Ф ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТФакультет автоматизации машиностроенияКафедра материаловедения и технологии материаловА. И. СкворцовОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫРекомендовано Ученым советом ВятГУ в качестве учебного пособияКиров 2010 Печатается по решению редакционно-издательского совета Вятского государственного университетаУДК 620.22: 621.7:621.9: 66.02С 42Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры "Технология машиностроения" В. Д. Перевощиков.Скворцов А. И. Основы механической обработки заготовок и инструментальные материалы: учебное пособие. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2010. – 99 с.Учебное пособие составлено в соответствии с учебным планом и является более содержательным и объемным по сравнению с ранее изданным методическим указанием «Основы обработки резанием и инструментальные материалы» (1988 г.). Пособие скорректировано в cвязи с совершенствованием системы обучения, а также в связи с появлением СТП ВятГУ 101-2004, СТП ВятГУ 102-2004. Пособие предназначено для студентов всех форм обучения специальностей 151001, 150405, 150202. В пособие изложены а) основы механической обработки заготовок: обработка резанием, обработка поверхностным пластическим деформированием, комбинированные методы обработки; б) данные об инструментальных материалах. В конце дан библиографический список.Редактор Е.Г. Козвонина Подписано в печать Бумага офсетнаяЗаказ №5 Усл. печ. л. 5,2 Печать Копир Aficio 1022Тираж 53 Текст напечатан с оригинала-макета, предоставленного автором. 610 000, г. Киров, ул. Московская, 36 Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ © Вятский государственный университет, 2010 © А. И. Скворцов, 2010 ^ Раздел 1. ОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОКПо энергетическому признаку механической обработкой называется обработка, при которой форма, структура поверхности заготовки изменяется за счет механической (кинетической) энергии инструмента и (или) заготовки. Для повышения эффективности обработки применяются также комбинированные методы обработки, в которых кроме механической энергии используются другие виды энергии, например: электрическая, химическая. Методы механической обработки делят на две группы: обработка заготовок 1) резанием (лезвийная обработка, абразивная обработка), 2) пластическим деформированием.^ Глава 1. ОБРАБОТКА РЕЗАНИЕМОбработка резаниемОбработкой резанием называется процесс удаления припусков, напусков заготовки в виде стружки с целью получения детали с необходимой геометрической формой, точностью и шероховатостью. Формообразование поверхности изделия в процессе резания осуществляется сочетанием вращательных, поступательных и возвратно-поступательных движений заготовки и режущего инструмента. При обработке заготовок резанием образуется стружка. В зависимости от материала стружка бывает сливная, скалывания и надлома. Сливная стружка образуется при обработке пластичных материалов. Она представляет собой сплошную зазубренную ленту с гладкой прирезцовой стороной. Эта стружка представляет достаточную опасность для оператора (возможно его травмирование). Стружка скалывания образуется при обработке материалов средней твердости. Она представляет собой отдельные сегменты ленты с гладкой прирезцовой стороной и ярко выраженными зазубринами на внешней стороне. Эта стружка также может травмировать оператора, но ее легче убрать со станка, чем сливную. При резании хрупких материалов образуется стружка надлома. Она представляет собой отдельные сегменты неправильной формы. Стружка удобна для транспортирования, но также опасна для оператора – может травмировать его лицо, глаза и руки. На рис. 1 показаны элементы схем обработки и схемы обработки заготовок точением (а), растачиванием (б), сверлением (в), фрезерованием (г), шлифованием на кругло- и плоскошлифовальном (соответственно д и е) станках, их установки и закрепления на станке с указанием положения режущего инструмента относительно заготовки и движений резания. Инструмент показывают в положении, соответствующем окончанию обработки поверхности заготовки. Обработанную поверхность выделяют другим цветом или утолщающими линиями. Закрепление заготовки показывают полуконструктивно (рис. 1, а, д) или условными знаками (рис. 1 , б-г). Рис. 1. Элементы схем обработки