Изготовление корпусов концевого инструмента

Концевые инструменты (сверла, зенкеры, развертки и фрезы) изготовляются цельными и сборными. У цельных инструментов рабочая часть изготовлиется из быстрорежущей стали, а хвостовик — из конструкционной стали 45 или стали Ст.6; хвостовик с рабочей частью соединяется при помощи сварки. После сварки и отжига производится механическая обработка.

К наиболее ответственным операциям изготовления корпусов инструмента относятся фрезерные операции: обработка прямых, наклонных и винтовых канавок и обработка спинки винтовых зубьев.

Получение заготовок. Разрезка заготовок осуществляется иа прессах и ножницах, дисковыми пилами, на отрезных и токарных станках и шлифовальными кругами. Выбор того или иного способа отрезки заготовок зависит от условий производства. В инструментальных цехах машиностроительных заводов наибольшее распространение получил способ отрезки резцом как наиболее производительный и не требующий сложного инструмента.

В условиях единичного и мелкосерийного производства отрезку заготовок производят на токарных или револьверных станках, в массовом производстве — на специализированных и специальных токарноотрезных станках, а также на одно- и многошпиндельных токарных автоматах.

Для отрезки заготовок сверл из холоднотянутого калиброванного прутка широко применяют вертикально-отрезные автоматы моделей ЛА-5, ЛА-6, ЛА-17. Характерная особенность этих автоматов в том, что одновременно с отрезкой на одном из торцов заготовки образуется конус, а другой торец получается перпендикулярным к оси заготовки. Это достигается соответствующей заточкой, установкой и подачей резца (рис. 49). Пруток 1 получает главное вращательное движение со скоростью н, резец 2—движение подачи под углом 60° к оси заготовки. Резец имеет угол в плане 30°. Продольное перемещение прутка для отрезки следующей заготовки ограничивается упором 3, который после закрепления прутка в момент отрезки отводится от торца прутка.

Отрезка заготовок из закаленных сталей осуществляется на абразивноотрезных автоматах и полуавтоматах моделей ВЗ-14, ВЗ-50, ВЗ-84 и ЗР125.

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 49. Схема резки прутка

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 50. Величина вылета заготовок из различных сталей: а — при одинаковых диаметрах; б — при разных диаметрах;

I- заготовка из быстрорежущей стали; 2 -  заготовка из углеродистой стали

 

Завод «Фрезер» изготовляет абразивно-отрезные полуавтоматы модели МФ-332 для отрезки заготовок диаметром 25—100 мм с размерами круга 400 × 3 × 32 мм. При отрезке торцовая поверхность заготовки имеет 5—6-й класс чистоты.

Для отрезки заготовок из труднообрабатываемых материалов применяют анодно-механические станки моделей МЭ-12, МЭ-13, 4822, 4А821 и другие станки ленточного и дискового типа. Наибольший диаметр разрезаемой заготовки на первых трех станках ленточного типа равен 300 мм, а на станке модели 4А821 дискового типа разрезается прокат любого профиля, вписывающийся в квадрат 160 × 160 мм.

Наиболее производительным способом получения заготовок является рубка на эксцентриковых прессах и специальных станках. Резка-рубка заготовок диаметром 3—10 мм осуществляется на станке модели Л32Р1.

Производительность и ширина реза при различных способах отрезки заготовок диаметром 50 мм из быстрорежущей стали приведены в табл. 71.

Таблица 71

Производительность отрезки заготовок диаметром 50 мм

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Сварка заготовок. Сверла, зенкеры, метчики, развертки, концевые фрезы и протяжки изготовляют составными: режущую часть из инструментальных сталей, а хвостовую — из углеродистой конструкционной.

Основным способом изготовления составного инструмента является контактная стыковая сварка. Для получения равномерного нагрева вылет заготовки из углеродистой стали должен быть в 1,5—2 раза больше вылета заготовки из быстрорежущей стали (рис. 50).

Суммарные припуски на сварку, полученные из припусков на оплавление и осадку, даны в табл. 72. При этом припуск на угар для быстрорежущей стали равен 0,65, а для углеродистой стали 0,35 от общей величины припуска на угар.

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 51. Расположение сварного шва на сверлах

Место сварки рабочей части сверла с хвостовой частью зависит от размера сверла. Значение величины l (рис. 51) для сверл по ГОСТу 10903—64 диаметром d более 25 мм приведено ниже:

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Таблица 72

Припуски на сварку рабочей части и хвостовика (все  размеры даны в мм)

Изготовление корпусов концевого инструмента

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Для сверл диаметром 25,5—30 мм по ГОСТу 2092—64 l = 35 мм.

