Усовершенствование инструментов и способов их использования

Категория:
Модернизация металлорежущих станков


Усовершенствование инструментов и способов их использования

Конструктивное улучшение строгальных резцов. Строгальщик Уральского турбомоторного завода И. М. Горечин, применив специальный строгальный резец с широкой горизонтальной перемычкой, повысил производительность труда на операциях предварительного строгания деталей, изготовленных из конструкционной стали, в 4—6 раз. С изменением конструкции строгального резца изменились и режимы резания. Подача на один двойной ход увеличилась с 0,4 до 2,15 мм. При этом принятая глубина резания — 6 мм, скорость резания — 15 м/мин.

На получистовых проходах оправдали себя резцы новатора Уралмашзавода Г. М. Тюрина, предложившего при заточке широкого резца создавать небольшой угол в плане (порядка 6°), чтобы уменьшить толщину срезаемого слоя. При глубине резания 2—3 мм такие резцы обладают повышенной стойкостью. Это позволяет значительно (до 12—15 мм на один двойной ход) увеличить их подачу. Производительность труда повышается в 10—13 раз.

Чистовое строгание плоских поверхностей успешно осуществляется резцами специальной конструкции с широким лезвием. Для чистового строгания при глубине резания 0,05—0,1 мм могут применяться прямые или изогнутые резцы. Обычно предпочтение отдается последним, так как они менее склонны к вибрациям. Прямые резцы используют в случаях, когда имеется возможность их закрепления с минимальным вылетом.

Чистовое строгание широколезвийными резцами обеспечивает значительное повышение производительности труда. Чистота обрабатываемой поверхности находится при этом в пределах 7—8 классов.

В качестве инструментальных материалов для них используются быстрорежущие стали, твердые сплавы и минералокерамика.

Рис. 1. Усовершенствованный строгальный резец для чистового строгания.

Создание строгальных резцов сборных конструкций является одним из основных направлений улучшения эксплуатационных свойств строгального инструмента. Примером инструмента сборной конструкции являются применяемые на Уралмашзаводе и Уральском турбомоторном заводе строгальные резцы с клиновым креплением литых вкладышей. Они используются в основном при строгании крупногабаритных деталей. В державке такого резца имеется фасонный паз в виде ласточкина хвоста, выполненный с уклоном 1 : 6. В этот паз вставляется литой вкладыш, на задней поверхности которого припаяна пластинка твердого сплава. В процессе обработки силы резания заклинивают вкладыш в пазу державки. Для завивания или дробления стружки на передней грани вкладыша наплавляется порожек из какого-либо износоустойчивого материала.

Резцы с литыми вкладышами удобны в эксплуатации и допускают быструю замену режущей части без съема всей тяжелой державки. Кроме того, они являются групповыми переналаживаемыми инструментами, так как позволяют использовать целую гамму вкладышей, имеющих различные углы в плане.

Значительное повышение производительности труда при обработке деталей на строгальных станках дает применение много-инструментных наладок, осуществляемых несколькими способами. Простейший из них —способ новатора П. К. Колесникова (завод «Ростсельмаш»), применившего при обработке фасонных поверхностей набор элементарных резцов. Это позволило отказаться от применения сложных фасонных инструментов.

Рис. 2. Сборные резцы с литыми клиновыми вкладышами.

Двухрезцовая головка, использующая холостой ход станка. По предложению ленинградского новатора И. Я. Данилова изготовляются двухрезцовые головки, с помощью которых в процессе резания используется как прямой, так и обратный ход ползунов поперечно-строгальных станков. При этом следует модернизировать все элементы системы СИП.

В специальном резцедержателе установлены два резца, поочередно вступающие в работу — один при прямом, другой при обратном (холостом) ходе. Осуществляется это следующим образом. При движении ползуна станка перемещается укрепленная на нем тяга. Она поворачивает относительно вертикальной оси двуплечую вилку, при помощи которой один из резцов устанавливается в рабочую позицию. Регулировка переключения резцов производится от закрепляемых на тяге передвижных упорных колец. Момент переключения определяется их контактом с неподвижным упором, прикрепленным к станине станка.

Двухрезцовая головка конструкции И. Я. Данилова, установленная на обычный поперечно-строгальный станок, создает возможность повышения производительности труда на соответствующих операциях более чем в 1,5 раза. Поскольку резец, работающий на обратном ускоренном ходе стола, изнашивается быстрее резца прямого хода, целесообразно провести модернизацию механизмов станка, регулирующих ход ползуна. При этом следует обеспечить одинаковую скорость рабочих и холостых ходов в минуту. Наиболее удобным для проведения данной модернизации считается внедрение гидравлических приводов

Четырехрезцовый блок. На рис. 4 изображена схема четы-рехрезцового блока конструкции новатора Средневолжского станкостроительного завода И. Ф. Гусева. Устройство блока состоит из кронштейна и резцедержателя, в круглом хвостовике которого последовательно закреплены четыре резца, смещенные относительно друг друга на величину подачи. Толщина слоя металла, снимаемая каждым резцом, определяется величиной поворота резцедержателя относительно кронштейна.

