получать
Фиг. 223.
2(О,ОЯ)(О3О4)
В тех случаях, когда требуется выполнить ра-
счеты с большой точностью, следует пользовать-
ся семизначной таблицей логарифмов,
ния углов определять с точностью до
Подобные расчеты дают возможность
результаты с точностью до микрона.
Допустим, например, что требуется рассчи-
тать координаты центра С промежуточного ко-
леса часового механизма (фиг. 223, где В — центр платины,
71 — центр секундного колеса). Расстояния а, b и с заданы и,
кроме того, известно, что точки А и В имеют одну
абсциссу.
Задача сводится к определению расстояний CD и
В треугольнике АВС известны три стороны, что
можноеть определить угол В на основании известной
tg — ~-=
2
где р — полупериметр, т.
е.
(Р — а)(р — с)
Р(Р — Ь)
a + b + c
Р- --о—
и ту же
BD.
дает воз-
формулы
chipmaker.ru
290
Гл. V. Обработка на сверлильных станках
Зная угол В из прямоугольного треугольника BCD
рем известны гипотенуза а и угол В, определяем
CD = a sin В;
BD=a cos В.
Пример. Пусть дано:
с =10,20; д=7,20; 6=4,888.
Пусть координаты центра: х=50,00; _у=50,00.
Определим вначале полупериметр
10,20-1-7,20+4,888
р=------— --------= 11,144.
KOTO-
2
Далее
р - 62=11,141—7,200 =3,944;
р~ 6 = 11,144—4,888=6,256;
р — с=11,144—10,200=0,944.
В
Подставив эти значения в выражение для tg —, получим
3,944-0,944
144-6,256
Сделав вычисления при помощи логарифмов, находим
lg 1g2 — = 2,7275711;
В —
lg tg—= 1,3637855;
В
— = 13с0'44";
2
В=26°1'28,/.
Следовательно,
C£»=7,20sin 26е 1'28";
1g 7,20=0,8573325;
lg sin 26° 1 '28"=Г, 6422217
IgCB =0,4995542 ’
CD=3,159;
BD~1,2f) cos26°l'28";
lg 7,20= 0,8573325;
lg cos 26°1 '28"=1,9535698
~lgB =0,8109023’
BD=6,470.
Координаты точки <?
Л=50,000-3,159: 46,841;
v- 50,000-6,470 . 43,530.
_4. Сверление по координатам 291
Полученные значения координат можно либо нанести на
чертеж, либо (что при большом числе отверстий более удобно)
занести в таблицу.
Влияние неточностей координатных размеров на точность
межцентрового расстояния можно установить из следующих
расчетов.
Межцентровое расстояние (фиг. 224)
Е= V (-^2~м)2 + (У'2-У1Г-
Фиг. 224. Фиг. 225.
Если неточности координатных размеров равны соответ-
ственно Алу, Луц Дл2 и Д_у2, то погрешность межцентрового
расстояния
. , dL , , dL . , dL . . dL .
ДЛ= — ДЛ1 + — Аа2 + —A_yj+ — Д_у2 =
дх1 дх2 дуг ду2
__ ( — 2л2+2лг) Д%1+(2л2 — 2лр Дхг+( - 2y2+2yt) Дуг+(2у2 — 2 yt) Ду 2 _
2 ]/(х2 — хг)2 + ( у 2—_У1)г
С*1 — х2) Дх,+(х2 - хг) Дх2+ (У1 — y2)A>i+(>2 —У;) Дуг (5 — 30)
L
Допуски по координатным размерам можно считать равны-
ми. Обозначим допуск по координатному размеру через 8X.V.
Тогда допуск, который можно выдержать на межцентровое рас-
стояние,
, 28^ Г(Л2 —xO+lj'a —_У|)]
°£ =-----1-----z .
Детали, имеющие форму плит или коробок, устанавливаются
непосредственно на главном столе станка. Правильность уста-
новки проверяют при помощи индикатора, закрепленного в
сверлильном шпинделе (фиг. 225). При проверке перемещают
chipmaker, ru
Г л. V. Обработка на сверлильных станках
292
либо стол станка с деталью относительно индикатора, либо ин-
дикатор относительно детали. В обоих случаях стрелка инди-
катора не должна отклоняться.
После установки детали на столе нужно совместить начало
координат с осью шпинделя. Для этого в шпинделе закрепляет-
ся визирный микроскоп, имеющий две пары параллельных ни-
тей с расстоянием между ними 0,04 мм (фиг. 226).
Если за начало координат принята накерненная точка, то
сначала добиваются совпадения этой точки с одной из нитей,
а затем, перемещая стол станка на 0,02 мм, устанавливают
накерненное начало координат посредине между нитями; далее
Фиг. 227.
таким же образом устанавливают накерненную точку посредине
между двумя другими нитями.
Если за начало координат взята точка пересечения двух
взаимно перпендикулярных ребер детали, то для совмещения
оси шпинделя с этой точкой нужно применить визирный уголь-
ник (фиг. 227). На кнопке этого угольника имеется риска, весь-
ма точно совпадающая с плоскостью 1. Угольник накладывают
на одно ребро детали и прижимают к ней. Перемещая рабочий
стол или салазки шпинделя, добиваются того, чтобы риска ви-
зирного угольника находилась посредине между нитями микро-
скопа. После этого снимают визирный угольник и повторяют
то же относительно второго ребра детали, перпендикулярного
первому.
Совместив начало координат с осью шпинделя, делают по
соответствующим измерительным линейкам, барабанчикам и
нониусам отсчеты, определяющие положение стола и шпинделя.
Прибавляя полученные значения к соответствующим координа-
там по чертежу деталей, получают значения отсчетов, соответ-
ствующие каждому из центров отверстий детали.
Если за начало координат принят центр отверстия или цап-
фы, то деталь устанавливается на круглом делительном столе,
который закрепляется на главном рабочем столе.
Вначале круглый стол центрируется, т. е. его центр совме-
щается с осью шпинделя при помощи специального уровня. Де-
4 Сверление по координатам
293
таль центрируется относительно шпинделя при помощи индика-
тора. Центрирование по папфе показано на фиг. 228, а по от-
верстию — на фиг. 229.
При разметке и обработке по методу
полярных координат деталь устанавливает-
ся на круглом столе, который закреп-
ляется на главном рабочем столе и может
параллельно направляющим
поворачиваться вокруг вертикальном оси; при этом точность
отсчета равна 1".
Ось шпинделя совмещается с осью стола и осью детали, а
ось Ох (фиг. 230) направляется
салазок шпинделя. Положение
каждой из точек 1, 2, 3 и т. д.
определяется соответствующим
радиусом и углом, образуемым
этим радиусом с осью Ох. Так,
например, для того, чтобы наме-
тить или просверлить точку 2,
нужно сначала повернуть круг-
лый стол на угол а2, а затем пе-
реместить ось шпинделя на ве-
личину радиуса /?2.
Наиболее благоприятное рас-
положение — когда центры всех
отверстий находятся на одной
окружности. В ряде случаев, если
это допускается по конструктив-
ным условиям, может даже ока-
заться целесообразным внести соответствующие изменения в
чертежи деталей.
В том случае, когда требуется просверлить три отверстия,
так как через всякие три точки можно провести окружность,
находим точку, равноотстоящую от центров этих трех отверстий.
Деталь устанавливаем так, чтобы эта точка находилась в центре
круглого стола. Сверлильный шпиндель смещается на расстоя-
294 Гл. V. Обработка на сверлильных станках
ние, равное радиусу окружности, на которой лежат центры трех
отверстий. Для разметки или сверления этих отверстий нужно
повернуть стол на соответствующие углы. Если необходимо
просверлить больше трех отверстий, следует выбрать три от-
верстия (желательно наиболее ответственные) и в первую оче-
редь обработать эти отверстия описанным методом при неиз-
менном положении сверлильного шпинделя.
Если деталь подвергается сначала разметке, а затем сверле-
нию и растачиванию или развертыванию, то при разметке сле-
дует записывать отсчеты, соответствующие центру каждого от-
верстия в рабочем положении. После разметки всех отверстий
приспособление с керном заменяют сверлильным шпинделем и,
не нарушая установки детали на станке, по записанным отсче-
там вновь последовательно устанавливают стол в требуемое по-
ложение и сверлят накерненные отверстия. Таким же образом,
заменяя сверло резцом или разверткой, выполняют растачива-
ние или развертывание.
При помощи прилагаемого к станку круглого универсального
делительного стола, поворачивающегося вокруг вертикальной и
горизонтальной осей, на сверлильно-разметочных станках мож-
но выполнять разметку и обработку наклонных отверстий.
Обработка на сверлильно-разметочных станках является ма-
лопроизводительным и дорогим методом. Точность межцентро-
вого расстояния можно обеспечить в пределах ±0,005 мм, а по
диаметру отверстий 0,01 мм.
Наибольшее применение имеют сверлильно-разметочные
станки при индивидуальном производстве весьма точных дета-
лей, в частности, в инструментальных цехах при изготовлении
кондукторов. Однако к сверлильно-разметочным станкам прихо-
дится прибегать и в серийном производстве, в тех случаях,
когда другие методы не дают возможности получить требуемую
точность положения центров отверстий.
5. СВЕРЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ УСТАНОВОЧНЫХ ШАБЛОНОВ
Сверление при помощи установочных шаблонов применяется
при значительном количестве обрабатываемых деталей, когда
требуется выдержать расположение отверстий более точно, чем
при сверлении по кондукторам.
Сущность этого метода можно уяснить из схемы, показанной
на фиг. 231. Деталь, подлежащая сверлению, соединяется при
помощи кольца 3 и крышек 4 и 5 со специальным шаблоном 2.
Этот шаблон представляет собой стальную каленую шлифован-
ную плитку с отверстиями, расположение которых должно точ-
но соответствовать требуемому расположению отверстий обра-
батываемой детали.
5. Сверление при помощи установочных шаблонов 295
Отверстия шаблона 2 делаются на сверлильно-разметочном
станке, а затем шлифуются. Диаметр отверстий шаблона не
связан с диаметром отверстий детали, но все отверстия шаб-
лона должны быть одного диаметра (с допуском 0,001—0,003 лги).
Шаблон 2, соединенный с деталью,
надевается на точно обработанный
палец / тем отверстием, которое со-
ответствует обрабатываемому отвер-
стию детали. Палец 1 впрессован в
планщайбу, навинченную на шпин-
дель токарного станка.
Сверление и растачивание выпол-
няются инструментами, закрепленны-
ми в задней бабке станка. Просвер-
лив одно отверстие, освобождают при-
хваты и, не развинчивая крышек 4 и
5, надевают шаблон 2 на палец 1
следующим отверстием.
При сверлении описанным мето-
Фиг. 231. Схема устройства
для сверления при помощи
установочных шаблонов.
дом достигается высокая степень точ-
ности расположения отверстий. Это
обусловливается следующим: 1) при
сверлении на токарном станке ось
отверстия совпадает с осью шпинделя; 2) точное выполнение
диаметров отверстий в шаблоне 2 и диаметра пальца 1 дает
возможность весьма точно центрировать относительно оси шпин-
деля то отверстие, которым шаблон надевается на палец; 3) от-
верстия в шаблоне 2 расположены одно относительно другого
весьма точно и ось каждого отверстия детали точно совпадает
с осью соответствующего отверстия шаблона.
chipmaker.ru
ГЛАВА ШЕСТАЯ
ХОЛОДНАЯ ШТАМПОВКА
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Значение холодной штамповки в приборостроении непрерыв-
но повышается и область ее применения расширяется.
По характеру обрабатываемого материала различают штам-
повку из листового материала, обычно называемую просто
штамповкой, и штамповку из пруткового материала, нося-
щую название холодной высадки.
Операции холодной штамповки можно разделить на две
группы:
1) разделительные операции, посредством которых одна
часть материала полностью или частично отделяется от другой;
к разделительным операциям относятся отрезка, вырубка, про-
бивка, надрезка, обрезка, зачистка и калибровка;
2) формоизменяющие операции, посредством которых пло-
ская или пространственная заготовка превращается в простран-
ственную деталь заданной формы и размеров; к формоизменяю-
щим операциям относятся гибка, отбортовка, вытяжка, чеканка,
объемная штамповка и др.
Для сокращения технологического цикла, повышения точ-
ности штампуемых деталей и увеличения производительности
отдельные операции штамповки объединяют, т. е. выполняют их
одновременно в одном штампе. Такое объединение технологи-
чески различных операций штамповки называется комбини-
рованной штамповкой.
Основными достоинствами холодной штамповки ЯВЛЯЮТСЯ:
1) большая производительность; 2) отсутствие необходимости
в рабочих высокой квалификации (кроме наладчиков); 3) бла-
гоприятные условия для автоматизации процесса; 4) относитель-
но постоянная точность отштампованных деталей.
По сравнению с механической обработкой резанием при хо-
лодной штамповке сокращается число операций, а следователь-
но, технологический цикл производства, и в большинстве слу-
чаев—расход материала.
2. Отрезка
297
Факторами, ограничивающими применение штамповки, яв-
ляются:
1) высокая стоимость штампов;
2) трудность, а в ряде случаев и невозможность получения
толстостенных пространственных деталей.
В соответствии с общим содержанием курса в данной главе
приведены только основные сведения о применении различных
операций штамповки, о точности обработки и технологических
требованиях, предъявляемых к конструкции штампуемых дета-
лей.
