МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

I. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА РЕЗАНИЕМ

ЗАГОТОВКА ДЕТАЛЕЙ

Заготовками для деталей, подвергающихся механической обра-‘ Сотке, являются отливки, поковки и прутки.

Применение отливок и поковок во многих случаях значительно сокращает объем механических работ но сравнению с обработкой их из прутка. Кроме того, повышается качество деталей, так как литьем легко получить жесткие тонкостенные конструкции.

Горячая штамповка дает возможность получить наиболее правиль-. ное расположение волокон материала и детали.

Как качество заготовок, так и объем последующей обработки зависят от ряда факторов, связанных с технологией литья и горячей штамповки.

Литье

Наряду с широким применением отливок для различной арматуры 1 (корпусы и пробки кранов, штуцеры, тройники, угольники и т. п.) в настоящее время все большее распространение получают литые узлы конструкций самолета, вытесняющие ранее применявшиеся сварные узлы.

В самолетостроении применяют преимущественно отливки из I цветных сплавов: медных, алюминиевых и магниевых; стальное леги — 2 рованное литье начинают применять довольно широко за границей и в меньшей степени у нас.

Из алюминиевых сплавов, применяемых для отливки узлов само­лета, наиболее распространены следующие:

АЛ7 (по спецификации ВИ AM) или 195 (но американской специфи­кации)— содержит 4% меди; сопротивление разрыву 16—22 кг/мм*

(в деталях).

АЛ8 (или 220) — содержит 10% магния; сопротивление разрыву 20—30 кг 1мм2 (в отливках).

АЛ9 (или 356) — содержит 6,5—7,5% кремния; сопротивление разрыву 15—22 кг/мм2 (в деталях).

Сплав АЛ7 употребляют для деталей со средней нагрузкой, АЛ8— для наиболее нагруженных, АЛ9 — для менее нагруженных деталей; этот сплав обладает малой склонностью к трещинам и позволяет отли­вать наиболее сложные тонкостенные отливки.

Прочность литых узлов колеблется в значительных пределах в зависимости от толщины стенок отливки, причем наиболее прочными оказываются тонкие, быстроохлаждающиеся части. Это необходимо учитывать при конструировании деталей.

Методы литья в зависимости от характера литейных форм можно разделить на два вида; литье в земляные (песочные) формы и литье в постоянные металлические формы.

Перечисленные выше алюминиевые сплавы можно отливать как в сырые, так и в сухие формы. При пользовании сырыми формами ме­ханические свойства отливки повышаются, так как отливки полу­чаются более плотными благодаря быстрому охлаждению; но в деталях сложной формы возникают большие внутренние напряжения, вызы­вающие образование трещин. Поэтому для простых по форме отливок можно пользоваться сырыми формами, а для более сложных надо при­менять сухие.

Электрон в сырых формах отливать нельзя, так как магний отни­мает от воды, насыщающей форму, кислород и начинает гореть, а осво­божденный водород выбрасывает с силой металл из формы. Поэтому электрон отливают в сухие формы, причем к формовочной земле при­бавляют специальные примеси (серный цвет, борная кислота). Латунь и бронзу отливают в сухие формы.

Отливка деталей арматуры, идущих на самолет в большом коли­честве, особенно стандартизованных, оправдывает применение метал­лических моделей, выполняемых обычно в виде модельных досок, ускоряющих и удешевляющих ручную формовку и широко применяе­мых при формовке на формовочных машинах.

Применяются также гипсо-асбестовые формы для отливки фасонных деталей, что улучшает механические свойства отливок и позволяет оставлять минимальные припуски на обработку.

Литье в постоянные металлические формы (кокили) обладает сле­дующими преимуществами перед отливкой в землю:

1) устранение трудоемкой формовки;

2) повышение точности отливки (от ± 0,2 до ± 0.3 мм), что дает возможность получить практически вполне взаимозаменяемые

детали;

3) получение очень чистой наружной поверхности, не требующей последующей очистки;

4) улучшение качества литья, так как благодаря быстрому охлаж­дению отливки получаются более плотными.

Недостатком кокильного литья является высокая стоимость чугун­ных или стальных кокилей, которая оправдывается только при боль­ших масштабах производства. Из указанных выше алюминиевых сплавов для отливки в кокиль наиболее пригоден сплав АЛ9: сплав АЛ7 отливается в кокиль плохо.

Производство самолетов—175—4

Пористость и рыхлость отливок, получающиеся при кристалли­зации сплавов (особенно алюминиевых и магниевых), устраняют внеш­ним всесторонним давлением в процессе кристаллизации, что дает возможность получать уплотненные прочные отливки.

Повышать плотность отливок можно различными способами.