Распределение припуска между четырьмя резцами позволяет произвести значительное увеличение подачи на двойной ход стола станка. Производительность труда при этом повышается на 30—60%.

Рис. 3. Установка двухрезцовой головки на поперечно-строгальном станке.

Рис. 4. Четырехрезцовая строгальная наладка.

Станки с несколькими ползунами. Применение многойнструмент-ной обработки на станках с двумя или большим числом ползунов весьма эффективно. Подобный станок представлен на рис. 229. Два ползуна, против которых установлены индивидуальные столы с зажимными приспособлениями, смонтированы на общей станине. Установочное перемещение ползунов вдоль станины осуществляется от общего привода, находящегося сзади станка.

Многорезцовые строгальные станки с большим успехом применяются на английских заводах тяжелого машиностроения (в частности, на заводах фирмы «Растон и Хорнсби» в г. Аштоне).

На станках с двумя ползунами возможна обработка не только плоских, но и фасонных поверхностей, таких, как профили зубьев крупномодульной рейки.

Рис. 5. Сдвоенный поперечно-строгальный станок.

Как и на других видах механической обработки, на шлифовальных операциях лучшее использование инструмента достигается за счет совершенствования его конструкции, создания новых инструментальных материалов, применения рациональных наладок.

Рис. 1. Ступенчатая заточка шлифовальных кругов.

Улучшение конструкции абразивных инструментов. При шлифовании цилиндрических поверхностей «на проход» целесообразно пользоваться кругами, заправленными по ступенькам. Этот метод обработки представляет собой разновидность так называемого глубинного метода шлифования. Опыт новаторов Свердловского инструментального завода показывает, что ступенчатыми кругами можно снимать за один проход припуск от 0,1 до 0,4 мм при сравнительно небольшой продольной подаче —до 6—7 мм на один оборот детали. Производительность труда повышается при этом на 15—20%.

Чехословацкий шлифовщик, кавалер Ордена Труда Ян Горн еще более усовершенствовал «глубинный» метод шлифования. Между уступами абразивного круга он предложил прорезать канавки шириной около 2 мм и глубиной, рассчитанной на несколько правок (рис. 239). Канавки предохраняют абразивные круги от засаливания, способствуют лучшему вымыванию стружки и обеспечивают подвод охлаждающей жидкости в зону резания. Инструменты с заточкой Яна Горна обладают повышенной стойкостью и большей производительностью.

Другим прогрессивным направлением совершенствования абразивных инструментов является создание сборных инструментов — составных сегментных кругов. Среди них заслуживают внимания составные сегментные круги больших габаритных размеров (диаметров от 750 мм и выше) для скоростного шлифования. Абразивные сегменты приклеиваются к металлическим вкладышам специальным клеем. Между отдельными сегментами оставляются свободные полоски.

По сравнению с монолитными кругами составной абразивный инструмент имеет такие преимущества:
а) более эффективное использование абразивного материала;
б) меньший вес, что облегчает его эксплуатацию;
в) радиальные стружкоотводящие канавки между отдельными брусками, служащие также для подвода охлаждающей жидкости;
г) меньшую, чем у монолитного круга, стоимость.

В создании высокопроизводительных шлифовальных инструментов важным направлением является создание высокопористых абразивных кругов. Чтобы круг не терял своих режущих способностей, увеличивают поры между его зернами, в которых снятая стружка не задерживается и выбрасывается из зоны резания.

Обычные круги в отличие от пористых при скоростях выше 40 м\сек начинают забиваться стружкой, «засаливаться». Это вызывает прижоги, образование трещин и более частые правки. Подобных недостатков лишены высокопористые круги. Они условно разделяются по номерам структуры, характеризующим степень пористости. Так, у кругов структуры № 1 зерно занимает 60% объема шлифовального круга, а у кругов со структурой № 18— 20%. Пористые круги структуры № 12, твердости СМ1, зернистостью г = 46 обеспечивают безожоговое шлифование со скоростью 45 м/сек. Изделие при этом вращается со скоростью 48 м/мин, глубина резания 0,1 мм, число двойных ходов стола 60 в мин.