В последнее время для изготовления составного инструмента применяется сварка трением. Завод «Фрезер» выпускает полуавтоматы модели МФ-327, на которых можно сваривать заготовки диаметром 10— 22 мм из сталей марок Р18 и Р9 со сталями 45, 40Х.

Центрование. В процессе изготовления концевого режущего инструмента базами являются центровые отверстия и обратные центры. Формы и размеры центровых отверстий (ОСТ НКМ 4044) приведены в табл. 73.

Центровые отверстия формы I (табл. 73) применяют обычно для изготовления большинства режущих инструментов. Протяжки, развертки и метчики со шлифованным профилем резьбы имеют центровые отверстия с предохранительным конусом (форма II) или предохранительной выточкой. Предохранительный конус с углом 120° или торцовая выточка защищают центровое отверстие от повреждения во время обработки и эксплуатации.

Таблица 73

Форма и размеры центровых отверстий, мм

Изготовление корпусов концевого инструмента

Изготовление корпусов концевого инструмента

Центровые отверстия обрабатываются на токарных станках или специальных центровочных полуавтоматах. Автомат модели МФ 148 предназначен для центрования заготовок метчиков диаметром 9—24 мм.

В качестве инструмента для центрования применяют спиральное сверло и зенковку или комбинированное центровочное сверло (см. табл. 49).

После термической обработки центровые отверстия восстанавливают на вертикальных центрошлифовальных станках заправленным по форме центрового отверстия абразивным кругом или на вертикально-сверлильных станках твердосплавным зенкером. При изготовлении инструментов с точностью до 5 мкм (развертки, протяжки и др.) и с биением до 5 мкм центровые отверстия восстанавливают доводкой с помощью чугунного притира и микропорошка Э или ЭБ.

Обработка хвостовиков. Концевые режущие инструменты изготовляют с цилиндрическими и коническими хвостовиками.

Рекомендуемые диаметры цилиндрических хвостовиков режущего инструмента (в мм) приведены ниже.

2; (2,5); 3; (3,5); 4; (4,5); 5; (5,5); 6; (6,5); 7; (7,5); 8; (8,5);

9; (9,5); 10; 11; 12; (13); 14; (15); 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34;

36; 38; 40; 42; 45; 50; 55; 60; 65; 70

Приведенные рекомендации не распространяются на ручные цилиндрические развертки, сверла и другие инструменты, у которых диаметр хвостовика совпадает с диаметром цилиндрической рабочей части.

Обработка цилиндрических хвостовиков осуществляется на обычных токарных станках или на специальных полуавтоматах и автоматах. Токарные станки используются в мелкосерийном, а полуавтоматы и автоматы — в крупносерийном и массовом производстве.

Наиболее распространенной группой станков в инструментальном производстве являются прутковые автоматы. При изготовлении разверток, метчиков и тому подобных инструментов диаметром до 14 ммприменяют прутковые одиошпиндгльные автоматы (моделей 1103, МФ-122, 1А10П, 1П12 и 1П16), а при изготовлении разверток и метчиков диаметром 14—18 мм — прутковые многошпиндельиые.

 

Таблица 74

Припуски и допуски на обработку концевого инструмента (мм на диаметр)

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

При изготовлении хвостовиков диаметром от 20 до 100 мм. применяют многошпиндельные прутковые автоматы моделей 1А225-6, 1240-4, 1265М-6, 1А290-8 и 1А290-6. При- пуски и допуски на диаметр при обработке цилиндрических рабочих частей и хвостовиков, изготовляемых из горячекатаной стали, даны и табл. 74.

Большую часть режущих инструментов—сверла, зенкеры, развертки, концевые фрезы — изготовляют с коническими хвостовиками типа Морзе от № 0 до № 6. Конические хвостовики с лапками (табл. 75) в единичном и мелкосерийном производстве изготовляют на токарных стайках. Схема обработки следующая: по копирной линейке обрабатывается хвостовик на конус (рис. 52, а); затем обтачивается цилиндрическая часть лапки (рис. 52, б) и подрезается торец радиусным резцом (рис. 52, в).

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 52. Схема обработки конических хвостовиков

 

В серийном и крупносерийном производстве конические хвостовики типа Морзе № 1, 2, 3, 4 обрабатывают на специальных токарных полуавтоматах с копирными устройствами.