2. ОТРЕЗКА
Крупные по размерам заготовки (а иногда и готовые детали)
отрезают на ножницах, а мелкие заготовки ((или детали) и в
виде исключения полосы — в штампах на прессах.
А. Отрезка на ножницах
Заготовки, отрезаемые на ножницах, можно разделить в за-
висимости от их конфигурации в основном на два вида:
1) заготовки с контурами, очерченными прямыми линиями;
2) заготовки с контурами, очерченными кривыми линиями
или кривыми и прямыми.
Заготовки первого вида в форме простых геометрических
фигур — прямоугольника, квадрата, треугольника, трапеции
и т. д.— отрезаются на ручных рычажных ножницах (балан-
сирных) и на приводных гильотинных или дисковых ножницах
с прямо поставленными ножами.
Заготовки второго вида отрезаются на дисковых ножницах
с наклонно поставленными ножами и на вибрационных ножни-
цах.
В тех случаях, когда отделение одной части материала от
другой (на ножницах) происходит по замкнутому контуру, опе-
рация получает название вырезки.
Отрезка заготовок с контурами, очерченными прямыми линиями
В мелкосерийном производстве заготовки с прямолинейными
контурами из материалов толщиной не более 2 мм и шириной
до 450 мм отрезают по упору на ручных рычажных ножницах,
а заготовки шириной более 450 мм —- по разметке. Точность
отрезки по упору соответствует 7-му классу, а по разметке —
9-му.
В виде исключения иногда в случае значительного радиуса
кривизны на ручных рычажных ножницах отрезают по разметке
заготовки, очерченные кривыми линиями.
Узкие и длинные заготовки при отрезке получают искривле-
ние и нуждаются в правке.
' chipmaker.ru
298
Гл. VI. Холодная штамповка
В серийном и массовом производстве для отрезки приме-
няют приводные гильотинные и дисковые ножницы. Отрезка
Фиг. 232. Схема отрезки различных заготовок (деталей)
на гильотинных ножницах:
а—по заднему упору; б—по переднему упору; в—по заднему и боко-
вому упорам; г~опо заднему упору я угольникам; г—е по угольникам;
7—задний упор; 2—передний упор; 3—упоры-угольники.
на гильотинных ножницах выполняется по заднему, переднему
и боковому упорам и по упорам-утольникам.
По заднему упору (фиг.
Таблица ;>
Толщина материала мм Максимальная ширина В, мм
Менее 0,5 250
0,5-0,8 300
0,8-1,0 350
1,0-1,5 450
1,5-2,0 550
Более 2,0 700
232,а) отрезают заготовки (де-
тали) с параллельными сторо-
нами при условии, если размер
В не превышает значений, дан-
ных в табл. 5.
Если значения' В превы-
шают приведенные в табл. 5,
материал будет провисать, что
может отразиться на точности
отрезки.
По переднему упору (фиг.
232,6) отрезают такие же за-
готовки (детали), что и по
заднему упору, но с размера-
ми В большими, чем приве-
денные выше.
2. Отрезка
299
Заготовки (детали), стороны которых расположены под угла-
ми больше или меньше 90°, отрезают по заднему упору и уголь-
никам {фиг. 232,в, д) или по угольникам (фиг. 232,г, е).
Фиг. 233. Схема отрезки заготовок со скошенной кромкой:
1—нижний нож; 2—верхний нож; 3— упор; 4 —подставка; 5—стол.
Если на заготовке (детали) необходимо получить кромку,
скошенную под углом В, материал следует расположить так,
как показано на фиг. 233.
При таком расположении материала относительно ножей
поверхность среза (кромка) на заготовке (детали) искажается.
Для ориентировочной оценки величины искажения С можно
пользоваться эмпирической фор-
мулой
С==»0,05я У 3 + 6 , (6 — 1 )
где С — высота искаженного уча-
стка в, мм;
а — толщина разрезаемого
материала в мм;
2 — угол скоса боковой по-
верхности заготовки
(детали) в градусах;
8 —• относительное удлине-
ние разрезаемого мате-
риала в процентах.
При отрезке на гильотинных
ножницах, вследствие наклонно-
Фиг. 234. Изгиб и скручивание
заготовки при отрезке на гильо-
тинных ножницах.
го расположения верхнего ножа,
происходит изгиб и скручивание отрезаемой заготовки (фиг. 234),
определяемое ориентировочно из следующих эмпирических вы-
ражений:
(6-2)
(6-3)
chipmaker.ru
300
Гл. VI. Холодная штамповка
где N — величина изгиба отрезаемой заготовки в мм;
'I — угол наклона верхнего ножа в градусах;
L— длина заготовки в мм;
8 — относительное удлинение отрезаемого материала в про-
центах;
а — толщина материала в мм;
В — ширина заготовки в мм;
а — угол скручивания отрезаемой заготовки в градусах.
Точность отрезки на гильотинных ножницах соответствует
данным, приведенным в табл. 6.
_______________ Таблица 6*
Толщина заготовки мм Точность отрезки на приводных гильотинных ножницах, мм
Ширина отрезаемой заготовки, мм
30 40 50 75 100 125 150 200
0,5 ±0,2 ±0,2 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,5
0,5—1,0 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,4 +0,5
1,0-2,0 ±0,3 ±0,3 +0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±0,5
2,0—3,0 ±0,3 ±0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±0,5 ±0,5
3,0-4,0 — ±0,4 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±0,5 ±0,6 +0,6
4,0-5,0 — — ±0,6 ±0,6 ±0,8 ±0,8 ±1,0 ±1,0
5,0—7,0 — — — ±0,8 i 1 >0 ±1,0 ±1,4 ±1,4
Примечания. 1. Непараллельность сторон не должна вы-
ходить за пределы допусков.
2. Для обычной точности отрезки данные таблицы следует увели-
чить на 25 %.
Кроме гильотинных ножниц, для отрезки полос применяют
дисковые ножницы с прямо поставленными ножами: в серийном
производстве — однороликовые, а в массовом — многоролико-
вые.
Точность отрезки на дисковых ножницах с прямо поставлен-
ными ножами соответствует 7-му классу.
Полосы, отрезаемые на дисковых ножницах, получают ис-
кривление и нуждаются в правке; кроме того, на полосах оста-
ются заусенцы, которые приходится удалять вручную специаль-
ными скребками.
* По данным Б. П. Звороно.
2. Отрезка 301
Отрезка (вырезка) заготовок с контурами, очерченными
кривыми линиями или кривыми и прямыми
Отрезка (вырезка) заготовок с контурами, очерченными кри-
выми линиями или кривыми и прямыми, выполняется на диско-
вых ножницах с наклонно поставленными ножами. Точность
отрезки (вырезки) на этих ножницах соответствует 8-му и 9-му
классам. Эти ножницы могут быть также использованы для
обрезки крупных деталей после вытяжки с целью удаления
неровного края.
Наименьший радиус кривизны, который может быть получен
при отрезке (вырезке), зависит от диаметра ножей и составляет
от 0,4 до 0,7 диаметра ножа.
Отрезка (вырезка) заготовок с малыми радиусами кривизны
(7?<12 мм) и вырезка отверстий без предварительного сверле-
ния при условии, что толщина материала не превышает 3 мм,
выполняется по разметке на вибрационных ножницах.
После отрезки требуется ручная обработка (опиливание) для
удаления заусенцев и подсечек по контуру.
.Точность отрезки (вырезки) на вибрационных ножницах
соответствует 9-му классу.
Б. Отрезка в штампах на прессах
Отрезка заготовок (деталей) из листового материала
Отрезка в штампах на прессах может выполняться без пе-
ремычек между отрезаемыми заготовками (деталями) и с пере-
мычками по части контура заготовки {детали). Отрезка без
перемычек применяется для заготовок с контурами, очерчен-
ными прямыми линиями, при условии, если допускаются де-
фекты по контуру (зарубки, усики), а допуски на размеры со-
ответствуют 8-му и 9-му классам точности.
На фиг. 235 приведено несколько схем отрезки без перемы-
чек. Отрезка в этом случае производится на универсальном от-
резном штампе с ножами, расположенными под углом 90° друг
к другу и повернутыми на угол 45° относительно вертикальной
оси штампа.
На первой схеме (фиг. 235,а) показан способ отрезки пря-
моугольных заготовок непосредственно от листа; сначала отре-
зают заготовки (детали) по первому ряду, затем по второму
и т. д.
На второй, третьей и четвертой схемах (фиг. 235,6, в, г)
показаны способы отрезки от полосы заготовок (деталей),
имеющих форму треугольников, трапеций и других геометри-
ческих фигур. Особенностью данного способа является полу-
чение двух заготовок (деталей) за один ход пресса.
chipmaker.ru
302 Гл. VI. Холодная штамповка
Заготовки, ширина которых равна ширине полосы, а часть
контура очерчена кривыми линиями, получаются путем вьируб-
Фиг. 235. Схема отрезки без перемычек между заготовками
в универсальном отрезном штампе на прессе:
а—отрезка прямоугольных заготовок от листа; /?—отрезка треугольника от
полосы; в—отрезка треугольников от полосы; г—отрезка трапеции от полосы.
ки части материала (перемычки) фасонным пуансоном
(фиг. 236,а — г).
Фиг. 236. Типы заготовок, получаемых вырубкой
перемычки.
При толщине материала до 1,0 мм минимальная ширина пе-
ремычки /С принимается равной 3 мм, а при толщине материала
более 1,0 мм минимальная ширина перемычки Д’ составляет
от 2 до 4 толщин разрезаемого материала.
2. Отрезка
303
Фиг. 237. Схемы безотходной отрезки
заготовок от сортового проката:
1—нижний неподвижный нож; 2—верхний
ПОДВИЖНЫЙ нож.
Фиг. 238. Схемы отрезки с отходом заготовок
из сортового проката.
chipmaker.ru
304 Гл. VI. Холодная штамповка
Отрезка заготовок (деталей) из сортового проката
Заготовки из сортового проката, у которых допуск по длине
соответствует 9-му классу точности и по поверхности среза
допускается косина и завалы кромок, отрезают без отхода на
штампах. На фиг. 237 приведено несколько типовых схем без-
отходной отрезки заготовок из сортового проката. Для получе-
ния поверхности среза с минимальными завалами кромок и
уменьшения усилий резания главные оси сечения отрезаемого
профиля в плоскости ножей необходимо располагать под углом
(обычно 45°) к направлению движения подвижного ножа.
Заготовки из сортового проката, у которых допуски по дли-
не соответствуют 7—8-му классам точности и к которым предъ-
являются повышенные требования в отношении чистоты поверх-
ности среза, получаются путем вырубки части материала между
заготовками. В этом случае ширина В удаляемого материала
(отхода) составляет от 1,5 до 2 толщин (по сечению) разрезае-
мого профиля.
На фиг. 238 изображены формы режущих кромок ножей
штампа для отрезки с отходом наиболее часто встречающихся
в приборостроении профилей. Нижний нож 1 имеет очертание,
соответствующее контуру отрезаемого профиля, а верхнему но-
жу 2 придается форма, которая должна обеспечивать посте-
пенность процесса отрезки.
3. ВЫРУБКА И ПРОБИВКА
А. Вырубка
При вырубке происходит отделение детали от исходного
материала по замкнутому контуру. Вырубкой получают плоские
детали и заготовки различных форм и размеров.
Фиг. 239. Размеры вырубаемых деталей.
Практикой установлено, что ширина детали или ее участков
В (заготовки) или высота выступов h на детали (фиг. 239)
должна быть больше 1,5 толщин а штампуемого материала.
Вырубка осуществляется при помощи штампов на эксцентри-
ковых и кривошипных прессах простого действия. При выборе
3. Вырубка и пробивка
305
штампов для вырубки необходимо исходить из количества, раз-
меров и конфигурации подлежащих изготовлению деталей.
При мелкосерийном производстве небольших деталей с
плавным контуром и толщиной штампуемого материала до
1,0 мм (для стали)' и до 1,5 мм (для цветных металлов) следует
применять так называемые вафельные штампы. Если же тол-
щина штампуемого материала превышает приведенные значе-
ния, вырубку выполняют в штампах со свободным пуансоном,
либо по шаблону или по разметке на просечных штампах.
После вырубки на вафельных штампах и особенно на про-
сечных прессах по шаблону или по разметке необходимо опи-
лить детали (заготовки) для удаления заусенцев и неровностей
по контуру.
При серийном производстве (выпуск до 25 000 деталей) не-
больших деталей любого контура из материала толщиной ме-
нее 3,0 Мм следует применять пластинчатые штампы.
Наконец при серийном производстве деталей из материала
толщиной более 3 мм и при массовом производстве деталей из
материала любой толщины следует применять обычные или, как
их чаще называют, инструментальные штампы. При этом, как
правило, рекомендуются штампы с направляющими колонками.
Б. Раскрой материала
В ряде случаев, стоимость материала составляет от 60 до
75'% общей себестоимости штампованных деталей, поэтому ра-
циональное использование материала и его экономия, особенно
в серийном и массовом производствах, являются весьма акту-
альной задачей.
Экономия материала достигается путем наивыгоднейшего
расположения вырубаемых деталей в полосе, а полос — в листе
или, как принято говорить, наивыгоднейшего «раскроя материа-
ла». Последний должен соответствовать конфигурации вырубае-
мых деталей и давать наименьший отход материала. Раскрой
материала оказывает влияние на точность и качество штампуе-
мых деталей.
