Обработка внутренних поверхностей тел вращения.

Обработка внутренних поверхностей — отверстий по сравнению с обработкой наружных более трудоемка, ча­сто требует применения нескольких режущих инструмен­тов и различных измерительных средств. Предваритель­ная обработка отверстий в сплошном материале выпол­няется, в основном, спиральными сверлами.

Главное и вспомогательное рабочие движения при сверлении осуществляет инструмент. Однако имеются станки, в которых главное рабочее движение выполняет заготовка, а движение подачи — инструмент. Например, при сверлении на токарном станке заготовка вращается, а сверло подается; то же — на револьверном станке. При сверлении отверстий небольших диаметров (до 15 мм) можно получить меньшую шероховатость, чем при полу­чении отверстий больших размеров. Достижимая точ­ность при сверлении — 12-й квалитет.

Для получения точных отверстий, имеющих малую шероховатость, применяют последовательную обработку различными инструментами (рис. 18.45): а — сверлом, б — зенкером, в — черновой и г — чистовой разверткой. Зенкеры применяют для обработки уже полученных отверстий, обеспечивая точность, соответствующую 11-му квалитету. Ими можно обрабатывать отверстия как после сверления, так и отверстия, полученные в заго­товках литьем, ковкой. Зенкеры изготовляют цельные трехзубые диаметрами 12— 35 мм и насадные четырехзубые диаметрами 25-100 мм.

Чистовые операции — калибрование отверстий выполняют развертками, обеспечивающими точ­ность по 5 — 7-му квалитетам. Развертки являются самоцентрирующим инст­рументом, т. е. устанавливаются в шарнирном приспособлении. Они состоят из рабочей и хвосто­вой частей. Рабочая часть включает заборный (режущий) конус, калибрующую часть и обратный конус, предохра­няющий обработанную поверхность при выходе разверт­ки из отверстия.

Количество зубьев развертки z рассчитывают по формуле

где d - диаметр развертки.

Все указанные операции выполняют на токарных и револьверных станках, а также на станках сверлильной группы, которые подразделяют на следующие типы: вер­тикально-сверлильные (настольные, настенные и на ко­лонке) для сверления отверстий до 80 мм; радиально-сверлильные; многошпиндельные сверлильные станки.

Для установки и закрепления заготовок на вертикаль­но-сверлильных станках, быстрого и правильного ориен­тирования режущего инструмента относительно заготов­ки применяют специальные приспособления — кондук­торы, имеющие закаленные направляющие втулки, фик­сирующие положение инструмента.

Радиально-сверлильные станки применяют для обра­ботки нескольких отверстий, лежащих в одной плоскости крупногабаритной заготовки, которую устанавливают не­подвижно на столе станка. Инструмент закрепляют в шпиндельной головке, которая может перемещаться по направляющим траверсы в горизонтальной плоскости, а траверса имеет возможность поворачиваться вокруг ко­лонны. Таким образом, в любой точке заготовки можно обработать отверстие.

Отверстия можно обрабатывать также расточными резцами на токарных, револьверных и других станках, в том числе на расточных, которые подразделяются на горизонтально-расточные, координатно-расточные и ал­мазно-расточные.

На горизонтально-расточных станках резцы закре­пляют в специальных вращающихся оправках — борштангах, а заготовки — неподвижно на столе станка.

На координатно-расточных станках получают высо­кое качество обработанных отверстий с точными межцентровыми расстояниями. Обработка на таких станках трудоемка. Поэтому координатно-расточные станки при­меняют в единичном и мелкосерийном производствах, например в инструментальных цехах.

Алмазно-расточные станки используют для чистовой обработки цилиндрических отверстий.

Сверление глубоких отверстий выполняется на гори­зонтально-сверлильных станках. В этих станках заготов­ка вращается, а через отверстие в неподвижном сверле под давлением обильно подается охлаждающая жид­кость.

Для обработки ступенчатых отверстий целесообразно применять ступенчатые зенкеры и ступенчатые перовые сверла, а также комбинированный инструмент, состоя­щий из нескольких разнородных инструментов, например сверло — зенкер и т. д.

Чистовая обработка отверстий кроме развертывания и алмазной расточки может выполняться протяжками (рис. 18.46, а) и прошивками. Основными элементами протяжки (рис. 18.46,6) являются: хвостовик l₁, который служит для закрепления инструмента в приспособлении приемной части станка (тянущего устройства). Шейка l₂, соединяющая хвостовик с направляющей частью l₃ про­тяжки. Режущая часть l₄, состоящая из режущих зубьев, диаметр которых последовательно увеличивается на тол­щину срезаемого слоя (0,03 — 0,15 мм). Размер последнего режущего зуба соответствует размеру отверстия, указан­ному в чертеже. Во впадинах между режущими зубьями должен полностью укладываться срезаемый материал — стружка, для чего на режущих зубьях наносят в шахмат­ном порядке стружкодробильные канавки.

Калибрующая часть l₅ состоит из ряда калибрующих зубьев, придающих отверстию размер с требуемой точ­ностью и необходимую шероховатость поверхности; задняя направляющая часть протяжки l₆необходима для поддержания протяжки в горизонтальном поло­жении.

Преимущества протягивания: идентичность размеров бработанных отверстий (с точностью по 5-6-му квалитетам), малая шероховатость поверхностей, большая производительность процесса, возможность его автома­тизации. Основным недостатком является высокая стои­мость изготовления протяжек, относящихся к спе­циальным инструментам. Поэтому протягивание приме­няют в крупносерийном и массовом производствах.