и схемы обработки заготовок точением (а), растачиванием (б), сверлением (в), фрезерованием (г), шлифованием на кругло- и плоскошлифовальных (соответственно д и е ) станках При обработке резанием различают два вида основных движений: главное движение и движение подачи. ^ Главное движение резания Dr – это движение определяющее скорость (v) отделения стружки. Движение подачи Ds – это движение обеспечивающее непрерывность врезания режущего инструмента в заготовку. Скорость движения подачи обозначается vs. Обычно v > vs. Направление главного движения резания Dr и движение подачи Ds показывают при помощи стрелок (рис. 1). Различают движения подачи: продольное Ds пр; поперечное Ds поп; вертикальное Ds в; круговое Ds кр; окружное Ds о; тангенциальное Ds т. Основные элементы процесса резания: скорость vр и глубина t резания, – в совокупности определяют режим резания. Скорость резания vp – путь каждой точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении главного движения. Размерность скорости резания зависит от вида обработки: для лезвийной – м/мин; для абразивной – м/с. Если главное движение является вращательным, то vр = πDn/1000 – для лезвийной обработки и vр = πDn/60000 – для шлифования, где D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки или диаметр вращающегося инструмента, мм; n – частота вращения заготовки (инструмента) мин−1; π = 3,14; 1000 и 60000 – коэффициенты пересчета для получения требуемой размерности. Если главное движение является возвратно-поступательным, а скорости рабочего и холостых ходов разные, то средняя скорость равна: vср = Lm(K + 1)/1000 м/мин, (1) где ^ L – расчетная длина хода резца, мм; m – число двойных ходов резца в минуту; K = vp.x/vx.x – коэффициент отношения скорости рабочего хода vp.x к скорости холостого хода vx.x. Cкорость движения подачи (подача) s – путь каждой точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении движения подачи. Различают подачу в минуту (минутная подача), подачу на оборот, подачу на зуб и подачу на двойной ход. Подача в минуту sм – перемещение режущего инструмента в минуту, мм/мин; подача на оборот so – перемещение режущего инструмента за один оборот заготовки или инструмента, мм/оборот; подача на зуб sz – перемещение режущего многозубового инструмента за время поворота на угол , равный угловому шагу зубьев, мм/зуб; подача на двойной ход s2x – перемещение режущего инструмента за один двойной ход, мм/дв.х. В итоге: sм = son = sznZ = s2xN, (2) где, n – частота вращения инструмента, мин−1; z – число зубьев инструмента; ^ N – число двойных ходов в минуту. Глубина резания t – кратчайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, мм.^ Общие сведения о металлорежущих станкахСовременные металлорежущие станки – это совершенные рабочие машины, использующие механические, электрические, электронные, пневматические, гидравлические системы для осуществления требуемых движений и управления технологическим циклом. Станкостроение призвано обеспечивать современное производство машинами, гарантирующими достижение повышенных точности, производительности и надежности обработки заготовок деталей машин.^ По технологическому назначению различают станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп. По степени универсальности станки бывают универсальные, широкого применения, специализированные и специальные. Универсальные станки предназначены для выполнения разнообразных работ при использовании разных заготовок. Станки широкого назначения предназначены для выполнения определенных работ с использованием заготовок определенных наименований. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (например, обработка зубчатого венца на зубофрезерном станке). Специальные станки выполняют вполне определенный вид работ на одной определенной заготовке.^ По степени автоматизации различают станки с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы, станки с программным управлением. По числу главных рабочих органов различают одно- и многошпиндельные станки и одно- и многопозиционные станки и т.