Различают 'Следующие виды раскроя материала:
а) по способу вырубки раскрой бывает с перемычками
(фиг. 240,а) и без перемычек (фиг. 240,6);
б) по способу расположения вырубаемых деталей на полосе
раскрой бывает прямой, наклонный, встречный, многорядный
и комбинированный (фиг. 241).
Для деталей, очерченных кривыми линиями или кривыми и
прямыми, независимо от допусков на размеры и требований к
чистоте поверхности среза, а также для деталей, очерченных
прямыми линиями, но с допусками по 5—7-му классам точ-
ности, применяют раскрой с перемычками.
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка _________________
306
Фиг. 240. Раскрой материала по способу
вырубки:
а—раскрой с перемычками; б—раскрой бе$ перемычек.
а
S
Фиг. 241. Раскрой материала по способу
расположения вырубаемых деталей:
а—прямой; б и «—наклонный; г и д—встречный; е и ж—многорядный;
з и zz— комбинированный; к—с перемычкой между деталями; с пе-
ремычкой между деталью и краем^полосы.
3. Вырубка и пробивка
307
Для деталей, очерченных прямыми линиями, с допусками
по 8—9-му классам точности и пониженными требованиями к
поверхности среза, применяют раскрой без перемычек.
Ширина k перемычки (фиг. 241) между вырубаемыми де-
талями и kr — между краем полосы и вырубаемыми деталями
зависит от:
а) конфигурации детали — чем сложнее контур детали, тем
больше ширина k перемычки;
б) размеров детали — с увеличением размеров вырубаемой
детали ширина k перемычки увеличивается;
в) толщины штампуемого ма-
териала — с увеличением тол-
щины материала абсолютная
ширина k перемычки увеличи-
вается;
г) механических свойств ма-
териала — с увеличением пласти-
ческих свойств материала шири-
на k перемычки увеличивается;
д) способа подачи и фиксиро-
вания подаваемой полосы.
Данные о ширине перемычек
по материалам ряда отечествен-
ных приборостроительных заво-
Фиг. 242. Раскрой листа:
а—поперечный; ^—продольный.
дов приведены в табл. 7.
Раскрой полосы по способу расположения вырубаемых де-
талей зависит от конфигурации и размеров деталей, а также
от масштаба производства.
Показателем, характеризующим раскрой материала, являет-
ся коэффициент использования материала, представляющий со-
бой отношение площади вырубаемых деталей к площади за-
готовки (полосы):
у; =—100, (6—4)
где т) — коэффициент использования материала в, %;
п — число деталей в полосе;
F — площадь вырубаемой детали в мм2;
В — ширина полосы в мм;
L — длина полосы в мм.
Все сказанное относилось к решению задачи наивыгодней-
шего расположения вырубаемых деталей в полосе.
Раскрой листа на полосы нужно проектировать с таким рас-
четом, чтобы от каждого листа оставалось возможно меньше
отходов. Лист может быть раскроен: а) в продольном направле-
нии (фиг. 242,о) и б) в поперечном направлении (фиг. 242,6).
Определив коэффициенты использования материала для обоих
chipmaker.ru
308
Гл. VI. Холодная штамповка
Таблица 7
Ширина перемычек при вырубке между вырубаемыми де^лями
и между краем полосы и вырубаемой деталью, мм
Толщина материала а, мм Длина стороны / (или диаметр) вырубаемой детали, мм
10 10-50 50-100 100—150 150-250
0,5 К 1,5 2,0 3,0 3.5 4,0
Кт 1,8 2,4 3,6 4,0 4,6
1,0 к 1,0 1,75 2,0 2.5 3,0
Кт 1,2 2,0 2,4 3,0 3,6
1,5 К 1.5 2,0 2,5 3,0 3,5
Кт 1,8 2,4 3,0 Тб То
2,0 К 2,0 2,5 3.0 3,5 4,0
Кт 2,4 3,0 3,6 4,0 4,6
2,5 К 2,0 3,0 35 4.0 4.5
Кт 2,4 злГ 4,0 4,6 5,2
3,0 К 2,4 3,5 4.0 4,5 5.0
Кт 2,4 4,0 4,6 5,2 6,0
Примечания. I. Приведенные значения ширины перемычек
соответствуют вырубке деталей m стали на инструментальных штам-
пах при ручной подаче материала.
2. Для твердой стали шчриау перемычки брать с коэффициентом
1,24-1,<; этот же коэффициент берется при вырубке с поворотом
полосы.
3. Для волокнистых материалов (кожа, картон, бумага и др.)
ширину перемычки брать с коэффициентом 1,54-2,0.
4. При вырубке с ав । ома гическэй подачей материала посред-
ством валиковых ити клещевых устройств пирану перемычки брать
с коэффициентом 0,8 —0,9.
5 Если вырубка производится на упрощенных (вафельных)
штампах, ширина перемычек между краем полосы и деталями долж-
на быть одинаковой и принимается 5 мм для материала толщиной
до 2 мм и 6 мм—для материала толщиной более 2 мм.
3. Вырубка и пробивка
309
случаев и сравнив полученные результаты, можно определить
выгодность того или иного варианта раскроя листа с точки зре-
ния экономии металла. При этом необходимо учитывать, что
продольный раскрой выгоднее в отношении производительности
при вырубке и отрезке.
Технолог не должен ограничиваться выбором вида раскроя
полосы и листа. В условиях массового производства, особенно
при вырубке деталей из цветных металлов^ необходимо также
решить задачу рационального использования отходов.
В. Пробивка
Пробивкой получают различные по форме и размерам от-
верстия в плоских и пространственных деталях (заготовках).
Размеры отверстий, которые могут быть получены пробив-
кой, зависят от их формы и механических свойств Штампуемого
материала. Для деталей из мягкой стали и латуни "Толщиной
более 1,0 мм при пробивке в, инструментальных штампах пуан-
соном с плоской рабочей поверхностью можно рекомендовать
следующие соотношения (табл. 8).
Таблица S
Форма отверстия Круг Квадрат Прямо- угольник Прямоугольник с закругленны- ми по окруж- ности концами
Эскиз отверстия Л 4-. - (2 4 - -Ч- t
Минималь-
но допусти-
мый размер
пробиваемо-
го отвер-
стия
s>0,9 а
6>0,6 а
Если в отверстии имеются уступы (фиг. 243), они могут быть
получены при условии, что их высота h и ширина b больше
толщины штампуемого материала а, т. е. h^a и Ь^а. При
меньших значениях величин h и Ь получение уступов пробивкой
невозможно.
Гл. VI. Холодная штамповка
chipmaker.ru
310
Расстояния
краями детали
между пробиваемыми отверстиями и между
(заготовки) и отверстиями (фиг. 244) зависят
Фиг. 243. Отверстие с уступами.
от формы контура детали и формы отверстия и толщины штам-
пуемого материала и должны быть такими, чтобы исключить
возможность разрыва перемычки С. На фиг. 244 приведены
Фиг. 244. Расстояния между отверстиями и между
краем детали и отверстиями.
различные контуры деталей и отверстия с указанием мини-
мально допустимых величин перемычки С.
Изложенное относилось как к плоским, так и к простран-
ственным деталям, однако в последних необходимо учитывать
также расстояние от отверстия до вертикальной стенки.
3. Вырубка и пробивка
311
На фиг. 245 даны контуры деталей с указанием минимально
допустимых расстояний между отверстиями и вертикальной
стенкой детали.
Если в детали имеются два или более отверстий, то одно-
временная пробивка их возможна только в том случае, если
Фиг. 245. Расстояние между отверстиями и вер-
тикальной стенкой в пространственных деталях.
расстояние между кромками отверстий будет превышать вели-
чины, приведенные в табл. 9.
Таблица 9
Толщина материала мм 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0
Расстояние между кромками отверстий мм 2,0 3,0 3,5 4,5 5,0 5,0 6,0 6,0
При пробивке отверстий для обеспечения заданной точности
в отношении размеров, формы отверстий и их взаимного рас-
положения необходимо руководствоваться следующим:
312
Гл. VI. Холодная штамповка
1) в деталях, получаемых вытяжкой или рельефной штам-
повкой, необходимо пробивать отверстия после вытяжки или
рельефной штамповки;
2) в деталях, получаемых гибкой, необходимо пробивать от-
верстия на загибаемых участках после гибки, а на незагибае-
мых участках — до гибки. Исключение составляют детали, не
требующие точного изготовления, в которых отверстия проби-
ваются до гибки.
Г. Качество и точность при вырубке и пробивке
При вырубке и пробивке по поверхности среза материал
упрочняется, в результате чего изменяются его механические и
физические свойства.
Упрочнение поверхностного слоя вызывает в ряде случаев
необходимость дополнительных операций; так, например, детали
из электротехнической стали следует отжигать для понижения
магнитных потерь, заготовки для зубчатых колес — обтачивать
по диаметру и т. д.
Качество поверхности среза, глубина упрочненного (накле-
панного) слоя, а вместе с этим и стойкость штампов зависят от
зазора между пуансоном и матрицей (табл. 10).
Таблица 10
Зазоры между пуансоном и матрицей при вырубке и пробивке
Материал Величина зазора в % от толщины штампуемого материала
минимальная ^min максимальная ^тах
Алюминий 3 8
Медь, латунь отожженная, мягкая сталь 5 12
Дуралюмин твердый, латунь нак- лепанная, сталь средней твердо- сти 6 14
Твердая сталь 7 16
Фибра, текстолит, пертинакс щиной до 4 мм тол- 2,5 6
То же толщиной более 4 мм 2 5
Картон, бумага, кожа, асбест 1.5 3
Слюда 5 9
3. Вырубка и пробивка
313
Если зазор больше zmax, приведенного в табл. 10, полу-
чается изгиб вырубаемой детали и значительная конусность по
поверхности среза. Если же зазор меньше zmin, на поверхности
среза образуется слоистость, а по верхней кромке детали —
заусенец с неровным зубчатым краем. При недостаточных за-
зорах стойкость штампов резко падает.
Необходимый зазор между пуансоном и матрицей обеспечи-
вается:
а) при вырубке деталей — уменьшением размеров пуансона;
б) при пробивке отверстий —• увеличением размеров мат-
рицы.
Точность при вырубке и пробивке зависит от .ряда факторов,
из которых основными являются:
а) точность изготовления рабочих, фиксирующих и направ-
ляющих деталей штампа и степень их износа;
б) размеры вырубаемой детали или пробиваемого отверстия,
сложность их конфигурации и толщина материала;
в) точность базировки заготовки при пробивке и отрезке
(вырубке по части контура);
г) зазор между пуансоном и матрицей и равномерность его
распределения;
д) тип штампа и его конструктивные особенности (с направ-
лением или без направления, наличие делительных устройств
и т. д.);
е) упругие деформации детали при вырубке или пробивке;
ж) плоскостность (отсутствие вогнутостей или выпуклостей)
полосы при вырубке или детали (заготовки) при пробивке;
з) состояние пресса и упругие деформации станины при на-
грузке.
С учетом указанных факторов на основе опыта отечественных
заводов 1 составлены таблица точности деталей, получаемых при
вырубке и пробивке в инструментальных штампах (табл. 11),
и таблица несоюсности отверстий относительно контура при про-
бивке (табл. 12).
Табл. 11 позволяет определить возможность получения за-
данных на детали допусков путем обычной вырубки, пробивки
пли отрезки. Если это невозможно, следует создать новый по-
рядок обработки, при котором вырубка, пробивка или отрезка
явятся операциями подготовительными, а для получения окон-
чательных размеров детали необходимо будет применить за-
чистку, калибровку или обработку резанием.
Табл. 12 содержит значения несоосности отверстий относи-
тельно контура. При более жестком допуске на несоосность сле-
1 Клейман Г. М., Допуски на холодноштампуемые детали, Оборон-
гиз, 1946. 1
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка
314
дует отказаться от раздельного выполнения вырубки и пробивки
и применить комбинированный штамп.
При составлении табл. 11 были приняты четыре группы точ-
ности изготовления рабочих деталей штампа (пуансонов и мат-
риц):
1-я группа — рабочие детали штампа, изготовленные по 2-му
классу точности;
2-я группа —• рабочие детали штампа, изготовленные по 3-му
классу точности;
3-я группа — рабочие детали штампа, изготовленные по 4-му
классу точности;
4-я группа—рабочие детали штампа, изготовленные по 5-му
классу точности.
Данные обеих таблиц выведены с учетом стойкости штампов
(пуансона и матрицы); последняя принята:
для металла толщиной до 2 мм 103 000 штампоударов
» „ „ от 2 до 5 „ 50 000
„ „ „ более 5 „ 15 000
Порядок пользования таблицами иллюстрируем примерами.
Пример 1. Определить, с какой точностью можно получить диск диа-
метром 115 мм, толщиной 1,5 мм вырубкой на инструментальном штампе.
Согласно данным табл. 11, при изготовлении штампа по 1-й группе
точности детали могут быть обработаны с допуском 0,26 мм; при изготов-
лении штампа по 2-й группе точности допуск на обработку деталей соста-
вляет 0,29 мм; 3-й группе точности изготовления штампа соответствует
допуск 0,45 мм и 4-й группе точности—допуск 0,68 мм.
Пример 2. Можно ли обычной вырубкой получить деталь диаметром
125 мм и толщиной 2,3 мм с допуском 0,15 мм.