 

Таблица 76

Основные размеры наружных конусов с лапками (по ГОСТу 2847 — 45), мм

Изготовление корпусов концевого инструмента

Изготовление корпусов концевого инструмента

Хвостовики Морзе № 1 обрабатывают на токарных полуавтоматах моделей ВТ-10 и ВТ-11, хвостовики Морзе № 2 и 3 — иа автоматах модели КТ-61, а хвостовики Морзе № 4 и 5 — на токарных автоматах модели МР-105. Так как величина припуска у меньшего диаметра конуса велика, то в полуавтоматах предусмотрена обработка конических хвостовиков за несколько проходов. Так, например, на полуавтомате модели ВТ-11 и автомате модели КТ-61 можно обтачивать за два прохода конический хвостовик с помощью двух копиров, устанавливаемых на поворотном копиродержателе (модели ВТ-11) или наложенных друг на друга копиров, но смещенных (модель КТ-61).

 

Таблица 76

Основные размеры наружных конусов без лапок (по ГОСТу 2847—45), мм

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Изготовление корпусов концевого инструмента

Конические хвостовики без лапки (табл. 76) со стороны торца имеют резьбовое отверстие (рис. 53), необходимое для закрепления инструмента в процессе работы. Это отверстие получают на револьверном станке. Операция содержит следующие переходы: центрование; сверление отверстия А; подрезание торца Д; растачивание выточки Б зенкером; зенковаиие отверстия В для образования рабочего конуса под углом 60°; зенкование отверстия для образования предохранительного конуса Г с углом 120°; нарезание резьбы.

После термической обработки конические и цилиндрические поверхности концевого инструмента шлифуют на круглошлифовальных и бесцеитрошлифовальных стайках. Припуски на шлифование конических поверхностей после чистового обтачивания даны в табл. 77.

Обработка квадратов и лапок. Обработка квадратов у разверток, метчиков и других инструментов производится фрезерованием, протягиванием или штампованием. При изготовлении небольшой партии инструментов квадрат фрезеруют на горизонтальнофрезерных станках набором двух трехсторонних фрез. После фрезерования двух противоположных граней квадрата заготовку поворачивают в приспособлении на 90° и обрабатывают другие грани. Существуют приспособления, с помощью которых можно закрепить одновременно несколько заготовок. В крупносерийном и массовом производстве квадраты обрабатывают на специальных протяжных станках.

В машинных развертках н сверлах хвостовик оканчивается лапкой. Ее обрабатывают на горизонтально-фрезерном станке двумя трехсторонними фрезами в условиях мелкосерийного производства и на специальном автомате при крупносерийном производстве. Автомат модели СИ-08 предназначен для фрезерования лапок у спиральных сверл диаметрами 6—15,5 мм с цилиндрическим хвостовиком, а автомат модели ГФ-555 — для фрезерования лапок сверл с конусом Морзе № 1, 2 и 3.

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 53. Форма конического хвостовика без лапки

 

Таблица 77

Припуски на шлифование конусов Морзе после чистового обтачивания

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Лапки концевого инструмента можно обрабатывать методом непрерывного фрезерования на вертикально-фрезерном станке с применением специального приспособления в виде круглого стола.

Фрезерование канавок. При изготовлении концевого инструмента — разверток, зенкеров и фрез — наиболее ответственной операцией является фрезерование прямых и винтовых канавок. В мелкосерийном производстве канавки выполняют на горизонтально- и универсальнофрезерных станках в одношпиндельной делительной головке.

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 64. Схема установки фрез при обработке канавок:

1 — рабочая фреза; 2 — угольник; 3 — шаблон; 4 — установочный валик; 5 — деталь

 

В серийном производстве фрезерование прямых канавок у разверток выполняют в многошпиндельных делительных головках преимущественно на продольно-фрезерных станках модели 6В1-Р Сестрорецкого инструментального завода им. Воскова. Этот станок предназначен для обработки разверток диаметром до 40 мм с неравномерным окружным шагом зубьев.

Фрезерование винтовых канавок у зенкеров и концевых фрез в условиях серийного производства осуществляется в трехшпиндельных универсальных делительных головках на универсально-фрезерных станках.

Прямые канавки фрезеруют одно- или двухугловыми фрезами. Двухугловые фрезы имеют большую стойкость и обеспечивают лучшую чистоту обрабатываемой поверхности.

Схемы установки фрез при образовании прямых канавок приведены на рис. 54. Правильность установки фрез относительно обрабатываемой детали проверяют установочными валиками с рисками либо шаблонами (рис. 54, а и б). После установки фрезы по центру обрабатываемой детали (рис. 54, е) стол станка перемещают в горизонтальной плоскости на величину Е и поднимают на высоту Н (рис. 54, г), равную глубине фрезерования.