Наиболее производительным и качественным способом является литье под давлением. В этом случае расплавленный металл заполняет стальную форму под сильным давлением. Отливку можно производить из всех цветных сплавов, применяемых в самолетострое­нии. Этот способ но сравнению с отливкой в кокиль дает следующие технические и экономические преимущества:

1) большая точность отливок (0,08—0,12 мм для алюминиевых и магниевых сплавов и 0,2—0,4 мм для медных) и полная взаимозаме­няемость деталей;

2) плотность отливок, что дает возможность уменьшать их сечения и снижать расход материала;

3) отсутствие последующей механической обработки деталей, за исключением нарезания резьбы, сверления малых отверстий большой длины, развертывания и т. п.;

4) высокая производительность, так как для заполнения формы требуется 1—2 сек., а для удаления отливки и подготовки формы — около 30 сек.

Широкое распространение этого способа в самолетостроении огра­ничивается очень высокой стоимостью форм, окупающейся только при больших количествах деталей.

Литые детали из алюминиевых сплавов подвергают термообра­ботке. Сложные фасонные отливки отжигают, чтобы устранить внут­ренние напряжения, закаливают для повышения механических свойств, а затем подвергают естественному или искусственному старению.

Горячая штамповка как метод получения заготовок для механически обрабатываемых деталей имеет уже достаточно широкое применение в самолетостроении.

Штамповкой изготовляют детали как из сталей, гак и из медных и алюминиевых сплавов. По сравнению с ручной ковкой или свобод­ной ковкой под молотами горячая штамповка имеет следующие сущест­венные преимущества:

1) значительное повышение производительности труда;

2) использование рабочих более низкой квалификации;

3) повышение точности поковок, сокращающее механическую обра­ботку и допускающее оставление отдельных поверхностей детали без последующей обработки;

4) возможность получения правильного расположения волокон, необходимого для прочности детали;

5) меньший расход металла на угар и окалину вследствие умень­шения числа нагревов.

Для штамповки применяют штампы двух основных типов.

Открытые (облойные) штампы, наиболее широко при­меняемые в самолетостроении для штамповки стальных деталей, имеют

разъем по горизонтали. Для простых деталей употребляют штампы с одним ручьем, а для сложных — многоручьевые штампы; в ручьях предварительной ковки выполняют различные операции, например, обжим заготовки, пережим и высаживание в определенных местах, перегибание и подрубание. Этим освобождают основной отделочный ручей от излишней работы по перемещению металла, что уменьшает его износ.

Процесс штамповки в открытых штампах обычно состоит из сле­дующих операций: 1) предварительная штамповка; 2) штамповка в отделочном ручье; 3) обрезка заусениц (облоя); 4) правка (доводка) в штампе.

При установлении припусков на обработку стальных поковок, изготовляемых в открытых штампах, можно руководствоваться следую­щими данными, принятыми на одном из наших заводов:

1) для размеров в плоскости разъема штампа — от 1,5 до 3 мм при обработке резцами и фрезами;

2) для размеров в направлении, перпендикулярном плоскости разъема штампов — от 1,5 до 2,5 мм при обработке резцами и фрезами и от 2 до 3 мм для деталей, требующих шлифования.

Допуски на точность изготовления поковок приведены в табл. 6 .

Таблица б Допуски на точность изготовления поковок Размеры поковок по вертикали, мм До 15 15-35 35-60 60—90 Допуск но вертикали, ,и. и +0,6 —0,3 +0,75 -0,5 + 1.0 -0,5 +2,0 —1,0 Размеры поковки по гори­зонтали, мм………………… До 25 25—75 75—150 150—300 Допуск по горизонтали, мм +0,75 —0,3 + 1,0 —0,5 + 1,5 -0,5 +2,0 —0,75

Открытые штампы применяют также для штамповки деталей из цветных сплавов.

Закрытые облойные штампы (фиг. 13) в самолетостроении больше всего применяют для штамповки арматуры (краны, ниппели, гайки, угольники и т. п.) из латуни и алюминиевых сплавов. Для штамповки пользуются круглыми заготовками. Тонкую заусеницу, получающуюся между плоскостями матриц, а также между пуансоном и матрицей, удаляют зубилом, напильником или наждачным крутом. В закрытых штампах можно штамповать такие детали, которые в откры­тых штампах получать невозможно или очень трудно. Недостатком закрытых штампов является их малая производительность.

На заводах США в настоящее время применяют: штамповку под молотами в многоручьевых штампах с последующей горячей калиб­ровкой под кривошипными прессами, штамповку из мерных заготовок одновременно нескольких деталей (нормально 4—6) с предваритель­ным приданием заготовке формы в одно — или многоручьевых штам­пах под кривошипными прессами и, наконец, штамповку одновременно нескольких деталей под кривошипными прессами из мерных заго-^ товок, которым предварительно придана форма в ковочных вальцах.

Применение ковочных вальцев позволяет обходиться без паровых — и воздушных молотов и дорогих многоручьевых штампов, значительно уменьшить количество отходов металла и устранить волнообразное рас­пределение волокон в заготовке, что, улучшает качество изделия. Этот, способ штамповки увеличивает про­изводительность на 33%.

Для горячей штамповки применяют паровые и падающие молоты, а также, прессы, чаще всего фрикционные и гидравлические. Заусеницы обрезают, на эксцентриковых прессах.