Из табл. 11 следует, что такую деталь невозможно получить обычной
вырубкой без последующей зачистки или механической обработки резанием.
4. НАДРЕЗКА, ОБРЕЗКА И ПРОСЕЧКА
Прочие операции, относящиеся к группе разделительных,
мало отличаются от отрезки, вырубки и пробивки. Их особен-
Фиг. 246. Детали с языч-
ками, полученными над-
резкой.
металла.
ности обусловливаются назначением и
характером выполняемой работы.
Для получения в штампованных де-
талях различных язычков, упоров —
лапок и т. п. (фиг. 246) применяется
надрезка, при которой резание проис-
ходит только по части контура, что до-
стигается соответствующей заточкой
пуансона. Надрезка сопровождается изгибом надрезаемой части
Подбирая угол скоса пуансона, можно получить не только
изгиб надрезанной части на угол до 90°, но и придать детали
4. Надрезка, обрезка и просечка
315
формы, показанные на фиг. 247. Для первых трех типов дета-
лей степень наклона рабочей плоскости пуансонов определяется
экспериментально. Для деталей четвертого типа при надрезке
и гибке по радиусу необходимо сохранять неравенство
—- 100<8,
е
(6-5)
где Zx— развернутая длина по сечению в мм;
е — расстояние между точками b и с в мм;
8 — относительное удлинение в процентах.
Фиг. 247. Детали, полученные надрезкой.
Для удаления излишков материала или неровных краев по-
сле вытяжки, рельефной штамповки, штамповки истечением и
объемной штамповки производится обрезка.
Крупные заготовки в мелкосерийном производстве обрезают
на дисковых ножницах с наклонно поставленными ножами.
Мелкие заготовки, представляющие собой тела вращения
(без фланцев), независимо от толщины стенок в мелкосерийном
производстве и при толщине стенок более 1,5 мм в серийном
и массовом производствах, обрезают на токарных или револь-;
верных станках. Заготовки с фланцем любой толщины и формы,
заготовки любой формы без фланца, но с толщиной стенок ме-
нее 1,5 мм в серийном и массовом производствах обрезают в
штампах. Точность обрезки соответствует 7—9-му классам точ-
ности.
Для получения плоских деталей с отверстиями и без отвер-
стий из листовых неметаллических материалов (бумага, кар-
тон, кожа, прессшпан и т. д.) применяют просечку. В отличие
от вырубки и пробивки при просечке отсутствуют сопряженные
режущие кромки, т. е. есть пуансон, но нет матрицы.
chipmaker.ru
Несоосность отверстий относительно контура при пробивке в штампах
№ по пор. Тип штампа Толщина гматериала мм 1-я группа 2-я группа 3-я гру
Диаметр детали, мм Диаметр детали, мм Диаметр дет
до 50 50-120 120—260 260—360 360 - 500 до 50 50—120 120—260 260—360 360-500 до 50 50-120 120 — 2(
1 Комбинированный штамп совме- До 1 +0,07 0,10 0 12 0,14 0,17 0,12 0,18 0,24 0,28 ' 0,35 *
щенного действия -0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 — — .—
От 1 до 3 +0,08 0,12 0,14 0,16 0,20 0,13 0,20 0,27 0,32 0,40 0,39 0,51 0,69
—0,03 0,04 0,04 0,06 0,08 0,06 0,06 0,09 0,12 0,15 0,04 0,06 0,09
„3 „5 — — — — — — — — — 1 — + 0,41 0,54 0,73
— — — — — — - • — — — —0,06 0,09 0,13
2 Комбинированный штамп после- До 2 +0,19 0,230 0,29 0,27 0,34 0,42 0,62 0,75 1,05
довательного действия —0,14 0,160 0,20 —. — 0,17 0,20 0,24 ~— .— 0,29 0,36 0,45
От 2 до 5 — — — —. —0,32 0,39 0,47 .— — 0,72 0,85 1,15
—. — 1 — — — -0,22 0,25 0,29 — — 0,39 0,46 0,55
„5 „10 — — — — — -0,37 0,44 0,52 —- —. —. — —
— — — — — -0,27 0,30 0,34 — — — — —
3 В двух штампах простого дей- До 1 +0,25 0,37 0,50 0,55 0,60 0,30 0,45 0,60 0,65 0,75 0,55 0,75 1,00
ствия —0,2 0,30 0,40 0,45 0,50 0,2 0,30 0,40 0,45 0,50 0 20 0,30 0,40
От 1 до 3 4-0,35 0,47 0.60 0,70 0,85 0,40 0,55 0,70 0,80 1,00 0,60 0,30 1,10
-0 25 0,40 0,50 0,60 0,70 0,25 0,40 0,50 0,60 0,70 0,25 0,40 1,50
„ 3 . 5 — — -—. — ! Z + 0,50 0,80 1,00 1,20 1,50 0,75 0,05 1,40
—- — .—. — —0,40 0,60 0,80 1,00 1,25 0,40 0,60 0,80
. 5 „ 10 — — — — — +0,60 0,85 1,20 1,45 1,75 0,85 1,20 1,60
i 1 — — — — — —0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 0,50 0,75 1,00
Примечание. При изготовлении большого количества деталей (более 10 000 на одном штампе для деталей диаметром до 8 мм и 5000 для деталей диаметром более 3 л
сти штампа. Тогда к цифрам со знаком плюс необходимо добавить следующие величины:
для листа толщиной до 1 мм 0,15
„ „ „ от 1 до 3 мм 0,35
, 3 „ 5 „ 0,50
„ „ , более 5 мм 0,75
chipmaker.ru
Несоосность отверстий относительно контура при пробивке в штампах
Таблица 12
1-я группа 2-я группа 3-я группа 4-я группа
Диаметр детали, мм Диаметр детали, мм Диаметр детали мм Диаметр детали, мм
до 50 50-120 120—260 260 -360 360-500 до 50 50-120 120-260 260—360 360-500 до 50 50-120 120-260 260- 360 360-500 до 50 50-120 120-260 260—360 360—500
+0,07 0,10 0,12 1 0,14 0,17 0,12 0,18 0,24 0,28 ' 0,35
—0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 —. — — — — — — — — —
+0,08 0,12 0,14 0,16 0,20 0,13 0,20 0,27 0,32 0,40 0,39 0,51 0,69 0,83 0,90 — — — — —
—0,03 0,04 0,04 0,06 0,08 0,06 0,06 0,09 0,12 0,15 0,04 0,06 0,09 0,12 0,15 —. — — — —
— — — — — — — — — —. +0,41 0,54 0,73 0,88 0,95 — — — -— —
—- — — — — — — — —0,06 0,09 0,13 0,18 0,20 — — — — ~—
+0,19 0,230 0,29 0,27 0,34 0,42 — 0,62 0,75 1,05 —
—0,14 0,160 0,20 — — 0,17 0,20 0,24 — — 0,29 0,36 0,45 .— — — — — — —
) — — — — —0,32 0,39 0,47 — —- 0,72 0,85 1,15 — — — — — — —
—- — — — — —0,22 0,25 0,29 — — 0,39 0,46 0,55 — — — — —• — —
) — — — — — -0,37 0,44 0,52 — — — — — — — — — — — —
- — — — — —0,27 0,30 0,34 —~ — — — — — — — —
+ 0,25 0,37 0,50 0,55 0,60 0,30 0,45 0,60 0,65 0,75 0,55 0,75 1,00 1,15 1,25 0,70 1,10 1,40 1,60 1,70
—0,2 0,30 0,40 0,45 0,50 0,2 0,30 0,40 0,45 0,50 0,20 0,30 0,40 0,45 0,50 0,20 0,30 0,40 0,45 0,50
+0,35 0,47 0,60 0,70 0,85 0,40 0,55 0,70 0,80 1,00 0,60 0,30 1,10 1,30 1,45 0,75 1,20 1 50 1,75 1,90
-0 25 0,40 0,50 0,60 0,70 0,25 0,40 0,50 0,60 0,70 0,25 0,40 1,50 0,60 0,70 0,25 0,40 0,50 0,60 0,70
.—. —- — — .—_ + 0,50 0,80 1,00 1,20 1,50 0,75 0,05 ' 1,40 1,70 2,00 0,90 1,40 1,80 2,15 2,45
—. .— — 1 — —0,40 0,60 0,80 1,00 1,25 0,40 0,60 0,80 1,00 1,25 0,40 0,60 0,80 1,00 1,25
— — —- —. —. +0,60 0,85 1,20 1,45 1,75 0,85 1,20 1,60 1,95 2,25 1,00 1,55 2,00 2,40 2.v0
— ! — — ' — — -0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 0,50 0,75 1,00 1,00 1,50
допуск на несоосность увеличится
за счет износа рабочей ча-
личества деталей (более 10 000 на одном штампе для деталей диаметром до 8 мм и 5000 для деталей диаметром более 3 мм)
имо добавить следующие величины:
chipmaker.ru Точность вырубки и пробивки в инструментальных штампах
Толщина 1- Я труп п а 2- я труп п а 3- я труп п а
материала Размеры детали, мм Размеры детали, мм Размеры детали, мм
мм до 50 50—80 80-120 120-18С 180—26С 260-361 360—501 до 50 50—80 80-120 120—180 180 - 260 260 -360 360-500 до 50 50-80 80-120 120—180 180-260 1
До 1 0,18 0,28 0,19 0,30 0,21 0,31 0,24 0,34 0,30 0,40 0,35 0,45 0,41 0,51 0,20 0,30 1 0,22 0,32 0,24 0,34 0,28 0,38 0,34 0,44 0,40 0,50 0,47 0,57 0,32 0,42 0,36 0,46 0,40 0,50 0,46 0,56 0,56 0,65
От 1 до 2 0,23 0,24 0,26 0,29 0,35 0,40 0,46 0,25 0,27 0,29 0,33 0,39 0,45 0,52 0,37 0,41 0,45 0,51 0 60
0,38 0,39 0,41 0,44 0,50 0,55 0,61 0,40 0,42 0,44 '0,48 0,54 0,60 0,67 0,52 0,56 0,60 0,66 0,76
От 2,0 до 3 0,33 0,34 0,36 0,39 0,45 0,50 0,56 0,35 0,37 0,39 0,43 0,49 0,55 0,62 0,47 0,51 0,55 0,61 0,70
0,53 0,54 0,56 0,59 0,65 0,70 0,76 0,55 0,57 0,59 0,63 0,69 0,75 0,82 0,67 0,71 0,75 0,81 0,90
От 3 до 5 0,45 0,47 0,49 0,53 0,59 0,65 0,72 0,57 0,61 0,65 0,71 0,80
0,85 0,87 0,89 0,93 0,99 1,05 1,12 0,97 1,01 1,05 1,И 1,20
От 5 до 10 — — — — — 0,60 1,40 0,63 1,42 0,64 1,44 0,68 1,48 0,74 1,54 0,80 1,60 0,87 1,67 0,72 1,52 0,76 1,56 0,80 1,60 0,86 .1,66 0,95 1,75
Примечание. Цифрами верхних рядов каждой графы следует пользоваться при вырубке или пробивке простых контуров, а цифрами нижних рядов—при вырубке или пробивке
chipmaker.ru
Точность вырубки и пробивки в инструментальных штампах
Таблица 11
2-я г руппа 3-я группа 4-я группа
Размеры детали, мм Размеры детали, мм Размеры детали, мм
50—80 80-120 120—180 180-260 260-360 360-500 до 50 50-80 80-120 120—180 180-260 260-360 360—500 до 50 50-80 80-120 120-180 180-260 260-360 360-500
- 0,22 0,32 0,24 0,34 0,28 0,38 0,34 0,44 0,40 0,50 0,47 0,57 0,32 0,42 0,36 0,46 0,40 0,50 0,46 0,56 0,56 0,65 0,64 0,74 0,73 — — — — — —
0,83
0,27 0,42 0,29 0,44 0,33 ‘.0,48 0,39 0,54 0,45 0,60 0,52 _0,37 0,52 0,41 0,45 0,51 0,60 0,69 0,78 0,54 _°,61_ 0,76* 0,68 0,77 0,88 0,90 1,05 1,16 1,31
0,67 0,56 0,60 0,66 0,76 0,84 0,93 0,69 0,88 0,08 1,20
0,37 0,57~ 0,39 0,59 0,43 0,63 0,49 0,69 0,55 0,75 0,62 0,82 0,47 0,67 0,51 0,71 0,55 0,75 0,61 0,81 0,70 0,90 0,79 0,99 0,83 1,08 0,64 0,84 о,71 0,91 0,87 0,98 0,87 1,07 1,00 1,00 1,15 1,35 1.25 1,46
0,47 0,87 0,49 0,89 0,53^ 0,93 0,59 0,99 0,65 1,05 0,72 1,12 0,57 0,97 0,61 1,01 0,65 1,05 0,71 1,11 0,80 0,89 0,98 0,74 1,14 0,81 Т,2Г 0,88 0,97 1,10 1,50 1,25 1,36
1,20 1,28 1,38 1,28 1,37 1,65 1,76
0,63 0,64 0,68 0,74 0,80 0,87 0,72 0,76 0,80 0,86 0,95 1,04 1,13 1,93 0,89 0,96 1,03 1,12 1,25 1,40 1,51
1,42 1,44 1,48 1,54 1,60 1,67 1,52 1,56 1,60 J.66 1,75 1,84 1,69 1,76 1,83 1,92 2,05 2,20 2,31
при вырубке или пробивке
простых контуров,
а цифрами нижних
рядов—при вырубке или пробивке сложных
контуров.
| chipmaker.ru
316 Гл. VI. Холодная штамповка
----------------------------------------------------------
Просечку можно выполнять двумя способами: а) с примене-
нием подкладочного материала (обычно фибры) и б) без при-
менения подкладочного материала.