Установка одноугловой фрезы при фрезеровании зуба с передним углом, равным нулю, приведена на рис. 54, д, е.

Расчет установочных координат производится на основании элементов и геометрических параметров обрабатываемого зуба инструмента. Поэтому в рабочих чертежах инструмента должны быть указаны ширина пера f, высота зуба h, измеренная в радиальном направлении, угол рабочей фрезы 0, передний угол у, диаметр заготовки.

Винтовые канавки фрезеруют только двухугловыми фрезами на универсально-фрезерных станках с применением делительных головок Н-135 и Н-160.

Для образования на поверхности заготовки винтовых канавок необходимо, чтобы заготовка получила два движения — поступательное и вращательное.

 

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 55. Схема настройки станка и делительной головки для фрезерования винтовых канавок

 

 Поступательное движение заготовка получает от стола станка, а вращательное — от шпинделя делительной головки, которая через сменные шестерни соединена с ходовым винтом продольной подачи. Для нарезания винтовой канавки с углом наклона со стол станка необходимо развернуть так, чтобы ось вращения заготовки находилась под углом α, равным 90° — со, и подобрать сменные зубчатые колеса таким образом, чтобы поступательное перемещение обрабатываемой детали было равно шагу нарезаемой канавки за один оборот заготовки (рис. 55).

Если вместо угла наклона винтовой канавки даны ее шаг и диаметр обрабатываемого корпуса, то угол поворота стола определяется по формуле

Изготовление корпусов концевого инструмента

где  ώ — угол поворота стола, град;

      π — 3,14;

      D — диаметр корпуса, мм;

      Н — шаг винтовой канавки, мм.

При повышенных требованиях и чистоте поверхности винтовой канавки угол поворота стола, указанный на чертеже детали или определенный по формуле, увеличивается на 1—2°.

Угол поворота стола со в зависимости от шага Н винтовой канавки и диаметра D обрабатываемого корпуса можно найти по табл. 78. 

 

Таблица 78

Угол поворота стола в зависимости от величины отношения шага винтовой канавки к диаметру детали (Н — шаг винтовой канавки, мм; D — диаметр детали, мм; ώ — угол поворота стола, град)

Изготовление корпусов концевого инструмента

Продолжение табл. 78

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Если,например, шаг фрезеруемой винтовой канавки равен 200 мм, а диаметр корпуса 50 мм. то отношение шага винтовой канавки Я к диаметру корпуса D будет

Изготовление корпусов концевого инструмента по табл. 78 находим, что угол поворота стола станка равен ώ = 38 1/4°.

Если найденное значение  Изготовление корпусов концевого инструмента в табл. 78 не указано, то соответствующий угол поворота стола может быть определен по ближайшему значению  Изготовление корпусов концевого инструмента , приведенному в табл. 78. Получаемая при этом ошибка лежит в пределах точности отсчета угла поворота стола и не оказывает существенного значения на качество поверхности.

При фрезеровании винтовых канавок применяют делительные головки Н-135 и Н-160 (рис. 55), предназначенные для вращения обрабатываемого корпуса со скоростью, согласованной с величиной продольной подачи стола. Для этого валик привода делительной головки соединяют с винтом продольной подачи стола станка. Следовательно, настройка делительных головок на фрезерование винтовых канавок заключается в определении передаточного отношения сменных зубчатых колес z1 z2, z3 и z4, при этом необходимо знать шаг винтовой канавки и характеристику станка.

Характеристика А станка определяется по формуле

Изготовление корпусов концевого инструмента

где N — характеристика делительной головки;

      S — шаг винта продольной подачи, мм.

 

При часто встречающемся шаге винта продольной подачи стола S = 6 мм и характеристике делительной головки N = 40 характеристика станка равна 240.

Если фрезерование винтовой канавки на станке с характеристикой 240 производится при передаточном отношении сменных зубчатых колес, равном единице, то шаг обработанной канавки будет получаться равным 240 мм.

При фрезеровании канавки с шагом 120 мм необходимо, чтобы передаточное отношение сменных зубчатых колес было равно 2/1 т. е. 240/120, а при шаге канавки, равном 60 мм, это отношение должно быть 4/1, т. е. 240/60. Следовательно, передаточное отношение сменных колес при фрезеровании винтовых канавок равно частному от деления характеристики станка на шаг фрезеруемой канавки

Изготовление корпусов концевого инструмента

где i — передаточное отношение сменных колес;

240 — характеристика станка;

H — шаг винтовой канавки, мм.