Существенной операцией при штам­повке сталей является удаление окалины с поверхности поковок путем обдувания паром или сжатым воз­духом. Окалина, вдавливаясь в по­верхность металла, нарушает его однородность, портит внешний вид, затрудняет обнаружение поверхно­стных дефектов и, наконец, портит штампы и режущий инструмент при механической обработке поковок.

Качество деталей можно значительно улучшить, если производить ковку и штамповку с одного нагрева, т. е. штамповку производить после свободной ковки, не прибегая к дополнительному нагреву. Так как в этом случае окалина отсутствует и в различных сечениях про­кованная заготовка имеет одинаковую температуру, то от этого уве­личивается срок службы штампов и создаются наиболее благоприятные условия для работы молота. Помимо экономии топлива, затрачивае­мого на нагрев перед правкой, такой способ работы гарантирует качест­венную обрезку и правку. Технологический процесс при этом строится следующим образом: нагретую заготовку дают под молот свободной ковки и после проковки передают к штамповочному молоту; здесь за несколько ударов заготовку отштамповывают, а затем передают к обрез­ному прессу для обрезки заусениц и правки в специальном штампе, расположенном на обшей плите с обрезным штампом.

Окалину с готовых поковок удаляют или травлением или обдув­кой песком. Специальные стали рекомендуется очищать путем трав­ления, так как при обдувке песок обычно затягивает мелкие трещины, которые из-за этого могут остаться необнаруженными. Для углеро-

днстых сталей можно с успехом применять обдувку, как более простой и дешевый способ. Для поковок из специальных сталей, которые под­лежат сварке без механической обработки свариваемых мест, обычно применяют обдувку песком. Поковки из стали перед дальнейшей обра­боткой обрабатывают термически.

Алюминиевые сплавы, употребляемые для горячей штамповки (от АК1 до АК8 по спецификации ВИАМ), после штамповки закали­вают с естественным (АК1) или искусственным старением (от АК2 до АК8), а затем подвергают травлению в 20%-ном щелоч­ном растворе или в 10—

15%-ном растворе азотной ки­слоты с последующей промыв­кой в горячей воде.

Латунные детали подвер­гают травлению в серной кислоте (15 мин.), промывают в горячей воде, а потом для придания блеска травят (5 мин.) в растворе двухромо­вокислого натрия и снова промывают в горячей и холод­ной воде.

Холодную чеканку применяют для получения штампованных деталей с точными размерами, а также с ровными и чистыми поверх­ностями. В процессе чеканки металл обжимают выше пре­дела упругости; он деформи­руется и приобретает форму и размеры, соответствующие рабочим поверхностям штампа. Операция чеканки заменяет фрезерование или шлифование и обеспечивает получение поковок с одинаковыми и точными размерами по толщине. Обычно при чеканке достигают точности ±0,1 мм, но плоские места поковок можно получать с точностью от ±0,03 до ±0,05 мм. Вместе с тем чеканка значи­тельно проще, дешевле и производительнее, чем обработка на фре­зерных или шлифовальных станках.

Качество и точность чеканки больше всего зависят от величины припуска, даваемого при штамповке, и от его колебаний. Для точной чеканки припуск не должен превышать 0,8 мм (на размер); для грубой чеканки, после которой изделия получают с точностью ±0,2 мм, величина припуска может доходить до 2 мм. Для обеспечения постоян­ства припуска на чеканку необходимо следить, чтобы величина недо — штамповки заготовок не превышала 0,5 мм.

Если чеканку вводят для получения чистых и гладких поверхностей, то дают припуск в 2—3 мм, так как при малом припуске не всегда

Это соотношение изменяется и с изменением характера производства и с внедрением более производительных станков типа шлифовальных, протяжных, резьбо-фрезерных, резьбо-нарезных, для алмазной об­работки, агрегатных и т. п.

Все станки, которые должны найти применение при проектиро­вании технологических процессов в механических цехах самолето­строительных заводов, можно разделить следующим образом.

Заготовительные станки. Они представляют катего­рию станков, предназначенных для предварительной обработки прут­кового, трубчатого, листового и других материалов с целью облегчить обработку их на других металлорежущих станках. Особое значение имеют заготовительные станки в отношении освобождения нормального технологического оборудования от тяжелых черновых операций, чем устраняется преждевременный износ станков, выполняющих чисто­вые операции.

В этом смысле к заготовительным станкам можно отнести также ряд нормальных металлорежущих станков, на которых целесообразно проводить предварительные черновые операции, например, обдирку, грубое сверление и т. п. Это создает еще большее преимущество в том отношении, что дает возможность освободить квалифицированных рабочих от выполнения простейших операций, а также повысить использование станков.

Заготовительное оборудование делят на следующие группы:

Отрезные станки: приводные ножовки, дисковые пилы с зубьями, дисковые пилы фрикционные, дисковые пилы абразивные, ленточные пилы, ножницы типа «Буффало».

Типа токарных: отрезные станки для пруткового мате­риала; револьверно-сверлильные станки.

Центровочные станки: односторонние центровочные; двухсторонние центровочные.

Рихтовальные (для прутков).

Нормальные упрощенные станки для обдирочных работ: токарные и наждачные.