При просечке без подкладочного материала необходимо
предварительно в заготовках пробивать по кондуктору отверстия
под фиксаторы и применять штампы с направляющими колон-
ками; в штампах же с подкладочным материалом этих опера-
ций не производят и просечку ведут в штампах без направле-
ния. В серийном производстве целесообразнее выполнять про-
сечку на подкладочном материале, а в массовом производстве —
в целях экономии подкладочного материала (фибры) — без та-
кового.
5. ЗАЧИСТКА (ЧИСТОВАЯ ВЫРУБКА) И КАЛИБРОВКА
А. Зачистка
Зачистка применяется в тех случаях, когда:
а) точность размеров штампуемых деталей соответствует
3—4-му классу;
б) предъявляются повышенные требования к чистоте поверх-
ности среза;
в) часть наружного контура детали является рабочей в ме-
ханизме;
г) наружный контур детали используется в качестве базы
для выполнения последующих операций.
Зачистка осуществляется в штампах на эксцентриковых,
кривошипных или вибрационных прессах.
Штампы для зачистки различаются конструкцией загрузоч-
ного устройства.
В отличие от вырубки процесс зачистки сопровождается сня-
тием стружки.
Существуют две схемы выполнения зачистки: обычная схе-
ма, при которой матрица имеет размеры зачищаемой детали, а
пуансон меньше матрицы на величину зазора, обычно не пре-
вышающего от 3 до 8 микрон, и схема зачистки пуансоном
«полнее» матрицы. Во втором случае матрица имеет размеры
зачищаемой детали, а пуансон — размеры заготовки, поступаю-
щей на зачистку. При зачистке по этой схеме пуансон не дохо-
дит до поверхности матрицы примерно на 0,2—0,3 мм. Деталь
проталкивается через матрицу следующей зачищаемой деталью.
Чистота поверхности среза, а следовательно, и точность за-
чистки зависит от ряда факторов, из которых основными яв-
ляются: а) величина припуска и б) качество' выполнения и со-
стояние режущих кромок пуансона и матрицы штампа.
Величину припуска на зачистку определяют по табл. 13.
5. Зачистка (чистовая вырубка) и калибровка
317
Таблица 13
Величина припуска на зачистку1
Толщина зачищаемой детали мм Мягкая сталь, латунь Сталь средней твердости Твердая сталь
припуск, мм припуск, мм припуск, мм
наиболь- ший наимень- ший наиболь- ший наимень- ший наиболь- ший наимень- ший
0,5-1,5 0,1 0,15 0,15 0,2 0,15 0,25
1,6-2,8 0,15 0,2 0,2 0,25 0,2 0,3
3,0-3,8 0,2 0,25 0,25 0,3 0,25 0,35
4-5,2 0,25 0,3 0,3 0,35 0,3 0,4
Примечания. 1. Наибольшая величина стружки, снимаемой
при зачистке, равна припуску на зачистк)' плюс половина зазора ме-
жду пуансоном и матрицей в штампе для вырубки заготовки.
2. При сложном контуре детали толщиной более 1 мы или в том
случае, если линейные размеры детали превышают 20 мм, припуск
на зачистку следует назначать в 1,5-1,6 раза больше табличного.
3. При зачистке деталей простой конфигурации следует брать ми
нимальный припуск, а для деталей сложной конфигурации—макси-
мальный.
4. В случае применения для зачистки штампов с поворотным за-
грузочным устройством припуск необходимо увеличивать на 50—70%
5. В том случае если зачистка выполняется в несколько операций
(многократная зачистка), величина припуска на каждую последующую
операцию составляет 0,7 от табличных значений.
Для определения размеров заготовки необходимо знать ве-
личину припуска, распределение припуска по контуру зачищае-
мой детали, а также нужна ли однократная или многократная
зачистка.
На деталях с криволинейным контуром (фиг. 248,а) припуск
у на зачистку распределяется равномерно. На деталях с конту-
ром, очерченным прямыми линиями или прямыми и кривыми,
припуск у на зачистку распределяется неравномерно; на дета-
лях с пересечением сторон под углом меньше 60° зачищаются
только стороны (фиг. 248,6). Если же стороны в результате
пересечения образуют наружный угол больше 60°, припуск по
углу следует брать в 1,5—2,0 раза больше максимального таб-
1 Шиш ков Б. И., Конструкция штампов в часовом производстве,
Оборонгиз, 1940.
318
Гл. VI. Холодная штамповка
личного, а на внутренних углах 0,4 от минимального табличного
(фиг. 248,в).
Для гарантии получения намеченного припуска номинальные
размеры пуансона вырубного штампа должны соответствовать
Фиг. 248. Распределение припуска при зачистке.
номинальным размерам заготовки, а размеры матрицы должны
быть больше на величину зазора, определяемого по табл. 8.
Число операций зачистки обусловливается толщиной мате-
Фиг. 249. Деталь, требующая
многократной зачистки.
риала, размерами, сложностью
контура и точностью зачищаемой
детали.
Многократную зачистку сле-
дует применять для стальных де-
талей простых и сложных конту-
ров и для латунных деталей слож-
ного контура и повышенной точно-
сти (при толщине материала более
3 мм). Пример многократной зачи-
стки показан на фиг. 249.
Фиг. 250. Порядок укладки заго-
товок на матрицу при зачистке.
Заготовки, поступающие на зачистку, необходимо править,
а для предотвращения вырывов металла по кромкам — уклады-
вать на поверхность зачистной матрицы широкой частью
(фиг. 250).
На точность зачистки влияют следующие основные факторы:
а) размеры и сложность конфигурации зачищаемой детали;
толщина материала;
5. Зачистка (чистовая вырубка) и калибровка
319
б) механические свойства материала, детали;
в) точность выполнения и правильность формы заготовки;
г) способ зачистки (одно- или многократная зачистка);
д) точность базировки заготовки;
е) тип штампа, его конструктивные особенности и точность
изготовления.
На основании опыта отечественных заводов можно принять
следующие данные о точности зачистки (табл. 14).
Таблица 14
Толщина материала Точность, получаемая при
ММ зачистке, мм
До 1,0 0,015
1,0-2,0 0,02
2,0-4,0 0,03
Примечание. Приведенные данные охватывают детали сред-
ней сложности размером до 50 мм; для деталей сложной конфигура-
ции и больших размеров точность меньше.
Б. Калибровка
Калибровка имеет целью получение отверстий с точными
размерами и чистой поверхностью после сверления или пробив-
ки. Калибровка производится как со снятием стружки, так и
без снятия. На фиг. 251 показана схема калибровки отверстия
пуансоном СО' снятием стружки.
Особенностью калибровки со снятием стружки является от-
сутствие сопряженных режу-
щих кромок. Роль матрицы вы-
полняет обычная планка с лун-
кой, диаметр D которой ра-
вен полуторному диаметру
калибруемого отверстия, т. е.
0>l,5d.
Припуск под калибровку
зависит от;
1) диаметра и длины ка-
либруемого отверстия;
2) механических свойств
материала детали;
Фиг. 251. Схема калибровки пуансо
ном со снятием стружки.
3) погрешностей, допущенных при подготовке отверстия под
калибровку.
chipmaker.ru
320 Гл. VI. Холодная штамповка
В том случае если величина припуска не перекроет суммар-
ных ошибок предварительной обработки, возможно получение
эллиптического отверстия.
Величина припуска на калибровку отверстий может быть
найдена по формуле 1
А =2,82х1 + с;
где А—величина припуска для калибровки в мм\
хг и с — коэффициенты, значения которых приведены в
табл. 15.
Таблица 15
Значение коэффициентов и с
Способ получения отверстия под калибровку
а) Значение коэффициента
Толщина материала мм Сверление по накер- ненным углублениям Пробивка в штампах
0,5-1,5 0,04 0,02
1,5-2,0 0,05 0,03
2,0-3,5 0,06 0,04
б) 3 н а ч ;н и е коэффицис н т а с
Расстояние между цен- трами башрующих и калибруемых отверстий или между центрами калибруемых отверстий и контурами ММ При базировании на отверстия При базировании на контур
До 10 0,02 0,04
10-20 0.03 0,06
20-40 0,04 0,08
’Шишков Б. И., Конструкция штампов в часовом производстве.
Оборонгиз, 1940.
6. Гибка и правка
321
При выборе диаметра калибровочного пуансона необходимо
учитывать изменение отверстия после калибровки вследствие
упругой деформации материала, которая по данным практики
имеет следующие значения:
латунь.................. 0,007—0,012 мм
алюминий.................. 0,005—0,01 „
мягкая сталь.............. 0,008—0,015 „
Калибровка отверстий без снятия стружки (фиг, 252)
происходит путем уплотнения стенок отверстия при помощи
дорна, шарика или соответствующего сечению калибруемого
Фиг. 252. Схема калибровки без снятия стружки:
а-дорном; бив шариком; г—фасонным телом вращения.
отверстия тела вращения. Диаметральный припуск под кали-
бровку без снятия стружки в основном зависит от природы
металла калибруемой детали, точности исполнения отверстия
под калибровку и составляет от 0,05 до 0,1 мм.
Точность калибровки 0,024-0,05 мм. Качество поверхности
VW’-WV”-
6. ГИБКА И ПРАВКА
А. Гибка
Процесс гибки состоит в сгибании одной части плоской или
пространственной заготовки под углом (или по радиусу) к дру-
гой части.
Изготовлять детали гибкой можно на гибочных машинах, в
приспособлениях, на прессах в штампах и на профилировочных
станках.
Крупные детали из листового материала (фиг. 253), требую-
щие прямолинейной гибки, изгибают в мелкосерийном и се-
chipmaker.ru
i22
Гл. VI. Холодная штамповка
рийном производствах на ручных гибочных машинах (кантов-
ках) или в специальных приспособлениях (при толщине исход-
ного материала до 2,0—2,5 мм). Для гибки более толстого ма-
териала применяют приводные гибочные станки.
Гибка крупных деталей цилиндрической формы выполняется
на ручных или приводных трехвалках. Минимальный диаметр
детали, который может быть получен на трехвалках, составляет
0,8—0,85 диаметра верхнего валика.

Фиг. 253. Типы деталей, изгибаемых на гибочных машинах (кантовках).
Гибка полос и профилей выполняется на профилегибочных
станках.
Мелкие детали в серийном и в массовом производстве из-
гибают в штампах на прессах; в серийном производстве при-
меняются простые и универсальные штампы, а в массовом —
специальные штампы.
Особенность гибки на универсальных штампах состоит в
том, что гибка деталей с несколькими линиями гиба осуще-
ствляется не одновременно, а расчленяется на ряд последова-
тельных операций, количество которых равно числу перегибов
на детали. На фиг. 254 показаны последовательность операций
гибки деталей на универсальных штампах и наиболее харак-
терные изгибаемые детали.
В универсальных и специальных штампах можно гнуть де-
тали, у которых высота полок Н (фиг. 255) более двух толщин
изгибаемой детали, т. е.
Н>2а.
6. Гибка и правка
323
Меньшая высота полок на изгибаемой детали может быть
получена двумя способами:
1) гибкой заготовки большей длины с последующим фрезе-
рованием полок до заданной высоты;
Потри mA I
Установка Гибка
Установка Гибка
Профиль -
Гибка У станойла гиона
Профиль- I .
Гибка Гибка Гибка Гибка

Фиг. 254. Последовательность гибки деталей на универ-
сально-гибочных штампах.
2) выдавливанием на плоской заготовке в зоне гиба кана-
вок (фиг. 256) и последующей гибкой.
Выдавливаемые, канавки должны быть следующих разме-
ров:
/г == (0,1—0,3) а, но не менее 0,3 мм;
b = 2—3 мм.
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка
324
При гибке весьма важное значение имеет радиус гиба г
(см. фиг. 255); при слишком малом радиусе гиба неизбежен
разрыв наружных волокон материала. Допустимая минималь-
ная величина радиуса гиба зависит от механических свойств
материала, толщины материала, направления линии гиба отпо-
Фиг. 255. Деталь,
подвергнутая гибке.
Фиг. 256. Деталь с выдавлен-
ными канавками, подвергнутая
гибке.
сительно направления прокатки, положения заусенца при гибке,
угла гиба; для деталей из листового материала эта величина
определяется по формуле
r=ka,
где г — радиус гиба в мм-,
а — толщина материала в мм;
k — коэффициент, имеющий следующие значения (табл. 16):
Таблица 16
Значения коэффициента к при гибке деталей из листового
материала
Мате- риал Медь Латунь Алюми- ний Сталь 10 Сталь 2 Сталь 4 Нержа- веющая сталь
k 0,25 0,25 0,3 0,35 0,5 0,6 2
Рассчитанный по формуле минимальный радиус соответ-
ствует случаю гибки деталей без заусенцев или с заусенцами,
расположенными в сторону пуансона, при угле гиба 90° и более
и при расположении линии гиба перпендикулярно направлению
прокатки. При нарушении этих условий минимальный радиус
гиба должен быть увеличен. Как показывают исследования,
при наличии на изгибаемой заготовке заусенцев после вырубки
или отрезки и расположения их со стороны матрицы радиус
должен быть в 2,0—2,5 раза больше приведенных данных.