 

Например, при фрезеровании винтовой канавки с шагом 800 мм на станке с характеристикой 240, сменные колеса определяют по формуле

Изготовление корпусов концевого инструмента

 

Следовательно, z1 = 30 зубьев, z2 =50, z3 = 40 и z4 = 80. Открытые винтовые канавки (пазы) под твердосплавные пластинки фрезеруют специальной угловой фрезой на горизонтально-фрезерном станке (рис. 55). В процессе фрезерования в корпусе фрезы между диом и боковой стенкой канавки (паза) необходимо получить прямой угол под пластинку, чтобы не было завалов опорных поверхностей. Для этого следует повернуть стол горизонтально-фрезерного станка не на угол подъема винтовой линии зуба, а на меньший угол, скорректированный по формуле

Изготовление корпусов концевого инструмента

где α — угол поворота стола станка;

ώ — угол подъема винтовой линии зуба фрезы, подсчитанный по среднему диаметру;

ε — угол, образованный вертикальной плоскостью и касательной к поверхности резания, проведенный через режущую кромку дисковой фрезы.

Угол подъема винтовой линии со подсчитывается по формуле

Изготовление корпусов концевого инструмента

где S — шаг спирали винтовой пластинки в мм;

Dcp. ф — диаметр окружности, проходящей через середину гнезда под пластинку, в мм.

Дисковую угловую фрезу для нарезания винтовых канавок (пазов) выбирают в зависимости от диаметра изготовляемой концевой фрезы и числа зубьев (табл. 79).

 

Таблица 79

Размеры и геометрические параметры для выбора дисковых угловых фрез для фрезерования винтовых канавок

Изготовление корпусов концевого инструмента

В серийном и массовом производстве винтовые канавки фрезеруют на специальных автоматах и полуавтоматах.

Стружечные канавки и спинки спиральных сверл диаметром 0,5— 40 мм обрабатывают на сверло-фрезерных автоматах и полуавтоматах моделей 6787А, 6788, 6789, 6790, 6791А и 6792А; фрезерование канавок у центровочных сверл диаметром 1—6 мм — на автомате модели СИ-11; фрезерование винтовых канавок на концевых фрезах с неравномерным окружным шагом — на полуавтомате модели ДФ-161.

Диаметры обрабатываемых фрез — 14—45 мм.

Обработка корпуса сверла. Технологический процесс изготовления спиральных сверл с коническим хвостовиком состоит из следующих операций:

1)  и 2) отрезка заготовок для рабочей и хвостовой частей;

3)   и 4) зачистка концов у рабочей и хвостовой частей;

5)  очистка заготовок на пескоструйном аппарате;

6)   и 7) сварка и отжиг;

8)   обдирка наплыва у сварочного шва;

9)   правка заготовки после сварки;

10)  подрезка торца со стороны хвостовика;

 

Изготовление корпусов концевого инструмента

Рис. 56. Процесс обработки корпуса сверла

11)      сверление и зенкерование центрового отверстия со стороны хвостовика (рис. 56, а);

12)      обточка наружного центра со стороны рабочей части;

13)      обточка рабочей части по диаметру предварительная и окончательная (рис. 56, б);

14)      обточка хвостовика на конус предварительная и окончательная (рис. 56, в);

15)      обточка хвостовика под лапку и подрезка торца;

16)      фрезерование лапки (рис. 56, г);

17)      фрезерование спиральных канавок (рис. 56, д);

18)      фрезерование спинки зуба (рис. 56, е);

19)      термическая обработка и очистка на пескоструйном аппарате.

 

Затем сверло поступает на шлифование и заточку.

При обработке корпуса сверла базами служат центры, поэтому на торце хвостовика на первом этапе обработки производится сверление и зенкерование центрового отверстия, а со стороны рабочей части — обточка наружного центра.

Обработка корпуса развертки. Технологический процесс изготовления цельных разверток состоит из следующих основных операций;

1)   отрезка или рубка заготовок из пруткового материала;

2)  центрование с двух сторон;

3)   токарная обработка рабочей и хвостовой частей шейки и торцов;

4)   клеймение;

5)   фрезерование квадрата у ручных разверток или лапки у машинных разверток;

6)   фрезерование канавок;

7)   термическая обработка; твердость рабочей части HRC 62—65 и хвостовой HRC 35—45;

8)   зачистка центровых отверстий у хвостовых разверток, шлифование обратных центров у мелких разверток или шлифование отверстий у насадных разверток.

После этих операций корпуса разверток поступают на заточку, шлифование хвостовой части и доводку.

Смотрите также