Машины для вырезывания кислородным пламенем заготовок из листового материала толщиной до 200 мм (автоскопы). С помощью этих машин можно получать заготовки любой конфигурации (по копиру), причем срез получается достаточно чи­стым.

Станки для резки материала характеризуются чистотой разреза, шириной пропила и производительностью.

На нервом месте по чистоте реза и по производительности стоят абразивные пилы, которые целесообразно применять для резки труб, когда требуется получать особо чистый пропил. Высокие скорости резания абразивных пил (до 80 м/сек) обеспечивают большую производительность, например, на распиливание прутка диаметром 45 мм требуется б сек.

Высокой производительностью отличаются также дисковые фрикционные пилы; их производительность более чем в два

раза выше производительности дисковых пил с зубьями. Недостатком ■ фрикционных пил является оплавление краев разрезаемого материала, 1 что не во всех случаях допустимо.

Приводные* ножовки (фиг. 16) находят большое применение j в заготовительных цехах для разрезания мелкосортного материала. | Для лучшего использования приводных ножовок можно применять І тиски, дающие возможность резать пакеты прутков (фиг. 17). Длина 1 полотна ножовки составляет 1,75—2,25 диаметра разрезаемого мате — | риала.

При выборе ножовочных полотен надо учитывать, что чем мягче j разрезаемый материал, тем крупнее должны быть зубья.

При работе с охлаждающей жидкостью скорость хода ножовки j для движения вперед и назад составляет в среднем (в м/мин):

Для иеотожженной инструментальной стали…. 18

Обычно приводные ножовки делают в среднем 40—60 об/мин. j Высокопроизводительные станки для распиливания работают с охлаж — I дением при 70—100 об/мин.

Режимы работ при холодном распиливании дисковыми пилами ‘ (фиг. 18) зависят от материала и диаметра пилы. В среднем можно принять, что подача должна составлять 0,05—0,2 мм па один зуб 1 пилы, а скорости резания устанавливаются следующие (в мімин):

Мягкая сталь……………………………………………………….. 14—26

Легированная сталь…………………………………………………….. 8—14

Цветные металлы и алюминиевые сплавы…. 100—200

Для выбора диаметра пилы можно пользоваться табл. 7, состав­ленной по данным Гипромаша.

Таблица 7 Наименьший диаметр дисковой зубчатой пилы Профиль разрезаемого материала Основной размер, характеризующий разрезаемый материал Максимальная вели­чина основного раз — .мера разрезаемого ма­териала, выраженная в зависимости от диаметра диска Минимальный размер диска, выраженный в зависимости от основного размера раз­резаемого материала Круглый. d 0.33D 0min=:W Квадратный. ft 0,3 D £)min = 3’23/’ Прямоугольный Высота Л и ширина s — Dm. n=0,75 (s+/9s*+2/i*)

Ленточные пилы. Скорости резания, допускаемые этими пилами, довольно высокие и зависят от распиливаемого материала

Фиг. 18. Дисковая пила.

Фиг. 19. Ленточная пила по металлу.

Для цветных металлов и сплавов алюминия обычно принимают 12— 15 м/сек, а для черных. металлов 4—б м/сек. При такой высокой ско­рости на долю каждого зубца приходится ничтожная по толщине стружка.

По своей конструкции станки для распиливания металла ленточ­ными пилами (фиг. 19) имеют много общего со станками для распили­вания дерева. Обычно ленточные пилы для распиливания легких сплавов имеют разведенные зубцы.

Токарно-отрезные станки служат для отрезывания заготовок из пруткового материала.

Центровочные станки предназначаются для получе­ния центровых отверстий. Обычно такие отверстия изготовляют в де­талях, обрабатываемых в центрах. Часовая производительность этих станков доходит до 500—600 деталей, зацентрованных с двух сторон.

К основному оборудованию относятся:

Нормальные универсальные станки. Сюда от­носятся все станки общего назначения, применяемые во всех отраслях металлообрабатывающей промышленности: токарные, фрезерные, ре­вольверные автоматы и полуавтоматы, расточные, сверлильные, строгальные, шлифовальные и др. Высокой производительности этих станков и их специализации можно достигнуть путем применения спе­циальных и нормальных приспособлений в зависимости от масштабов производства, а также путем многостаночного обслуживания.

Токарно-винторезные станки имеют наибольший удельный вес в серийном производстве. Они предназначаются для обработки деталей, имеющих форму тел вращения, как с поверхности, так и внутри (растачивание отверстий, сверление и т. д.). Область исполь­зования токарного станка очень велика, полнее всего он может быть использован в индивидуальном производстве; в серийном же производ­стве использование его несколько ограничено применением более производительных станков. Основные размеры, определяющие то­карный станок, — расстояние между центрами и высота центров.

Этот тип станков делят на токарные и токарно-винторезные. Вы­бор типа при проектировании технологических процессов зависит от конструкции обрабатываемой детали.

Достоинством токарно-винторезных станков является широкая их универсальность. Наряду с этим при помощи различных специаль­ных приспособлений их можно использовать для выполнения опреде­ленных операций в качестве специализированных, производительных станков.