При расположении линии гиба вдоль направления прокатки
радиус гиба также должен быть увеличен. И, наконец, чем
6. Гибка и правка
325
меньше угол гиба, тем больше должен быть радиус гиба при
прочих равных условиях.
При гибке деталей из труб в холодном состоянии наимень-
ший радиус гиба определяется по формуле
Dz — ,
r=-------- k,
t
где D — наружный диаметр трубы в лш;
d — внутренний диаметр трубы в мм;
t — толщина стенки трубы в мм;
k — коэффициент, учитывающий свойства материала тру-
бы, равный от 0,8—1,5.
Определение размеров заготовок для гибки деталей
Длина заготовки для детали, изготовляемой гибкой, равна
сумме прямолинейных участков и длин дуг, подсчитанных по
нейтральной линии в пределах закругления.
Положение нейтральной линии зависит от толщины мате-
риала и радиуса гиба и определяется по формуле
R=r+na,
где 7? — радиус нейтральной линии в мм;
г — радиус закругления детали в мм;
а — толщина материала в мм;
п — коэффициент, зависящий от отношения r/а (табл. 17).
Таблица 17
Значения коэффициента п при определении размеров заготовок
деталей, подлежащих гибке
г/а 0,1 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 5,0
п 0,18 0,26 0,33 0,39 0,44 0,47 0,5
С учетом происходящего при гибке утонения материала в
зоне гиба длина заготовки для детали, показанной на фиг. 257,
определится из формулы 1
Z = (Z, + C) + ^[JL51
' ' 180 [ а а
а1
где —-—коэффициент утяжки, определяе-
мый в зависимости от отношения
-- (табл. 18).
а
Фиг. 257. Деталь, под-
вергнутая гибке.
И. П. Ренне (ТМИ)
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка
326
Таблица 18
а\
Значения коэффициента -- при определении длины заготовки
а
детали, подлежащей гибке
г! а 0,1 0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 5,0
а\ а 0,71 0,79 0,89 0,95 0,98 0,99 1,0
Точность при гибке
Точность при гибке зависит от следующих основных факто-
ров:
а) от формы и размеров детали, подвергаемой гибке;
б) от числа операций гибки;
в) от механических свойств материала изгибаемой детали;
г) от типа штампа и точности выполнения его рабочих
частей.
Ввиду большого разнообразия факторов, оказывающих влия-
ние на точность, и отсутствия специальных исследований прихо-
дится ограничиться) следующими замечаниями общего ха-
рактера.
Пластическая деформация при гибке деталей всегда сопро-
вождается упругой деформацией, что вызывает отклонение в
форме, т. е. пружинение после снятия детали со штампа. Ве-
личина пружинения зависит от механических свойств изгибае-
мого материала, формы детали, радиуса гиба, а также от спо-
соба гибки.
Чем выше предел текучести изгибаемого материала, чем
больше отношение r/а и меньше толщина материала, тем боль-
ше пружинение при-прочих равных условиях.
Учесть влияние формы изгибаемой детали на величину пру-
жинения весьма трудно, однако можно считать, что при V-об-
разной гибке пружинение меньше, чем при П-образной.
Пружинение при свободной гибке V-образных деталей боль-
ше, чем при гибке с подчеканкой, причем если гибка V-образ-
ных деталей происходит по малому радиусу закругления, вели-
чина углового упругого пружинения может быть как положи-
тельной, так и отрицательной.
При гибке П-образных деталей на величину пружинения
влияет зазор между пуансоном и матрицей. При положитель-
ном зазоре пружинение бывает всегда, при отрицательном оно
может быть совершенно устранено. Практические данные об
углах пружинения при V-образной гибке приведены на фиг. 258,
а при П-образной — на фиг. 259.
6. Гибка и правка
327
Фиг. 258. Зависимость угла пружинения при
гибке V-образных деталей от г/а:
п—при свободной гибке; б—при гибке с подчеканкой.
—угол пружинения; а—угол, на который изгибается
деталь; г—радиус гиба; а—толщина материала.
328
Гл. VI. Холодная штамповка
Кроме пружинения, которое может быть частично умень-
шено, в V-образных деталях и деталях, изгибаемых по радиусу,
за счет изготовления рабочих частей штампа (с учетом вели-
чины пружинения при гибке), имеет место искажение размеров
по ширине детали в зоне гиба. Это искажение выражается в
Фиг. 259. Зависимость угла пружинения при
гибке П-образных деталей от зазора между
пуансоном и матрицей:
>г—зазор между пуансоном и матрицей; г—радиус;
а—толщина материала.
увеличении размера по внутренней кромке и уменьшении — по
наружной.
При гибке полос на ребро утолщение имеет следующие зна-
чения в зависимости от отношения r/В (табл. 19).
При обычной гибке это явление имеет место только при де-
талях шириной менее 25 мм и зависит от отношения г/а (табл. 20).
Из изложенного следует, что, если деталь сопрягается по
ширине с какой-либо другой деталью, механическая обработка
резанием обязательна.
Точность изготовления детали по высоте (размер Н на
фиг. 255) зависит от отношения rja и точности выполнения за-
готовки, поступающей нЪ гибку, и лежит в пределах 7—9-го
классов точности.
6. Гибка и правка
329
Таблица 19
Отношение г/В
4
5
2
3
Величина утолщения в процентах
от толщины полосы
11,5
7,9
6,0
4,85
Примечание. Здесь В—ширина изгибаемой на ребро полосы
в мм; г—радиус изгиба.
Таблица 20
Примечание. Здесь а—толщина материала в мм;
I—радиус изгиба.
Б. Правка (рихтовка)
Полосы после отрезки на ножницах и большинство деталей
после галтовки, вырубки и пробивки на штампах последова-
тельного действия бывают искривленными и нуждаются в
правке.
Основными причинами искривлений являются:
а) наклон верхнего ножа на ножницах или пуансона в
штампе;
б) изгиб сложной детали при изготовлении ее за несколько
операций на простых штампах или на штампе последователь-
ного действия;
chipmaker.ru
-330
Гл. VI. Холодная штамповка
в) большой зазор между вырубным (дыропробивным) пуан-
соном и матрицей;
г) неправильная установка вырубных или дыропробивных
штампов на прессе;
д) деформация станины пресса;
е)1 искажение формы штампуемой детали при термообра-
ботке.
Правка плоских заготовок выполняется на фрикционных или
чеканочных прессах в штампах или на вальцах. Вальцы обычно
применяются для правки полос и листов, а штампы — для прав-
ки мелких заготовок.
Правку следует применять:
а) перед зачисткой;
б) после отрезки на гильотинных ножницах перед выруб-
кой;
в) после вырубки в штампе последовательного действия.
7. ВЫТЯЖКА
I
А. Общие сведения
I
Пустотелые детали различных форм из листового материала
получаются вытяжкой в штампах на кривошипных прессах
простого или двойного действия.
Различают «вытяжку без утонения» и «вытяжку с утоне-
нием».
При вытяжке без утонения превращение плоской заготовки
в полую деталь или последующее изменение ее формы происхо-
1 дит без преднамеренного изменения толщины материала, хотя
з действительности на некоторых участках детали имеет место
утонение, а на некоторых — увеличение толщины по сравнению
с толщиной исходного материала.
При вытяжке с утонением изменение формы плоской заго-
товки или предварительно вытянутой детали происходит в ре-
зультате изменения поперечного сечения и заданного утонения
стенок.
В приборостроении применяется главным образом вытяжка
без утонения. Вытяжка с утонением применяется в отдельных
случаях — при изготовлении тонкостенных цилиндрических де-
талей типа сильфонов авиатерморегуляторов, термостатных тру-
бок, радиаторных трубок и т. д.
Вытяжка в штампах без утонения производится с прижи-
1 мом вытягиваемой заготовки и без прижима. Для вытяжки с
прижимом необходимо применять прессы двойного или простого
действия; в конструкции штампов для прессов простого действия
должно быть предусмотрено устройство, обеспечивающее при-

7. Вытяжка
331
жим заготовки. Эти устройства работают от пружины, резины
или сжатого воздуха ’.
Вытяжка без прижима производится на прессах простого
действия. При решении вопроса о том следует ли применять
вытяжку с прижимом или без прижима, необходимо исходить
из отношения толщины вытягиваемого материала а к диаметру
D заготовки, поступающей на данную операцию вытяжки, т. е.
из величины А:
А =— 100.
D
Для первой операции (из плоской заготовки) применяется:
при А <1,5 — вытяжка с прижимом;
при А >2,0 — вытяжка без прижима;
при А = 1,5 до 2,0 — вытяжка с прижимом и без прижима.
Для последующих вытяжек (заготовка — колпачок) приме-
няется:
при А < 1,0 — вытяжка с прижимом;
при А >2,0 — вытяжка без прижима;
при А = 1,0 до 2,0 — вытяжка с прижимом и без прижима.
Вытяжка с утонением выпол-
няется без прижима на прессах
простого действия.
Помимо обычной вытяжки, для
получения деталей с двойной стен-
кой (фиг. 260), а иногда и для
обычных деталей с фланцем) при-
меняют обратную или, как иногда
называют, реверсивную вытяжку.
Заготовкой для деталей этого типа
является колпачок, который вытя- Фиг. 260. Деталь, полученная •
гивается со стороны дна. Наимень- обратной вытяжкой.
ший допустимый диаметр колпач-
ка, получаемый обратной вытяжкой, должен быть больше 30
толщин вытягиваемого материала.
При исполнении штампа для пресса двойного действия по
схеме, приведенной на фиг. 261, обычная и обратная вытяжка
могут быть выполнены одновременно.
Помимо обычных приемов вытяжки, в приборостроении для
получения тонкостенных деталей сложной рельефной формы
1 Наиболее рациональным способом прижима заготовок при вытяжке
является прижим, работающий от пневматической подушки (сжатого
воздуха).
chipmaker.ru
332 Гл. VI. Холодная штамповка
применяют вытяжку в штампах с помощью резины и гидравли-
ческую вытяжку.
Гидравлическая вытяжка получила особенно широкое примене-
ние три изготовлении гофрированных деталей (баллонов, тер-
мостатов, сильфонов). Соб-
ственно процессу гидравли-
ческой вытяжки предше-
ствует вытяжка цилиндри-
ческого колпачка <и его от-
жиг с целью восстановления
пластических свойств, утра-
ченных в процессе вытяжки.
Для гофрирования применя-
ются специальные штампы и
гидравлические станки.
Б. Расчет размеров
заготовки
Фиг. 261. Схема штампа для прямой Прежде чем приступить
и обратной вытяжки. к определению формы и раз-
меров заготовки, необходи-
мо: а) привести чертеж детали к тому виду, какой должна иметь
деталь после последней операции вытяжки, и б) установить ли-
нию расчетного контура.
Фиг. 262. Различные формы полуфабрикатов в зависимости от
способа изготовления детали.
Для определения размеров заготовки вытягиваемой детали
необходимо знать общую схему технологического процесса про-
изводства этой детали.
Для иллюстрации первого положения на фиг. 262. приведе-
на деталь, которая может быть получена двумя способами:
7. Вытяжка
333
а) вытяжкой с последующей обрезкой фланца и отрезкой
донной части по линии АА (фиг. 262, 1-й вариант);
б) вырубкой с последующей пробивкой отверстия, отбортов-
кой и обрезкой фланца (фиг. 262, 2-й вариант).
В первом случае корректировка чертежа детали для расче-
та заготовки проста и предусматривает прибавление элементов
I и 2, удаляемых обрезкой. Величина припуска на обрезку за-
висит от размеров и конфигурации вытягиваемой детали и со-
ставляет для деталей без фланца:
для высоты 150—250 мм .... 4—5% от высоты детали
50-150 ........ 5-6% „
Ю-50 .........8-10% „
„ „ 10 «... . 15% „
а для деталей с фланцем припуск на обрезку составляет от 3
до 10% от объема (поверхности) вытягиваемой детали.
Во втором случае, т. е. при вытяжке с последующей отбор-
товкой (фиг. 262, 2-й вариант), необходимо сделать специаль-
ный расчет для определения диаметра отверстия d под отбор-
товку, радиуса сопряжения дна и стенок г, высоты отбортовки
Н и припуска на обрезку фланца.
При установлении линии расчетного контура вытягиваемой
детали можно пользоваться следующими указаниями:
1. Если высота вытягиваемой детали меньше 0,5 диаметра
детали, а толщина стенок менее 1,0 мм, можно пользоваться
непосредственно чертежными размерами (внутренними или на-
ружными). Ошибка при таком допущении составляет не более
0,75—1,5% и только для мелких деталей она достигает 3%.
2. Если высота вытягиваемой детали больше 0,5 диаметра
детали, а толщина стенок менее 1,0 мм (или, независимо от
отношения высоты к диаметру, толщина стенок детали больше
1,0 мм),— линия расчетного контура соответствует средней ли-
нии детали.
3. Если радиусы меньше 0,2—0,3 толщины детали при усло-
вии, что последняя не более 2 мм, радиусы в расчет не при-
нимаются.
4. При наличии на чертеже вытягиваемой детали размеров
с допусками расчет ведется по номинальным размерам.