Прошивки отличаются от протяжек отсутствием хвостовика, вместо которого на них изготовляют напра­вляющий конус. Прошивки применяют на вертикально-протяжных станках или прессах.

Протягиванием можно обрабатывать не только ци­линдрические, но и любые фасонные отверстия (шлицевые, квадратные и т. д.).

К чистовой обработке резанием внутренних поверхно­стей тел вращения относятся также шлифование, хонингование, притирка и полирование.

В механических цехах выполняют калибрование отверстий без снятия стружки стальным закаленным ша­риком или оправкой - дорном, которые с натягом пере­мещаются вдоль оси отверстия, сглаживая неровности, повышая точность размеров отверстия и упрочняя его поверхность за счет пластического деформирования. Ка­либровать можно только достаточно жесткие заготовки, материал которых не проходил упрочняющей термо­обработки.

Калибрование проводят на прессах или горизонталь­но-протяжных станках. Обрабатываемая заготовка не за­крепляется, а инструмент (оправка) монтируется в само­устанавливающемся шарнирном приспособлении.

Калибрование стальных и бронзовых заготовок про­водится со смазкой сульфофрезолом (веретенное масло с добавлением серы), а чугунных — керосином.

Поверхность отверстия после калибрования получает наклеп, и во избежание появления трещин такие заготов­ки нельзя подвергать последующей термической обра­ботке.

К чистовой обработке внутренних поверхностей без снятия стружки относится также раскатывание от­верстий. Сущность метода состоит в том, что поверх­ностные слои материала обрабатываемой заготовки под­вергают пластическому деформированию инструментом, имеющим большую твердость. В качестве инструмента применяют раскатку с одним или несколькими роликами.

Рис. 18.47

Давление передается на материал заготовки только в зо­не контакта инструмента с поверхностью.

Раскатывание выполняют на токарных и карусельных, а также сверлильных станках для глубокого сверления. В процессе обработки применяют смазку веретенным маслом или керосином.

Иногда внутренние поверхности тел вращения обра­батывают вибронакатыванием, нанося на них упрочняю­щие канавки специальным инструментом, совершающим колебательные движения с необходимыми амплитудой и частотой.

Шлифование назначается только для чистовой обработки отверстий термически обработанных (закален­ных) заготовок. Для шлифования применяют: внутри-шлифовальные станки; станки с планетарной подачей и бесцентрово-шлифовальные станки.

На внутришлифовалъном станке заготовка и шлифо­вальный круг вращаются соответственно со скоростями v_заг и v_k, а круг, кроме того, продольно перемещается с подачей S_np (рис. 18.47, а).

Станки с планетарной подачей применяют лишь для шлифования отверстий в особо крупных заготовках, ко­торым придать вращательное движение не представляет­ся возможным. В этом случае вращение и движение про­дольной подачи совершает шлифовальный круг. Кроме того, круг с помощью планетарного механизма получает планетарное движение по отношению к поверхности обрабатываемого отверстия заготовки, закрепляемой не­подвижно на столе станка.

Шлифование отверстий на бесцентровых станках при­меняют крайне редко. Здесь заготовка устанавливается на три ролика, расположенных под углом 120° друг с другу. Один ролик — ведущий, приводящий заготовку во вращение, другой — опорный, а третий — прижимает заготовку к двум другим роликам. Вращение и дви­жение продольной подачи осуществляет шлифоваль­ный круг.

Шлифование отверстий мало производительно и вы­зывает большой износ абразивного круга. В значитель­ной степени это объясняется малым диаметром круга (меньше диаметра отверстия заготовки). При небольшом диаметре круга имеет место низкая скорость резания и большая дуга контакта поверхностей обрабатываемого отверстия и круга, вызывающая его интенсивный износ и частую правку.

Внутреннее шлифование обеспечивает точность по 6-му квалитету.

Хонингование применяют для получения цилин­дрических отверстий по 5-му квалитету точности. В ос­новном данным методом обрабатывают закаленные стальные, чугунные и бронзовые заготовки.

Хонингование выполняется на специальных хонинговальных станках, которые имеют 4, 6 или 8 шпинделей, или на модернизированных сверлильных станках.

Инструментом служит хон, шарнирно закрепляемый в патроне на шпинделе станка. Хон несет 3, 6, 9 или 12 брусков (рис. 18.47,6), изготовленных из электрокорунда или карбида кремния на керамической связке. Иногда для брусков применяют бакелитовую связку.

Бруски хона имеют возможность раздвигаться в ра­диальном направлении в пределах заданного припуска на хонинговалъную операцию. В процессе обработки хон со­вершает вращательное и возвратно-поступательное дви­жения, сочетание которых образует на обработанной по­верхности характерный микропрофиль в виде сетки. Действительная скорость резания определяется как гео­метрическая сумма v_B и v_n (рис. 18.47, б). Лучшее качество обработки достигается при таких соотношениях v_в и v_m когда угол α= 15÷30°.

Хонингование проводится с охлаждением керосином, ^в который добавляется машинное масло или парафин. Размер припуска под хонингование зависит от диаме­тра обрабатываемого отверстия и качества предшествую­щей обработки его, а также от материала заготовки.

Хонингование является достаточно производи­тельным процессом обработки отверстий, который ис­правляет погрешности его формы — конусность, оваль­ность и др. Расположение оси отверстия хонингованием не исправляется, так как хон является самоцентрирую­щимся инструментом.

Притирка и полирование отверстий иден­тичны операциям, выполняемым при обработке на­ружных поверхностей тел вращения.