В большинстве случаев работы на токарно-винторезных станках выполняют рабочие высокой квалификации.

Большой производительностью и экономичностью отличаются токарно-револьверные станки. Благодаря наличию специальных приспособлений вся работа на револьверном станке сводится к относительно простым движениям, почему на этих станках работают рабочие невысокой квалификации (2—3-разряда), обраба­тывая очень сложные детали (фиг. 20 и 21). Эти основные достоинства

револьверных станков делают их незаменимыми в серийном произвол» стве.

Револьверные станки бывают с вертикальной и горизонтальной осью вращения револьверной головки. Одним из преимуществ револьвер­ных станков первой группы (фиг. 22) и аналогичных им является возможность производить на них обработку с большими усилиями резания благодаря наличию специальной опорной штанги, поддержи­вающей револьверную головку, что предотвращает дрожание инстру­мента во время работы. Кроме тбго, некоторые станки этой конст­рукции снабжают ходовым винтом, что дает возможность нарезать на них резьбу. Так как в револьверной головке имеется 6 отверстий, то эти станки надлежит применять для обработки деталей с небольшим числом переходов.

Револьверные станки с горизонтальной осью вращения револьвер­ной головки (фиг. 23) по своей конструкции легче, но зато допускают одновременную установку в головке большого числа инструментов, и поэтому их успешно применяют для обработки различной арматуры и изделий с большим количеством переходов, изготовляемых преиму­щественно из цветного литья, алюминиевых сплавов и т. п.

Система револьверных станков с горизонтальной осью вращения револьверной головки является более удобной и экономичной. Срав­нительно большое количество инструментов, закрепляемых в револь­верной головке этих станков, допускает обработку сложных изделий, причем поперечное фасонное обтачивание, а также обработку конуса выполняют без помощи боковых или поперечных супортов, пользуясь специальной копирной линейкой, прикрепляемой к станине. Державки для крепления инструментов в этих станках отличаются большей простотой по сравнению с головкой с вертикальной осью враще­ния.

При построении технологического процесса обработки тел вра­щения, устанавливая порядок переходов и их количество, надлежит руководствоваться следующими положениями.

В первую очередь выполняют по возможности все черновые обра­ботки (переходы и проходы) и только после этого чистовые переходы.

При работе на многоинструментальных станках (револьверных, карусельных, агрегатных) сочетание одновременной работы инстру­ментов подчиняют тому же принципу, т. е. комбинируют одновремен­ную работу отдельно черновых и отдельно чистовых инструментов. Инструменты, производящие окончательную чистовую обработку, особенно при высокой точности обработки, в большинстве случаев работают самостоятельно. Для обработки изделий больших диаметров целесообразно применять резцы из твердых сплавов, а малых диа­метров — из быстрорежущих сталей, т. е. надо стремиться сочетать такие условия работы, при которых одновременно будут использо­ваны стойкости резцов различных качеств.

Фрезерные станки применяют в самолетостроении в ос­новном трех типов: горизонтальные, вертикальные и копировально­фрезерные.

Они предназначаются главным образом для обработки плоскостей фигурных поверхностей (фиг. 24, а), контуров деталей (фиг. 24, 0), фрезерования пазов (фиг. 24, в) и обработки поверхностей, располо­женных под углом (фиг. 24, г).

Для простых операций, как фрезерование шлицев, пазов, головок болтов и т. п., применяют простые фрезерные станки, обычно с ручной подачей. Для более сложных операций необходимо уже применение станков с механической подачей.

Фиг. 24. Примеры обработки на фрезерных станках. а — плоскостей; б — контуров; в — пазов; г — под углом.

При разнообразии деталей и небольшом объеме производства целе­сообразно применение универсально-фрезерных станков; при крупно­серийном производстве полностью использовать эти станки уже не удается, здесь рациональнее используются станки не универсальные (простые), выполняющие только несколько определенных операций.

В крупносерийном производстве находят применение также про­дольно-фрезерные станки.

При обработке различных контуров рационально и необходимо применение копировально-фрезерных станков.

Наиболее выгодным инструментом при фрезеровании с точки зре­ния производительности и чистоты обработки является торцевая фреза. При обработке плоскостей средних размеров, 300—-400 мм

шириной, целесообразно применять торцевую фрезу диаметром 1,2 ширины фрезерования (</фР = 1,2В, где В — ширина фрезерования).

Строгальные станки бывают двух типов: поперечно-стро* гальные (шепинги) и продольно-строгальные. Строгальные станки пред*, назначены для обработки поверхностей, но производительность их при, прочих равных условиях значительно ниже, чем фрезерных станковj Применение различных приспособлений и специального инструмента! дает возможность строгать плоскости, расположенные перпендив кулярно или под углом, пазовые канавки и т. п.