Расчет заготовок для тел вращения, получаемых
вытяжкой без утонения
Заготовка для тел вращения имеет форму круга. Диаметр
такой заготовки рассчитывают по формуле
I chipmaker.ru
334
Гл. VI. Холодная штамповка
где D — диаметр заготовки в мм-,
а — коэффициент изменения толщины материала, прини-
маемый от 1,013 до 1,054;
[В — коэффициент изменения поверхности, принимаемый от
0,9875—0,949;
аир — имеют меньшие значения для простых деталей, вытя-
гиваемых за одну операцию, и большие — для слож-
ных деталей, вытягиваемых за несколько операций;
F — поверхность заготовки в мм2.
Поверхность заготовки вычисляется по чертежу, подготов-
ленному к расчету, как было указано выше. Для расчета по-
фиг. 263. Деталь с нане-
сенной линией расчетного
контура.
Фиг. 264. Положение центра тяжести
криволинейных участков.
зерхности принимается правило, что «боковая поверхность те-
ла вращения равна произведению периметра вращаемого кон-
тура на длину пути его центра тяжести».
Порядок расчета боковой поверхности следующий:
а) линию расчетного контура (фиг. 263) от наружного края
до центровой линии X—X разбивают на отдельные геометриче-
ские элементы llt l2, ls, положение центров тяжести которых из-
вестно;
б) на отдельных геометрических элементах отмечают поло-
жение центров тяжести этих элементов р1( р2;
в) перемножают величины I и р по элементам, т. е. /,р,,
/2р2, АчРа и т. д., и подсчитывают сумму этих произведений,
которая и будет величиной боковой поверхности F.
При определении положения центра тяжести элементов кон-
тура, представляющих собой дуги окружности, следует пользо-
ваться формулами
Д = Д„ R-,
В=В0 R,
где А и В — расстояния от центра тяжести дуги до оси у—у,
проведенной через центр дуги (фиг. 264), в мм-,
7. Вытяжка
335'
R — заданный радиус по линии расчетного контура в дои;
Ао и Во— коэффициенты, зависящие от угла а, определяе-
мые по табл. 21.
Таблица 21
а° А в0 0° ^0 Д, а° А) Во
5 0,999 0,043 35 0,939 0,296 65 0,799 0,509
10 0,995 0,087 40 0,921 0,335 70 0,769 0,538
15 0,989 0,130 45 0,901 0,373 75 0,738 0,566
20 0,980 0,173 50 0,829 0,409 80 0,705 0,592
25 0,969 0,215 55 0,853 0,444 85 0,171 0,615
30 0,955 0,256 60 0.827 0,478 90 0,637 0,637
Помимо аналитического способа, в особенности для деталей
сложной формы, для расчета диаметра заготовки можно поль-
зоваться графическим или графо-аналитическим способами..
Ошибка при этих способах составляет от ±3 до 5°/о.
Расчет формы и размеров заготовок для прямоугольных,
квадратных и треугольных деталей
Выбор формы и расчет размеров заготовок для прямоуголь-
ных, квадратных и треугольных деталей, получаемых вытяж-
кой,— ответственная задача, особенно если необходимо избе-
жать последующей обрезки. Неправильно выбранная форма, а
следовательно, и размеры заготовки влекут за собой длитель-
ные работы, связанные с корректированием заготовки, а это не-
избежно приводит к увеличению стоимости штампов, а значит,
и штампуемых деталей.
При определении размеров и формы заготовки для прямо-
угольных деталей (фиг. 265) предполагается, что в углах дета-
ли материал вытягивается, а по сторонам изгибается. Закругле-
ния углов детали можно представить в виде части цилиндра
диаметром d=2r, для вытяжки которого потребовалась бы
условная заготовка диаметром D. Диаметр условной заготовки
D зависит от способа сопряжения стенок и дна вытягиваемой
детали и может быть найден по одной из следующих формул 1
(табл. 22).
Способ расчета предложен канд. техн, наук Шехтер.
I chipmaker.ru
! 336
Гл. VI. Холодная штамповка
Таблица 22
р сопряже- Дно с боковыми стенками сопря- гается без закруг- ления; боковые стороны сопря- Дно с боковыми стенками сопря- гается по радиу- су, равному ра- диус}' сопряжения Дно с боковыми стенками сопрягается по радиусу гь, величина которого меньше радиуса сопряжения боковых
о гаются по радиусу боковых сторон сторон
еЗ d d d г
Хар НИЯ Ге=— 2 re=rb= — е 2
Форму- ла 0—2 J/ r2 4-2г„Л ♦ О=2,83У г th D=2 у 0,253d2-|-rf (h—0,494^)
Фиг. 265. Контур заготовки для прямоугольных полых тел.
Полученные значения D, а также значения высот отгибае-
мых стенок детали необходимо •откорректировать, исходя из
условий равенства поверхностей заготовки и готовой детали и
7. Вытяжка
337
сохранения при вытяжке неизменной толщины материала; при
этом надлежит пользоваться следующими зависимостями:
2
hb = h~0,43rb +
а - Ж
/7а = Л-0,43гй + - k 2 7 ,
а ь 1 b-2rt ’
где /?к— радиус откорректированного сектора в мм;
'[ — вспомогательный коэффициент, определяемый из
вы-
ражения
/' Д \ 2
I 2 I
7 = 0,074 +0,982;
\ d /
D — диаметр условной заготовки в мм;
d — диаметр полого сосуда, составленного из угловых уча-
стков вытягиваемой детали, в мм;
hi, и ha — высота откорректированных боковых стенок детали
в мм;
h —- высота вытягиваемой детали в мм;
гь — радиус сопряжения стенок и дна в мм;
ге — радиус сопряжения стенок в мм;
а иЬ — ширина и длина детали в мм;
k — вспомогательный коэффициент, определяемый из фор-
мулы
fe=0,785 (у2—1).
Значение у приведено выше.
Зная величины Rk, ha, hb и размеры вытягиваемой детали,
можно построить контур заготовки. Построение контура заго-
товки ясно из фиг. 265, где показана только четверть заготов-
ки; полученный контур АБВГДЕЖИ сглаживается проведе-
нием касательных БГ и ДЖ.
Приведенным способом расчета заготовок для прямоуголь-
ных и квадратных деталей пользуются:
а) при массовом производстве этих деталей без последую-
щей обрезки после вытяжки;
б) в том случае, когда вытягиваемые детали имеют значи-
тельную высоту, малые радиусы сопряжения, относительно ма-
лую толщину и т. д. и могут быть отнесены к категории трудо-
емких деталей.
chipmaker.ru

338
Гл. VI. Холодная штамповка
Если по условиям вытяжки при незначительном количестве
обрабатываемых деталей не требуется точной заготовки, так
как вытягиваемые детали имеют небольшую высоту и плавные
радиусы сопряжения и допускаются незначительные складки по
поверхности детали, следует стремиться к установлению про-
стейшей формы заготовки, вводя после вытяжки обрезку и поль-
зуясь следующими правилами *.
1. Для деталей шириной 200—250 мм, длиной 250—350 мм
и высотой не более 50—60
Фиг. 266. Упрощенный контур
заготовки для прямоугольных
полых тел.
мм при радиусах закругления в
углах более 10 мм и при толщи-
не стенок от 0,8 до 1,5 мм заго-
товка может иметь форму пря-
моугольника; размеры заготовки
устанавливаются обычной раз-
верткой по осям.
На фиг. 266 показана деталь
(линия расчетного контура) и
контур заготовки, рассчитанный
по формуле
X = 2 + h—0,43г2 — 0,43г3 '' .
2. Для деталей с широкими
допусками на размеры при плав-
ных закруглениях в углах заго-
товка имеет форму прямоуголь-
ника со срезанными углами; так
же как и в предыдущем случае,
размеры заготовки устанавлива-
ются обычной разверткой по
осям. Величина скоса определяется из расчета заготовки для
угловой части детали как четверти тела вращения.
Рассчитав по соответствующей формуле радиус заготовки
и нанеся его на развертку, проводят линию скоса как касатель-
ную к окружности заготовки для угловой части в точке выхода
равноделяшей.
На фиг. 267 показана деталь и контур заготовки для ее вы-
тяжки. Размеры по длине и ширине заготовки при заданной
конфигурации определяются по формулам
х = 2(~ + А—0,43г 2 — 0,43г3 ;
\ 2 /
у=2
—+ й— 0,43г2 — 0,43г3
1 Фрейдлин А. Я., Расчет размеров заготовок при вытяжке,
ИТЭИН, 1948.
7. Вытяжка
_______339
а радиус окружности, к которой линия скоса касательна, на-
ходится ио формуле
R = ~ = У&1х ,
где S/—длина образующей;
х — положение центра тяжести образующей.
3. Для деталей с отношением сторон, близким к 1 : 1 (квад-
рат), в пределах от 1 : 1 до 4:5 и высотой в пределах от 0,5
Фиг. 267. Упрощенный контур
заготовки для прямоугольных
полых тел.
Фиг. 268. Упрощенный контур
заготовки для прямоугольных
полых тел.
до 1,0 ширины вытягиваемой детали и при наличии плавных
закруглений заготовка может иметь форму круга. Диаметр
этой заготовки определяется по формуле
О = 2/? = 2 Л^- + /г—0,43г) .
На фиг. 268 показана деталь и контур заготовки для ее вы-
тяжки.
4. Для деталей с любым отношением сторон, но с высотой,
не превышающей ширину вытягиваемой детали, при относитель-
но больших радиусах в углах заготовка может быть взята в
I chipmaker.ru
340
Гл. VI. Холодная штамповка
виде прямоугольника, стороны которого сопряжены полукру-
гами. Радиус кругов сопряжения определяется по формуле
R=~ + h—0,43г.
На фиг. 269 показана деталь и контур заготовки для ее вы-
тяжки.
Размеры заготовок для всех деталей, размеры и форма
которых отличаются от приведенных выше характеристик, рас-
считываются. по способу, изложенному на стр. 335.
Все сказанное относилось к определению формы и размеров
заготовок для прямоугольных, квадратных и треугольных дета-
лей, получаемых вытяжкой. Формы и размеры заготовок для
пространственных деталей произ- . _________ ,
вольной формы обычно определя-
ет,т. 269. Упрощенный контур
заготовки для прямоугольных
полых тел.
Фиг. 270. Деталь, полу-
чаемая вытяжкой с уто-
нением.
Расчет заготовок для тел вращения,
получаемых вытяжкой с утонением
Расчет размеров
матерйала детали и
заготовки основан на равенстве объемов
заготовки и производится по формуле
где D — диаметр заготовки в мм\
х — коэффициент, учитывающий потери материала на об-
резку и принимаемый при- .<5 равным 1,25—1,3,а;
и
.. при >5—10 равным 1,3—1,35;
7. Вытяжка
341
у Fp — произведение площади сечения детали на расстояние
от центра тяжести этой площади до оси детали в лои2;
а — толщина заготовки в мм.
Для расчета размеров заготовки сечение вытягиваемой де-
тали делится на участки (фиг. 270), подсчитываются рас-
стояния от центров тяжести этих участков до оси детали р„ р2;
площади Гг, F, и т. д. умножаются на соответствующие значе-
ния р; сумма этих произведений У. Гр подставляется в приве-
денную' выше формулу.
Для определения положения центра тяжести для площадей,
очерченных криволинейными линиями, можно пользоваться дан-
ными табл. 23.
Таблица 23
Положение центра тяжести для площадей, очерченных
криволинейными линиями
Плавное сопряжение
Закругление с острым углом
внутри
£* Yf0,2486 К
! Уг=0,6002К
Y,=O^486fi
.Уг=Ц6002А
^[^y'YrO,377SA TpJ Y,=0.fmA
Y^0fi919K _r30oV Yf0fiX6K Y^OfiSfM Y2=Ofi3S6A
_____...

60°Z \~0,5513К Y^0,6590H YLiiU_oy- Y2=0,5513A Y2=0fi5SQA
A—наружный радиус;
С—внутренний радиус.
В. Определение числа операций
Определение числа операций при вытяжке цилиндрических деталей
Превратить плоскую заготовку в пространственную деталь
не всегда возможно за одну операцию; в ряде случаев для это-
го требуется несколько последовательных операций вытяжки.
chipmaker.ru
342
Гл. VI. Холодная штамповка
Число операций вытяжки определяется допустимым для каждой
операции коэффициентом вытяжки. Коэффициентом вытяжки
называют отношение диаметра цилиндра, полученного вытяж-
кой, к диаметру плоской или цилиндрической заготовки, т. е.
где m — коэффициент вытяжки;
D — диаметр плоской заготовки в мм;
d„ ds, d,,.,— диаметры цилиндрических заготовок в мм;
d„ — диаметр вытянутой детали.
Величина коэффициента вытяжки всегда меньше единицы и
в основном зависит от:
а) механических и металлографических свойств вытягивае-
мого металла и состояния его поверхности;
б) толщины вытягиваемого металла;
в) радиусов закругления рабочих кромок матрицы и пуан-
сона;
г) величины зазора между пуансоном и матрицей;
д) числа и порядкового номера вытяжки;
е) рода и степени смазки, применяемой при вытяжке.
Значения коэффициента вытяжки m по данным отечествен-
ных заводов приведены в табл. 24.
Зная коэффициент вытяжки, можно найти минимально
возможный диаметр цилиндра, вытягиваемого за одну опе-
рацию.