д. ^ По точности различают станки пяти классов: Н – нормального; П – повышенного; В – высокого; А – особовысокого; С – особоточного. В отечественном машиностроении принята Единая система условных обозначений станков, разработанная в ЭНИМСе. В соответствии с этой системой каждому станку присвоен определенный шифр, первые две цифры которого – группа или тип станка; буква на втором или третьем месте – типоразмер станка (следовательно, и технические характеристики станка); третья или четвертая цифра – условный типоразмер станка; последняя буква – модификация станков одной базовой модели. Все металлорежущие станки разбиты на 10 групп, а каждая группа – на 10 типов. Например, обозначение станка модели 16К20Ф3С32 расшифровывается так: 1 – станок токарной группы; 6 – винторезный; К – модернизированный; 20 – высота центров, т.е. расстояние от оси вращения заготовки до направляющих (200 мм); Ф – оснащен числовым программным управлением (ЧПУ); 3 – управление тремя координатными движениями; С32 – шифр системы ЧПУ. В зависимости от вида инструмента способы обработки резанием подразделяются на обработку 1) лезвийным инструментом, 2) абразивным инструментом. Основные методы лезвийной обработки: точение, сверление, фрезерование, строгание, долбление, протягивание, резьбонарезание. Абразивную обработку подразделяют на шлифование и отделочную абразивную обработку.^ Лезвийная обработка деталей машинВ лезвийной обработке (в зависимости от вида и направления движения резания, вида обработанной поверхности) выделяют следующие технологические методы: точение, строгание, дробление, протягивание, сверление, фрезерование, резьбонарезание.Точение Лезвийная обработка резанием (ЛОР) цилиндрических и торцевых поверхностей называется точением. Главное движение – вращательное – придается заготовке или режущему инструменту; движение подачи – прямолинейное или криволинейное – придается режущему инструменту вдоль, перпендикулярно или под углом к оси вращения. Точением обрабатываются шейки и торцевые поверхности круглых стержней (валов); наружные и внутренние цилиндрические поверхности некруглых стержней и корпусных деталей. В зависимости от вида обработанной поверхности различают обтачивание (обработка наружных поверхностей) и растачивание (обработка внутренних поверхностей рис. 1, а, б). В зависимости от направления движения подачи различают продольное точение (рис. 2, а) (движение подачи направлено вдоль оси вращения заготовки); поперечное точение (рис. 2, б) (движение подачи направлено перпендикулярно оси вращения заготовки); нарезание канавок и отрезание (рис. 2, в), точение конусов (рис. 2, д) (движение подачи направлено под углом к оси вращения заготовки); нарезание винтовых поверхностей – резьбы (рис. 2, г), а также точение фасонных поверхностей. Многообразие видов поверхностей заготовок, обрабатываемых на станках токарной группы, привело к созданию большого числа типов токарных резцов. Основным критерием классификации резцов является их технологическое назначение. Различают резцы: - проходные прямые (рис. 3, а), отогнутые (рис. 3, б), упорные (рис. 3, в) и широкие (рис. 3, г) – для обтачивания наружных цилиндрических поверхностей; подрезные (рис. 3, д) – для подрезания торцов заготовки; - отрезные (рис. 3, е) – для отрезания обработанной заготовки и протачивания кольцевых канавок; - расточные проходные (рис. 3, ж) и упорные (рис. 3, з) – для растачивания сквозных и глухих отверстий; - фасонные стержневые (рис. 3, и), круглые (рис. 3, к) и призматические (рис. 3, л) – для обработки фасонных коротких поверхностей с длиной образующей линии до 30…40 мм; - резьбовые – для нарезания наружных (рис. 3, м) и внутренних (рис. 3, н) метрических резьб. Рис. 2. Основные технологические схемы точения: а – продольное точение; б – поперечное точение; в – нарезание канавки и отрезание; г – нарезание резьбы; д – точение конической поверхности; Dr – главное движение резания; Ds пр, Ds поп – движение подачи продольное и поперечное Рис. 3. Токарные резцыПо характеру обработки резцы делят на черновые, получистовые и чистовые; по направлению движения подачи – на правые и левые. Правые работают с подачей справа налево, левые – слева направо. По типу инструментального материала и способу его крепления на головке (по конструкции) различают резцы цельные из углеродистых или из быстрорежущих сталей; с напайной пластиной из быстрорежущей стали или из твердого сплава; с механическим креплением пластины твердого сплава или кристалла сверхтвердого материала (со сменными пластинами). Различают резцы с перетачиваемыми и неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава. Широко