При выборе способа обработки (фрезерование или строганием предпочтение нужно отдать фрезерованию, как более производитель*! ному способу обработки. Однако в случае необходимости получения на станке гладкой и точной поверхности детали за один установ я невозможности сохранения единства базы для последующей чистовой обработки следует применять строгание с последующей шабровкой.1

Строгание следует предпочесть фрезерованию в следующих слу*1 чаях:

1. Если при обработке детали требуется за один установ на станке] получить чистоту и точность поверхности и при отсутствии по тем] или иным обстоятельствам возможности дальнейшей обработки шли*] фовкой (потеря базы, неустойчивость детали, прочность конструкции).]

2. Если конечной операцией будет шабровка.

3. При обработке плоскостей в мелкосерийном и индивидуальном! производствах и вообще мелких партий, когда невыгодно применять] специальные инструменты для фрезерования-

4- В случаях обработки узких и длинных поверхностей, когда невозможно одновременно установить несколько деталей или когда] невозможно использовать всю ширину — нормальной фрезы.

5. Когда за одну установку при одной установочной базе или не-] устойчивых деталях требуется обработка взаимно перпендикулярных) плоскостей.

Во всех случаях обработки фигурных и плоских поверхностей] устойчивых деталей и возможности прочного крепления их приме*1 няется фрезерование. Если после фрезерования требуется шлифова­ние, необходимо обеспечить единство базы.

Протяжные станки (фиг. 25) представляют разновидность станков для строгания; обработку в них производят особым инстру­ментом—протяжкой, или брошью.

Конструкция протяжных станков чрезвычайно проста, и эксплоа — тация их не представляет большой сложности, но изготовление про­тяжки требует большой тщательности. Применение протяжек дает вполне взаимозаменяемые детали, так как при этом легко достигнуть точности обработки в пределах 2-го класса точности. По своей про­изводительности этот способ не может быть сравним ни с одним из существующих способов обработки отверстий и поверхностей различ­ных конфигураций.

Протяжки применяют двух родов: для обработки внутренних поверхностей (фиг. 26) и для наружной обработки (фиг. 27).

4

Специализированные станки представляют обору­дование, предназначенное для определенного вида работ и отличаю­щееся высокой производительностью, например, шлицевые, резьбо­фрезерные (для коротких резьб), протяжные, резьбонакатные станки и т. п.

Фиг. 25. Протяжной станок.

Операционные, или доделочные, станки служат для выполнения простейших операций, например, подрезание тор­цевых поверхностей, протачивание внутренних и наружных канавок, снятие фасок и т. п.

Фиг. 20. Протяжка отверстий.

А гр егатные станки относятся к специальному механи­ческому оборудованию. Комбинированный агрегатный станок (фиг. 28) представляет конструкцию, где деталь обрабатывают, перемещая ее последовательно и прерывно вдоль ряда самостоятельных рабочих узлов (агрегатов), снабженных различными инструментами и имею­щих индивидуальную настройку главного движения и движения по­дачи инструмента. Эти станки применяют при обработке отверстий, т. е. для сверлильных, расточных, зенковочных, резьбонарезных и тому подобных операций.

Производство самолетов— 175—5 65

Последовательное перемещение детали происходит по кругу: де­таль устанавливают на поворотном столе, сверлильные головки,

Фиг. 27. Протяжка наружной поверхности.

каждая из которых имеет различную настройку и снабжена самостоя­тельным инструментом, располагают неподвижно на круглой станине,

Фиг. 28. Агрегатный станок.

причем шпиндели головок могут быть установлены радиально, вер тикально или наклонно.

Если рассматривать подобного рода комбинированный станок как ряд одношпиндельних станков, расположенных но кругу и смонтиро­ванных на общей опоре, то будем иметь технологический поток (про­лет), в котором станки установлены в соответствии с заданным техно­логическим процессом обработки детали и имеют единую организацию обслуживания и управления. На поворотном столе комбинированного станка одновременно находится несколько позиций зажимных приспо­соблений с обрабатываемыми деталями— по числу сверлильных голо­вок (согласно количеству переходов по технологическому процессу) плюс одна позиция для съема и установки детали.

В работе участвуют одновременно все сверлильные головки и все позиции приспособления, причем каждое приспособление с зажатой в нем деталью последовательно переходит от первой рабочей головки до последней. Такой принцип беспрерывной поточной работы обеспе­чивает весьма высокую производительность станка. Если взять деталь, в которой нужно обрабатывать одно отверстие в 4—5 переходов (например, центрование, сверление, рассверливание, снятие фаски, развертывание), то производительность комбинированного станка по сравнению с револьверным станком будет в среднем в 5—6 раз выше.

МЕТОДЫ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Одним из распространенных методов окончательной обработки поверхностей является шлифование.

Фиг. 29. Станок для наружного шлифования.

Ему обычно предшествует токарная обработка или фрезерование, а оставленный небольшой припуск снимают шлифованием для до­водки детали до нужного размера.

В самолетостроении применяют кругло-шлифовальные станки для наружного шлифования (фиг. 29) и для внутреннего.

Плоскости шлифуют на плоско-шлифовальных станках, которые делят на станки, работающие периферией круга (дисковые круги), и станки, работающие торцевой поверхностью (чашечные крути). Станки, работающие периферией круга, в основном применяют для обработки точных небольших или относительно длинных и узких изделий, а также фасонных поверхностей. Станки, работающие тор­цом круга, применяют большей частью для обработки изделий срав­нительно невысокой точности.