Число операций вытяжки, необходимых для получения поло-
го тела вращения с диаметром dn из заготовки диаметром D,
находится путем последовательного расчета диаметра загото-
вок (полуфабрикатов) по формулам
d^—mD;
d2=mdt;
dn=md:i. i.
Расчет производится до получения диаметра, не превышаю-
щего диаметр детали.
Если вытягиваемая деталь имеет коническую форму, то сна-
чала вытягивают цилиндр (фиг. 271), а затем — конус; при этом
коэффициент вытяжки принимают по численной величине на
10—15°/oi больше, чем при вытяжке по цилиндру.
Число операций для вытяжки ступенчатых деталей опреде-
ляют опытным путем.
7. Вытяжка
343
Значения коэффициента вытяжки m
Материал Первая операция (вытяжка из плоской заготовки) Последую- щие опера- ции^ытяж- ка из цилин- дрической заготовки)
Толщина вытягиваемого материала, мм
меньше ! 2,0 больше 2,0 меньше 2,0 больше 2,0
Таблица 24
Жесть декапированная 0,58 — 0,78 —
Сталь 08ВГ-П ОМ 0,60 0,60 0,8 0,83
Сталь ЗОХГСА 0,65 0,68 0,84 0,84
Латунь Л62 и Л68; медь, алюминий 0,52 0,55 0,72 0,75
Дуралюмин Д16М и Д6М 0,60 — 0,78 —
Примечания. 1. При вытяжке кожи,
целлулоида, картона коэффициент вытяжки
ш=0,4, а для бумаги /п=0,6.
2. Для вытяжки кожу следует предвари-
тельно нагревать в масле до 200°С и вытяги-
вать в штампах с прижимом. Целлулоид необ-
ходимо нагревать до 200°С. Бумага и картон
вытягиваются в штампах, нагретых до 120°С.
Определение числа операций при вытяжке
прямоугольных и квадратных деталей
При вытяжке прямоугольных и квад-
ратных деталей исходят из того, что вытя-
гиваемый угол детали является частью ци-
линдра, и принимают коэффициент вытяж-
ки (фиг. 272), равный
Фиг. 271. Порядок
вытяжки конических
полых деталей.
Таким образом в этом случае коэффи-
циентом вытяжки называется отношение
341
Гл. VI. Холодная штамповка
радиуса г (фиг. 272), который сопрягает две боковые стенки
детали (заготовки), к длине биссектрисы 0L.
Значения коэффициента вытяжки m по опытным данным
отечественных заводов для прямоугольных и квадратных дета-
лей приведены в табл. 25 * *.
Фиг. 272. Часть полой детали прямоугольной формы.
Таблица 25
Значения коэффициентов вытяжки m для прямоугольных
и квадратных деталей
Материал Первая операция вытяжки Последующие опе- рации вытяжки
Сталь 08ВГ-П ОМ
| 0,25-0,40 0,4-0,55
Сталь декапированная
Сталь ЗЭХГСА 0,45—0,4$ 0,55-0,6
Латунь Л62 и Л68; медь 0,2—0,3 0,3-0,42
Алюминий AM и АМц 0,30-0,35 0,4-0,45
Дуралюмин Д16М и Д6М 0,35—0,4 0,4-0,55
Определение необходимого числа операций вытяжки прямо-
угольных и квадратных детален аналогично определению числа
операций при вытяжке цилиндрических деталей.
Определение числа операций при вытяжке
с утонением цилиндрических деталей
Расчет числа операций при вытяжке с утонением произво-
дят, исходя из допустимого утонения стенок детали за одну
вытяжку по формуле
igp-lg/
100 — Лср
* Поляк С. М. и др., Технология холодной штамповки, 1948.
7. Вытяжка
345
где п — число операций вытяжки;
F — площадь поперечного сечения заготовки, поступающей
на вытяжку, в мм2\
f — площадь поперечного сечения детали после вытяжки
в мм2;
kc{1— среднее допустимое упрочнение вытягиваемого мате-
риала за одну вытяжку.
Значения величины /г(р приведены в табл. 26.
Таблица 26
Значение допустимого упрочнения материала при вытяжке
с утонением (в процентах)
Материал Первая вытяжка Последующие вытяжки
Сталь мягкая 55-60 35-45
Латунь Л62 и Л68 60-70 50—60
Алюминий 60-65 40-50
Примечание. При расчете /сср необходимо брать средние зна-
чения, приведенные в таблице.
Г. Точность
При оценке точности вытяжки с утонением и без утонения и
выявлении влияющих на нее факторов необходимо рассматри-
вать отдельно:
а) точность по диаметру — для тел вращения или размеры,
характеризующие наружный контур,— для деталей любой кон-
фигурации;
б) точность по высоте;
в) точность по толщине стенки.
На точность размеров, характеризующих наружный контур,
сказывают влияние следующие факторы:
1) точность изготовления рабочих деталей штампа (пуансо-
на и матрицы);
2) распружинивание деталей по выходе из штампа;
3) распружинивание и увеличение вследствие нагрева мат-
рицы;
4) величина зазора между пуансоном и матрицей.
Величина наибольшего распружннивания по верхней кром-
ке детали (размер л£),П1,х) при вытяжке без утонения может быть
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка
346
получена из диаграммы фиг. 273, составленной инж. И. П. Рен-
не для мягкой стали, латуни и алюминия.
С учетом изложенных выше факторов достигаемая точность
деталей по диаметру (размеру поперечного сечения) соответ-
ствует 3—4-му классу.
Точность по высоте при вытяжке деталей с гладкими стенка-
ми зависит от:
а) точности по толщине поступающего на вытяжку мате-
риала;
Фиг. 273. График для определения величины
распружинивания при вытяжке.
б) точности изготовления и степени износа рабочих частей
штампа;
в) геометрии штампа, т. е. радиуса закругления на матрице
и зазора между пуансоном и матрицей;
г) наличия или отсутствия прижима и типа прижима;
д) точности базировки заготовки относительно рабочих ча-
стей штампа;
е) анизотропии материала, т. е. склонности к образованию
фестонов.
На основании длительных наблюдений установлено, что точ-
ность по высоте после вытяжки для деталей с /г<0,5£> состав-
ляет от 0,05 h до 0., 15 Л. Очевидно, что в случае необходимости
получить более точные размеры по высоте необходима обрезка.
Точность по высоте деталей с фланцем зависит от точности
изготовления рабочих частей штампа и точности проката мате-
риала и определяется особо в каждом конкретном случае.
Изменение толщины стенок при вытяжке можно представить
в следующем виде (фиг. 274): а) в донной части толщина ма-
териала имеет незначительное утонение, б) в местах перехода
от дна к боковым стенкам толщина стенки имеет наибольшее
утонение (при первой вытяжке от 6 до 12%, а при последую-
7. Вытяжка
347
ёцих вытяжках доходит до 20%), в) у открытого конца вытяну-
той детали (если отсутствует фланец) или по краю фланца тол-
шина стенок имеет наибольшее утолщение, доходящее до 40%.
Фиг. 274. Изменение толщины стенок детали при
вытяжке.
Ориентировочно величина утолщения может быть определена
из выражения, предложенного И. Г. Ковалевым:
для деталей без фланца
для деталей с фланцем
«1
где аг—толщина стенки (фланца) у детали после вытяжки
в им-,
а—толщина заготовки, поступающей на вытяжку, в мм;
D—диаметр заготовки в мм;
d—диаметр вытянутой детали в мм;
d,v—диаметр фланца у вытянутой детали в мм.
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка
348
Исследованиями И. Г. Ковалева установлено, что
1) высокопластичные материалы (медь, латунь, алюми-
ний) обладают большей склонностью к утонению, чем малопла-
стичные;
2) чем меньше численная величина коэффициента вытяжки,
тем больше утонение в зоне перехода дна к стенкам и больше
утолщение по фланцу или со стороны открытого конца;
3) чем больше радиус закругления на пуансоне и матрице,
тем меньше утонение в зоне перехода дна к стенкам и больше
утолщение по фланцу или со стороны открытого конца;
4) чем больше относительная толщина материала, тем боль-
ше утонение в зоне перехода дна к стенкам и больше утолще-
ние по фланцу или со стороны открытого конца;
5) чем больше давление прижима, тем больше утонение в
зоне перехода от дна к стенкам и тем меньше утолщение по
фланцу или со стороны открытого конца.
8. ВЫДАВЛИВАНИЕ
Фиг. 275. Схема процесса выдав-
ливания.
Выдавливание из листового материала на токарных или спе-
циальных токарно-давильных станках используется для обра-
ботки пустотелых тел вращения с толщиной стенок, равной тол-
щине исходного материала; выдавливание применяется в тех
случаях, когда вследствие не-
большого количества обраба-
тываемых деталей нерентабель-
но изготовлять вытяжные штам-
пы или когда детали имеют
форму, которую невозможно
получить вытяжкой.
Толщина материала, обра-
батываемого выдавливанием,
не должна превышать 1 мм
(для стали) и 1,5—2 мм (для
цветных металлов).
Выдавливание представляет собой малопроизводительный
метод, который при обычных условиях работы может выполнить
лишь высококвалифицированный рабочий.
На фиг. 275 показана схема процесса выдавливания, из ко-
торой видно, что при выдавливании могут быть два случая:
а) заготовка нагоняется на патрон (фиг. 275,а);
б) заготовка вдавливается в углубление патрона (фиг. 275,6).
Размеры заготовки для выдавливаемых деталей определя-
ются по тем же правилам и формулам, как и при обработке
этих деталей вытяжкой, но с обязательным учетом утонения
стенок в процессе выдавливания.
8. Выдавливание
349
Опытом установлено, что утонение тем больше, чем слож-
нее деталь и чем более резки переходы от одного сечения к
другому.
Выдавливание глубоких деталей за один переход, как и
при вытяжке, невозможно. Количество переходов и размеры
определяются практически 'Или так же, как для деталей, ранее
изготовленных на давильных станках.
Если габариты выдав-
ливаемых деталей боль-
шие, то при предвари-
тельных переходах дета-
ли придается форма усе-
ченного конуса.
При изготовлении де-
талей сложной формы
или крупных габаритов
первым переходом яв-
ляется получение полу-
фабриката сковородкооб-
разной формы с малой
высотой и большими ра-
диусами сопряжения бо-
ковых стенок и дна. Фор-
ма и размеры последую-
щих переходов подбира-
ются опытным путем.
Фиг. 276. График зависимости между
высотой и диаметром деталей, получаемых
без отжига.
Вследствие упрочнения металл в процессе выдавливания те-
ряет свои пластические свойства, что вызывает необходимость
введения промежуточного отжига. Необходимо отметить, что
при выдавливании отжиг применяют чаше и при меньшей сте-
пени деформации, чем при вытяжке, что объясняется желанием
иметь более мягкий металл и затрачивать меньшие усилия на
формирование.
На фиг. 276 приведены кривые, построенные на основании
эмпирических данных и показывающие зависимость между вы-
сотой h и диаметром d деталей, которые могут быть получены
без промежуточного отжига. Для алюминия эти значения в 3—
5 раз больше, чем для стали.
Точность изготовления деталей методом выдавливания в
основном зависит от:
а) механических свойств и качества поверхности металла, по-
ступающего на выдавливание;
б) материала и точности изготовления патрона для вы-
давливания;
в) конфигурации детали и способа выдавливания, т. е. на-
гоняется ли на патрон или вдавливается в него заготовка
chipmaker.ru
Гл. VI. Холодная штамповка
350
(в последнем случае при прочих равных условиях точность
меньше);
г) искусства и внимательности рабочего.
Обычно принимают допуски, равные 0,24-0,3 мм для диа-
метров деталей до 500 мм и 0,34-0,5 мм — для больших диа-
метров. При выдавливании длинных цилиндрических деталей
указанные допуски увеличивают на 0,14-0,2 мм, учитывая пру-
жинение металла, кото-
рое при длинных деталях
становится ощутитель-
ным.
Частным случаем вы-
давливания является на-
катывание резьбы на по-
лых деталях, широко
применяемое в производ-
стве осветительных и на-
гревательных приборов.
В зависимости от ха-
рактера деформации ме-
талла и типа оборудова-
Фиг. 277. Схема накатывания при помощи ния Существуют следую-
патрона и ролика. щие способы накатыва-
ния резьбы:
а) при помощи патрона и накатного ролика (фиг. 277);
б) при помощи накатных роликов и метчика (фиг. 278);
в) при помощи шнека и патрона с переменным шагом вин-
товой линии (фиг. 279).
Первый способ — накатывание при помощи патрона и на-
катного ролика — применяется в случае неглубокой резьбы и
при пластичном материале, так как процесс сопровождается
значительным утонением металла детали под действием растя-
гивающих сил. Накатывание осуществляется сразу по всей
длине резьбы. Как ролик, так и патрон с заготовкой вра-
щаются; кроме того, ролик во время процесса накатывания
постепенно подается в направлении, перпендикулярном оси
патрона.
Для получения правильных размеров резьбы на детали не-
обходимо, чтобы.-
а) шаг резьбы патрона был равен шагу накатываемой резьбы;
б) углы наклона винтовой линии патрона и ролика соот-
ветствовали углам наклона винтовой линии накатываем:й
резьбы,;
в) окружные скорости патрона, ролика и детали соответ-
ствовали друг другу. Направление резьбы на ролике делается
обратным резьбе патрона.
8. Выдавливание
351
Диаметр ролика может быть в 2,3п раз больше диамет-
ра па