применяют резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинами (рис. 3, о). Когда одна из режущих кромок пластины выходит из строя вследствие затупления, открепляют механический прижим и устанавливают в рабочее положение следующую режущую кромку. На рис. 3, п показаны типы сменных многогранных режущих пластин. Пример многообразия резцов для точения канавок приведен на рис. 4. Характер базирования и закрепления заготовки в рабочих приспособлениях токарных станков зависит от типа станка, вида обрабатываемой поверхности, типа заготовки (вал, диск, кольцо, некруглый стержень и др.), отношения длины заготовки к ее диаметру, требуемой точности обработки. При обработке круглых стержней на универсальных токарных станках чаще всего применяются трех-, четырех- или шестикулачковые патроны. Основные станки токарной группы показаны на рис. 5. На универсальном токарно-винторезном станке (рис. 5, а) обрабатывают детали разных классов (круглые и некруглые стержни, кольца, диски, корпусные детали и др.). Станина 3 станка – массивная базовая чугунная деталь – имеет две тумбы: переднюю 1 и заднюю 7. В передней тумбе установлен главный электродвигатель. Верхняя часть станины имеет две пары направляющих для базирования и перемещения подвижных элементов станка. Передняя бабка 4 закреплена на левой части станины. Рис. 4. Разновидность резцов для точения канавок на наружной и внутренней поверхностях детали Рис. 5. Станки токарной группы (схемы): а – универсальный токарно-винторезный; б – патронный токарно-револьверный полуавтомат; в – токарный гидрокопировальный автомат; г – вертикальный многошпиндельный полуавтомат. 1, 7 – передняя и задняя тумбы; 2 – коробка подач; 3 – станина; 4, 6 – передняя и задняя бабки; 5 – резцедержатель; 8 – ходовой винт; 9 – суппорт; 10 – поперечный суппорт; 11 – револьверная головка; 12 – револьверный суппорт; 13 – траверса; 14 – верхний и нижний суппорты; 15 – шпиндель; 16 – карусель; 17 – направляющие; 18 – центральная колонна; → – направление движенияВ корпусе передней бабки расположена коробка скоростей и шпиндель. На правом резьбовом конце шпинделя устанавливается технологическая оснастка для базирования и закрепления заготовок. Шпиндель получает вращение (главное движение Dr) от главного электродвигателя через клиноременную передачу, систему зубчатых колес и муфт, размещенных на валах коробки скоростей, расположенной внутри передней бабки. Задняя бабка 6 установлена на правой части станины с возможностью перемещения по ее внутренним направляющим. Задняя бабка необходима для повышения жесткости закрепления длинных валов. Внутри задней бабки размещена выдвижная пиноль, в конусное отверстие которой вставляются различные центра. При обработке длинных валов (отношение длины к диаметру больше 4) передний конец заготовки устанавливается в патрон, закрепленный на шпинделе, а задний конец поджимается центром, установленным в пиноли задней бабки. При обработке коротких заготовок, заготовок типа некруглый стержень или корпусных заготовок в конусное отверстие пиноли устанавливается осевой инструмент, что позволяет производить осевую обработку центрального отверстия в заготовке. Движение подачи при этом осуществляется вручную вращением маховика задней бабки. На наружных направляющих станины размещается суппорт 9, состоящий из резцедержателя 5, поворотных, поперечных и продольных салазок. В четырехпозиционном резцедержателе 5 устанавливаются режущие инструменты – токарные резцы. Поворотные салазки установлены с возможностью поворота и фиксации вокруг вертикальной оси, что позволяет обрабатывать короткие (до 150 мм) конусные поверхности с большими (до 45о) углами конусности. При обработке длинных конусных поверхностей с малыми (до 5о) углами конусности смещают ось вращения заготовки, перемещая заднюю бабку перпендикулярно направляющим станины. Поперечные салазки позволяют придать режущему инструменту движение подачи Ds под углом 90о к оси вращения заготовки, т. е. – поперечную передачу. Продольные салазки позволяют придать режущему инструменту движение подачи Ds вдоль оси вращения заготовки, т. е. – продольную подачу. Движение подачи осуществляется вручную или автоматически. На передней стенке станины закреплена коробка подач 2, кинематически связанная со шпинделем. Коробка подач передает