Для обработки болтов, валиков, пальцев, фасонных и конусных деталей применяют бесцентровое шлифование. Оно отли-З чается высокой точностью и производительностью (точность обработки 1 до 0,005 мм). Недостатком его является то, что нельзя обрабатывать изделия с отверстием, если требуется соблюдать концентричность’, наружной шлифуемой поверхности и внутреннего отверстия, а также] изделий, имеющих на шлифуемой поверхности продольные пазы.

Для получения более высокой точности и зеркальной поверхности применяют лепинг-процесс, хонинг-процесс, суперфиниш и алмазное і растачивание.

Вопросу окончательной отделки деталей в самолетостроении уде-‘ ляется много внимания. Поверхность, обработанная обычными спо­собами, не имеет совершенно гладкого вида. При рассматривании еей через микроскоп можно обнаружить немалое количество гребешков, впадин и т. п., форма и величина которых чрезвычайно разнообразны и зависят от метода обработки и степени отделки (табл. 8).

Таблица 8 Высота гребешков после механической обработки Высота гребешков, ц Обработка по Саввину по Кизе — веттеру Грубое обтачивание……………………………. •…………………… 360 Чистовое обтачивание, строгание и развертывание • Чистовое торцевое обтачивание, фрезерование и 30-60 — развертывание………………………………………………………. 10—20 8-ю Шлифование……………………………………………………………… Тщательное шлифование и полирование закаленных 3—15 3 поверхностей………………………………………………………… до 1 1-2 Шабрение………………………………………………………………….. — 1—2 Протягивание……………………………………………………………. — 9 Хонинг — и лепннг-процессы………………………………………… — 0.125—0,25 Алмазная обработка……………………………………………. — 0,15 Суперфшиш………………………………………………………… … . 0,1

Новейшие процессы — хонинг, лепинг и суперфиниш — обеспечи­вают высокое качество поверхности детали в отношении как точности, так и чистоты ее, одновременно повышая устойчивость деталей про­

тив коррозии. Большую устойчивость приобретают детали с хорошо обработанной поверхностью при работе также на износ.

Таким образом хорошая отделка придает поверхности точность обработки, антикоррозийность, декоративность, износоустойчивость— качества, существенно важные для самолетных деталей.

Из различных методов окончательной обработки поверхностей прежде всего надо отметить тонкое обтачивание или растачивание на станке алмазными резцами при большом числе оборотов и малой по­даче. Применение в качестве инструмента алмазного резца и соот­ветствующего станка обеспечивает получение хорошей, почти зер­кально-гладкой поверхности высокой точности. Качество отделки на этих станках настолько высокое, что часто их предпочитают шлифо­вальным станкам. В особенности хорошие результаты при работе алмазными резцами получаются при обработке цветных металлов, которые сравнительно трудно поддаются шлифованию.

В табл. 9 приведены данные о режимах при алмазной обработке; данные таблицы показывают, что обычно применяют чрезвычайно малые подачи, небольшие припуски на обработку и большие числа оборотов.

Таблица 9

Алмазная обработка

Диаметр и длина отвер­стия, мм

Материал детали…………………

Припуск на диаметр, мм.

Станок (фирма и модель) .

Число об/мин……………………..

Подача, мм/об……………………..

Охлаждающая жидкость.

Шлифование — наиболее распространенный и хорошо из­вестный метод окончательной обработки, но для получения гладкой зеркальной поверхности приходится затрачивать много времени, так как надо давать чрезвычайно малую подачу и часто править шлифо­вальный круг. При обработке внутренних отверстий, например ци­линдров, шлифование не обеспечивает получения достаточно точного цилиндра.

Лепинг-процессом называют процесс окончательной обработки круглых и плоских изделий с помощью специального ин­струмента и притирочных средств. Обработку выполняют вручную на
токарном или механическом специальном станке почти без снятия стружки.

Лепинг-процесс применяют в настоящее время, главным образом, для круглых цилиндрических изделий с твердой поверхностью. Сле­дует различать четыре основных вида этого процесса: для инструментов и резьбы, для круглых мелких из­делий, могущих быть уложенными в гнезда круга станка (пальцы, ролики, штифты и т. п.), для круглых частей деталей, которые надо доводить на токарном станке 5 (например, коленчатые валы), и для шестерен, состав — "J ляющих совершенно особую группу. Общим во всех этих видах является применение мельчайшего абразив­ного состава и притира из соответствующего материала (чугун, бронза, свинец, дерево), который входит в со­прикосновение с доводимой деталью, причем движение сообщают либо обрабатываемой, либо доводящей детали, либо одновременно обеим.

Механический лепинг-про­цесс резко сокращает время доводки, ручной процесс в настоящее время применяют лишь при штучном производ­стве и в тех случаях, когда размеры или форма изделия не позволяют установить его на станке. Для малых диа­метров применяют доводочные оправки и кольца с нарезкой из чугуна, из цельного мате­риала, а для больших диаметров — регули­рующиеся раздвижные оправки (фиг. 30).

Хонинг-процесс развился из лепинг-процесса путем замены притиров брусками из абразива. Он осу­ществляется на так называемых станках для лепинг-хонинг-нроцессов, допускающих работу по обоим методам (фиг. 31). Это достигается заменой чугунных брусков абразивными. При пользовании чугунными брусками снимают не более 0,005—0,0075 мм, а при абразивных 0,02—0,025 мм.

При хонинг-процессе обрабатываемую поверхность подвергают только шлифующему действию камней, тогда как при лепинг-про — цессе создают давление и отчасти видоизменяют структуру поверх­ности. Поэтому после хонинг-процесса получается не такой высокий глянец, как после лепинг-процесса.

По сравнению с лепинг-процессом, дающим очень хорошую бле­стящую поверхность, хонинг-процесс является более производитель-
иым; кроме того, он не требует тщательной подготовки отверстия, так как может исправить некоторые недостатки предварительной обработки, например, овальность и конусность.

В сравнении с шлифованием хонинг-процесс, помимо большой про­изводительности, имеет преимущества в отношении большей точности и более гладкой блестящей поверхности. Это получается благодаря отсутствию искажений, возникающих вследствие отжимания камня при встрече с более твердыми местами, отсутствию вибраций, дающих волнообразную поверхность, и плавной и спокойной работе шлифую­щих камней в качаю­щихся оправках.

Хонинг-процесс применяют преимуще­ственно для оконча­тельной обработки от­верстий (цилиндров, шатунов, отверстий для поршневых паль­цев и г. II.) и в мень­шей степени для на­ружных цилиндриче­ских поверхностей, например, цапф ко­ленчатых валов и т. и.

Суперфиниш — особый метод тонкой отделки металличе­ских изделий путем обработки поверхности абразивным камнем при соответствующей смазке и низком давлении абразива на деталь; обычно это давление не превышает 5—6 кг. Как и при хонинговании, этот способ состоит в придании брускам трех и более одновременных движений (фиг. 32). На существующих в настоящее время станках изделие вращается, а камни совершают колебательное движение, де­лая от 1 до 20 колебаний в минуту. Обработка большинства деталей занимает 20—40 сек.

Точность обработанной поверхности на любых металлах (сталь, чугун, латунь, алюминий) достигает 0,025 їх.

Получение и 3 д е л и й требуемой точности. Получение требуемого класса точности зависит от применяемого ин­струмента и оборудования. Взаимозаменяемые детали можно изгото­вить, лишь соблюдая во время работы те предельные отклонения от номинального размера, которые допускают для данного класса точ­ности. С повышением класса точности удорожается изготовление деталей, увеличивается продолжительность обработки.

В серийном и массовом производствах приходится изготовлять не только взаимозаменяемые, но и весьма точные изделия (1-го и 2-го клас­сов точности), причем необходимо добиваться высокой производитель­ности и использования рабочих низкой квалификации. Этого можно достигнуть лишь при условии соблюдения следующих правил в отно­шении применения инструмента.

Обработка отверстий. 1-й класс — сверление, развер­тывание, чистовое развертывание, шлифование, лепинг — или хонинг- процесс.

2- й класс — сверление, зенкование или развертывание или свер­ление, растачивание, шлифование.

3- й класс — то же, что для 2-го класса, но при высокой квалифи­кации рабочих и коротких отверстиях можно ограничиться чистовым растачиванием резцами.

4- й класс — сверление по кондуктору или чистовое растачивание на обычных токарных или револьверных станках.

5- й класс —достаточно чистое растачивание или сверление на исправных сверлильных станках, причем обработка отделочным резцом в этом случае необязательна.

Обработка в а л о в. 1-й класс — обтачивание чистовое, шлифование черновое, шлифование чистовое при небольших подачах, чтобы не вызвать деформации, притирание или полирование.

2- й класс — предварительное обтачивание и шлифование.

3- й класс — то же, что для 2-го класса, но можно реже менять инструмент. При хороших токарных станках можно ограничиться об­работкой отделочными резцами, применяя при этом приспособления, исключающие возможность деформации изделия.

4- й класс —обработка на токарных или револьверных станках с применением отделочных резцов.

5- й класс — то же, что и для 4-го класса, но без особых меро­приятий.

Приведенные основные указания относительно выбора инстру­мента в зависимости от класса точности являются весьма существен­ными при проектировании технологического процесса. При решении вопроса о выборе экономически выгодного метода обработки суще­ственным также является знание класса точности, по которому требу­ется изготовить деталь, так как эти условия предопределяют правиль­ное использование инструмента и станка и, следовательно, характер построения технологического процесса.

В современном самолетостроении в большинстве случаев ограни­чиваются применением для наиболее точных деталей 2-го класса точ­ности. Большинство же деталей, подвергаемых механической обра­ботке, изготовляют по 3-му и 4-му классам точности: этим объясняется сравнительно небольшое применение станков для алмазного раста­чивания, протяжных, шлифовальных и т. п.