движение на ходовой вал и ходовой винт 8. Ходовой винт служит для обеспечения автоматической подачи только при нарезании резьбы. Для обеспечения автоматической подачи при других операциях служит ходовой вал. Для обработки партии сложных деталей типа ступенчатый валик, фланец, кольцо применяют патронный токарно-револьверный полуавтомат (рис. 5, б), в котором несколько режущих инструментов устанавливают в револьверной головке 11. Это позволяет сократить время на установку и наладку инструментов. Револьверные станки с многогранной револьверной головкой дополнительно оснащены одним или двумя (передним и задним) револьверными суппортами 12. Все инструменты, работающие с продольным движением подачи, закрепляются в револьверной головке. Все инструменты, работающие с поперечным движением подачи, закрепляются в суппортах. Обработка ступенчатых валов ведется на многорезцовых токарных полуавтоматах, автоматах или на токарных гидрокопировальных автоматах (рис. 5, в). На станине автомата размещены передняя бабка 4 с коробкой скоростей и шпинделем; задняя бабка, верхняя и нижняя траверсы 13. По траверсам перемещаются верхний и нижний суппорты 14. Верхний суппорт имеет только поперечное движение подачи, нижний – только продольное (в гидрокопировальных аппаратах суппорт перемещается по копиру, что позволяет обрабатывать сложные ступенчатые или фасонные поверхности). Диски обрабатывают на вертикальных многошпиндельных полуавтоматах (рис. 5 , г). На станине 3 размещены центральная колонна 18 и карусель 16. Карусель установлена с возможностью дискретного или непрерывного поворота вокруг оси колонны. При непрерывном вращении карусели колонна также синхронно вращается. На карусели установлены шпиндели 15 с кулачковыми патронами. По вертикальным направляющим 17 колонны перемещаются суппорты 9. При дискретном вращении карусели возможны два исполнения станка: с одинарной и двойной индексацией карусели. На станках с одинарной индексацией карусели проводится односторонняя обработка заготовки. На первой позиции проводится загрузка заготовки, далее после каждого поворота карусели обрабатывается группа поверхностей, после чего обработанная деталь возвращается на первую позицию, где снимается со станка. Следовательно, на одном станке одновременно обрабатывается семь заготовок. На станках с двойной индексацией карусели она поворачивается на двойной угловой шаг. Первая позиция является загрузочной. Далее на нечетных позициях ведется обработка заготовки с одной стороны. Полуобработанная заготовка возвращается на первую позицию, где вручную или с помощью автооператора заготовка переносится во вторую загрузочную позицию и базируется по обработанным поверхностям. После этого заготовка обрабатывается с другой стороны на четных позициях и снимается со станка. Следовательно, на станке ведется полная обработка заготовок с двух сторон. На рис. 6 в качестве примера показан универсальный токарно-фрезерный станок повышенной точности.Рис. 6. Универсальный токарно-винторезный станок повышенной точности LZ280S производства ФРГФрезерование Процесс ЛОР плоских и фасонных поверхностей с линейной образующей называется фрезерование. В этом процессе главное движение – вращательное – придается инструменту, а движение подачи – поступательное прямолинейное – придается заготовке в направлениях вдоль и перпендикулярно (рис. 1, г) оси вращения инструмента. В зависимости от назначения и вида обрабатываемых поверхностей различают следующие типы фрез: цилиндрические (рис. 7, а), торцовые (рис. 7, б, з), дисковые (рис. 7, в), концевые (рис. 7, г), угловые (рис. 7, д), шпоночные (рис. 7, е), фасонные (рис. 7, ж). У цилиндрических и дисковых односторонних фрез режущие зубья расположены на наружной поверхности цилиндра. У дисковых двусторонних, торцовых насадных, концевых и шпоночных фрез режущие зубья размещены на наружной цилиндрической поверхности и на одном из торцов. У дисковых трехсторонних фрез режущие зубья находятся на двух торцах и на наружной цилиндрической поверхности. Рис. 7. Типы фрезФрезы изготавливают цельные (рис. 7, б–ж) или сборные (рис. 7, а, з). Режущие кромки могут быть прямые (рис. 7, д) или винтовые (рис. 7, а). Фрезы имеют остроконечную (рис. 7, и) или затылованную (рис. 7, к) форму зуба.У фрез с остроконечными зубьями передняя и задняя поверхности лезвия – плоские. У фрез с затыловаными зубьями передняя поверхность – плоская, а задняя выполнена по спирали Архимеда; при переточке по передней поверхности профиль зуба фрезы сохраняется. Цельные фрезы изготавливают из инструментальных сталей. У сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущей стали или оснащают пластинами из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы пайкой или механически. Ножи из композитов крепятся в торцевых фрезах с механическим креплением.^ Цилиндрические фрезы для обработки ступенчатых поверхностей заготовок обычно используют в наборе из двух и более фрез. Дисковые фрезы используются для обработки пазов и для отрезания материала. Концевые фрезы используются для обработки плоскостей, уступов, прямоугольных и призматических пазов; криволинейных поверхностей. К специальным фрезам относятся концевые фрезы для получения Т-образных пазов; шпоночные фрезы для получения шпоночных пазов под призматическую или сегментную шпонку; модульные дисковые или концевые фрезы для нарезания зубчатых венцов или шлицов методом обката; резьбовые фрезы. На универсальных горизонтально-фрезерных станках (ГФС) (рис. 8, а) (ось вращения инструмента – горизонтальная) и вертикально-фрезерных станках (ВФС) (рис. 8, б) (ось вращения инструмента – вертикальная) обрабатывают горизонтальные, вертикальные, наклонные плоскости; одновременно несколько плоскостей, уступы и пазы (прямолинейные и фасонные); фасонные поверхности (рис. 9). Особенностями процесса фрезерования являются прерывистый характер процесса резания каждым зубом фрезы и переменность толщины срезаемого слоя. Каждый зуб фрезы участвует в резании только на определенной части оборота фрезы. Остальной ход по воздуху зуб совершает вхолостую. Этим обеспечивается охлаждение фрезы и дробление стружки. Режимы резания при фрезеровании характеризуют следующие показатели: скорость резания; подача (минутная, на оборот, на зуб); глубина резания и ширина B фрезерования. Скорость резания v берется как окружная скорость вращения фрезы: v = πDфn/1000, (3) где Dф – наружный диаметр фрезы, мм; n - частота вращения шпинделя, мин−1. Рис. 8. Станки фрезерной группы: а – горизонтально-фрезерный; б – вертикально-фрезерный; в – копировально-фрезерный; г – карусельно-фрезерный. 1 – фундаментная плита; 2 – станина; 3 – коробка скоростей; 4 – хобот; 5 – консоль; 6 – продольные салазки; 7 – шпиндельный узел; 8 – поперечные салазки;9 – стол; 10 – серьга; 11 – поворотные салазки; 12 – поворотная планшайба; 13 – шпиндель; 14, 16 – стол; 15 – стойка; 17 – щуп; 18 – следящий привод; 19 – фрезерная головка (бабка); 20 – карусель Рис. 9. Технологические схемы фрезерования на станках: а – горизонтально-фрезерных; б – вертикально-фрезерных; Dr – главное движение резания; Ds – движение подачи; 1/Z – делительный поворот заготовки; → – направление движений Dr и Ds Для установки, базирования и закрепления заготовок применяются универсальные приспособления (прихваты, угольники, призмы, машинные тиски). При обработке большой партии заготовок проектируются и изготавливаются специальные приспособления. Для периодического точного поворота заготовки на заданный угол (деление заготовки) применяют механические или оптические делительные головки. В условиях единичного или мелкосерийного производства широко используются универсальные консольно-фрезерные станки. К ним относятся станки ГФС без поворотного и с поворотным столами, а также ВФС. Для примера на рис. 8, а показаны основные узлы ГФС с поворотным столом. На фундаментной плите 1 установлена чугунная станина 2. Внутри станины расположены отсек для электрооборудования, коробка скоростей 3 и шпиндельный узел 7. По верхним направляющим станины перемещается хобот ^ 4, который может устанавливаться относительно станины с разными размерами вылета. Серьга 10 перемещается по направляющим хобота и закрепляется гайкой. Хобот совместно с серьгой обеспечивает жесткость фрезерной оправки с серьгой. С помощью винтового домкрата по вертикальным направляющим станины перемещается консоль 5 – базовый узел, обеспечивающий продольную, поперечную и вертикальную подачи стола 9. По горизонтальным направляющим консоли перемещаются продольные салазки 6. По верхним направляющим вертикальных салазок перемещаются поперечные салазки 8. На продольных салазках установлены поворотные салазки 11 и стол 9. Вертикальное, продольное и поперечное движения подачи стола могут осуществляться вручную или с использованием коробки подач, размещенной в консоли. Вращательное движение выходного вала коробки подач преобразуется в поступательное перемещение стола с помощью механизмов ходовой винт–гайка. На верхней части стола выполнены поперечные Т-образные пазы для установки заготовки или рабочих приспособлений.По основным узлам ВФС имеют много общего с ГФС, но отличаются от последних вертикальным расположение шпинделя, который можно поворачивать на угол до 45о в обе стороны. На фундаментной плите 1 (рис. 8, б) установлена чугунная станина 2. Внутри станины расположены отсек для электрооборудования и коробка скоростей. В верхней части станины установлена поворотная планшайба 12 с фрезерной головкой и шпинделем 13. С помощью винтового домкрата по вертикальным направляющим станины перемещается консоль 5 с продольными 6, поперечными 8 салазками и столом. Обработку сложных фасонных поверхностей проводят концевыми фрезами на копировально-фрезерных станках (рис 8, в). Плоские фасонные поверхности замкнутого круга с прямолинейной образующей получают контурным фрезерованием. При этом заготовке или фрезе одновременно сообщают движение в двух направлениях (продольное и поперечное движения подачи). Одно из движений является задающим (постоянным), другое – следящим, зависящим от формы копира. Профиль обработанной поверхности зависит от соотношения этих движений. Скорость перемещения фрезы относительно заготовки (результирующая передача) должна совпадать со скоростью перемещения следящего элемента (щупа) по копиру. Объемные фасонные поверхности получают объемным копирным фрезерованием. Поверхности фрезеруют отдельными вертикальными или горизонтальными фасонными строчками. Ширина строчки соответствует диаметру концевой фрезы. После фрезерования одной строчки фрезу перемещают на ширину строчки. Следующую строчку фрезеруют на обратной подаче. В современных копировальных станках применяются механические, электромеханические или гидравлические следящие приводы. При использовании механического следящего привода щуп жестко связан с фрезой, сила резания воспринимаются копиром, что является причиной его быстрого изнашивания. Применение электромеханических или гидравлических усилителей позволяет уменьшить давление на щуп, что позволяет получать высокую точность обработки.На рис. 8, в показан общий вид копировально-фрезерного станка. На фундаментной плите 1 установлена станина 2. По горизонтальным направляющим станины перемещаются поперечные салазки 8. По поперечным направляющим салазок перемещаются стол 14. На столе установлена стойка 15 со своим столом 16, в пазах которого устанавливается приспособление с обрабатываемой заготовкой и копир. На правой части станины установлена вертикальная стойка 15 с винтовым механизмом подачи. По направляющим стойки перемещаются фрезерная головка (бабка) 19 со шпинделем 13 и следящий привод 18 со щупом 17. В крупносерийном и массовом производстве для высокопроизводительного непрерывного фрезерования партии деталей применяют фрезерные станки непрерывного действия, для обработки заготовок небольшого размера (некруглые валы, рычаги, кронштейны и др.) – карусельно-фрезерные станки; а для обработки более крупных заготовок – барабанно-фрезерные станки. Основные узлы карусельно-фрезерного станка показаны на рис. 8, г. На станине 2 смонтирована стойка 15, по вертикальным направляющим которой перемещается фрезерная головка 19 с двумя шпинделями 13. Оба шпинделя имеют общий привод, но смогут настраиваться на разные числа оборотов. Обычно левый шпиндель настроен на черновое фрезерование поверхности, правый – на чистовое. На круглом столе (карусели 20) с вертикальной осью вращения в приспособлениях размещают заготовки. Стол установлен в поперечных салазках 8, которые могут перемещаться по направляющим станины. При работе станка стол вращается непрерывно. Особенностью барабанно-фрезерных станков является наличие горизонтального барабана. На гранях барабана установлены приспособления, в которых базируются и зажимаются заготовки. Медленным вращением барабана заготовкам придают круглую подачу. Станки оснащены несколькими фрезерными головками. Фрезерование и точение могут быть завершающими операциями обработки резанием. В этом случае они квалифицируются как отделочная, прецизионная обработка. Прецизионная обработка (тонкое точение и растачивание, алмазное точение, тонкое фрезерование) позволяет получить шероховатость поверхности Ra 0,02…0,63 мкм; точность, соответствующую 5 – 9 квалитетам. Она характеризуется высокими скоростями резания (1,5…15 м/с), малыми подачами (0,01…0,15 мм/об), малой глубиной резания (0,05…0,3 мм) при высокой виброустойчивости технологической системы СПИЗ.Сверление Процесс ЛОР цилиндрических отверстий с прямолинейной образующей называется сверлением. В этом процессе главное движение – вращательное – придается инструменту, а движение подачи – прямолинейное – придается инструменту вдоль оси его вращения (рис. 1, в). В зависимости от вида обработанной и обрабатываемой поверхностей, а также от качества обработанной поверхности различают сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, цекование, зенкование, нарезание резьбы и обработку сложных отверстий (рис. 10).Сверление сквозного отверстия показано на рис. 10, а. Режущим инструментом служит спиральное сверло. В зависимости от требуемой точности и величины партии обрабатываемых заготовок отверстия сверлят в кондукторе или по разметке.Рассверливание – процесс увеличения диаметра ранее просверленного отверстия сверлом большего диаметра (рис. 10, б). Диаметр отверстия выбирают так, чтобы поперечная режущая кромка в работе не участвовала. В этом случае осевая сила уменьшается.Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости многолезвийным режущим инструментом – зенкером (рис. 10, в).Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой (обычно после зенкерования) в целях получения высокой точности и малой шероховатости обработаной поверхности (рис. 10, г, д).Цекование – обработка торцовой поверхности отверстия торцовым зенкером для достижения перпендикулярности плоской торцовой поверхности к его оси (рис. 10, е). Рис. 10. Схемы обработки заготовок на сверлильных станкахЗенкованием получают в имеющихся отверстиях цилиндрические или конические углубления под головки винтов, болтов, заклепок и других деталей. На рис.10. ж, з показано зенкование цилиндрического углубления цилиндрическим зенкером (зенковкой) и конического углубления коническим зенкером.^ Нарезание резьбы – получение на внутренней цилиндрической поверхности с помощью метчика винтовой канавки (рис. 10, и).Отверстия сложного профиля обрабатывают с использованием комбинированного режущего инструмента. На рис. 10, к показан комбинированный зенкер для обработки двух поверхностей: цилиндрической и конической.^ Сверление глубоких отверстий (длина отверстия более пяти диаметров) выполняют на специальных горизонтально-сверлильных станках. При обработке глубоких отверстий спиральными сверлами происходят увод сверла и «разбивание» отверстия: затрудняются подвод смазочно-охлаждающей жидкости и отвод стружки. Поэтому для сверления глубоких отверстий применяют сверла специальной конструкции. На рис. 10, л показана схема сверления глубокого отверстия специальным однокромочным сверлом на горизонтально-сверлильном станке. Заготовке 1, зажатой в трехкулачковом патроне и люнете, сообщают главное вращательное движение резания (Dr). Сверло 7 закрепляют на резьбе в стебле 3 (трубе), а второй конец последнего – в суппорте 4 и сообщают сверлу продольную подачу (Ds пр). Смазочно-охлаждающая жидкость под большим давлением подается насосом из резервуара 6 по трубопроводу через маслоприемник 2 к режущей кромке сверла, стружка отводится вместе с жидкостью через внутренний канал сверла в стружкосборник 5. При таком способе глубокого сверления для получения отверстия заданного размера весь металл, подлежащий удалению, превращается в стружку (рис. 10, м). Глубокие отверстия большого диаметра (D > 100 мм) сверлят сверлами кольцевого типа. В процессе сверления в стружку уходит только металл кольцевой плоскости (рис. 10, н). Оставшийся после сверления центральный стержень используют как заготовку для изготовления других деталей. Процесс сверления протекает в более тяжелых условиях, чем точение. В процессе резания затруднены отвод стружки и подача охлаждающей жидкости в зону резания. Выделяемая при резании теплота, в основном, поглощается режущим инструментом и заготовкой. Особенно это заметно при сверлении отверстий в материалах, ха