Профильные многолезвийные инструменты. Перспективным направлением усовершенствования абразивных инструментов является применение многолезвийных профильных кругов. Если до сих пор подобные инструменты использовались преимущественно для образования прямолинейных профилей резьб с мелким шагом, то в настоящее время профильные круги применяются для создания более сложных профилей. Например, многолезвийные сложно-профильные абразивные круги для образования «елочного» хвостовика на турбинных лопатках, использованные на шлифоваль ных полуавтоматах фирмы «Эксцелло» (Детройт, США). Сюда же можно отнести многониточные шлифовальные круги, представляющие собой червяки, с помощью которых ЭНИМС методом обкатки осуществляет на круглой заготовке получение эвольвентного профиля зубьев будущих шестерен.

Круги с графитовым наполнителем. Для отделочного шлифования в последние годы начали применяться круги из белого электрскорунда. В качестве наполнителя в них используется графит. Связка кругов бакелитовая.

Предварительная обработка поверхностей, подготовленных для шлифования кругами с графитовым наполнителем, должна обеспечивать 8—9 класс чистоты. В этом случае шлифование обеспечивает повышение чистоты до 10—13 классов. Широкому распространению кругов с графитовым наполнителем препятствует их пониженная производительность труда.

Алмазосодержащие инструменты. В ближайшие годы в связи с открытием крупных отечественных месторождений алмазов в Якутии макно ожидать появления шлифовальных инструментов, содержащих алмазы и обладающих повышенной абразивной способностью. Уже есть опытные заточные круги с поясками, содержащими алмазную крошку. Успели зарекомендовать себя алмазные хонинговальные бруски с металлической связкой. При повышенной стойкости они дают рост производительности труда на 20—30%.

Гибкие абразивные инструменты. Среди новых перспективных абразивных инструментов заслуживают внимания гибкие абразивные бесконечные ленты.

По сравнению с шлифовальными кругами они обладают следующими преимуществами:
а) повышенной производительностью;
б) постоянной скоростью резания;
в) возможностью шлифования некруглых поверхностей;
г) большой шириной рабочей поверхности, быстро рассеивающей теплоту резания;
д) относительно несложным оборудованием, легко поддающимся автоматизации;
е) отсутствием необходимости правки и балансировки режущего инструмента и т. п.

В зависимости от основы, несущей на себе абразивные порошки, различаются резиново-шлифовальные или тканевые абразивные ленты. В настоящее время наибольшее промышленное значение имеют ленты на тканевой основе.

Всесоюзный научно-исследовательский институт абразивов и шлифования разработал новый технологический процесс изготовления водостойкой шлифовальной шкурки на тканевой основе с применением специальных синтетических клеящих веществ.

Материалом для изготовления шкурки служит нормальный и белый электрокорунд, а также карбид кремния зернистостью 46—230. Шкурка используется при шлифовании как с охлаждением, так и без охлаждения. В качестве охлаждающих жидкостей применяются вода, содовый раствор, водная эмульсия, керосин.

Применение водостойкой шкурки упрощает работу и значительно улучшает условия труда, а изготовление ее из специально подготовленных прочных сортов ткани позволяет осуществлять машинно-ленточное шлифование.

Испытания шкурки проводились в производственных условиях на различных операциях: при шлифовании спинок компрессорных лопаток после литья из стали ЭИ-437, при шлифовании профиля лопаток турбин II ступени из стали ЭИ-437А, при снятии наката с наружной поверхности наружного кольца подшипника, при шлифовании и зачистке деталей после грубой механической обработки. Рабочая скорость шкурки в ленте во время испытаний была равна 25—30 м\сек.

Использование новых инструментальных материалов. Для производительной обработки деталей современных машин, изготовляемых из жаропрочных материалов и сплавов, некоторые абразивные материалы уже не подходят. Поэтому появилась необходимость в создании новых абразивных материалов.

Уже к 1960 г. отечественная промышленность освоила изготовление около 40 видов шлифовального зерна и абразивных порошков из естественных и искусственных материалов. В ближайшие два-три года предстоит освоить еще 10 видов новых материалов. Среди них созданные ВНИИМАШ:
а) монокорунд, работающий при круглом шлифовании эффективнее, чем нормальный и белый электрокорунд;
б) термокорунд, идущий для изготовления доводочных брусков износостойких и огнеупорных деталей;
в) борсиликокарбид А, превышающий по абразивной способности карбид бора на 8—10%;
г) специальный материал С-8, применяющийся преимущественно при изготовлении резцов для бурения, фильер и сопел пескоструйных приборов.
В настоящее время в США, используя давление в 70 000 ати и температуру + 1670° С, получили новый абразивный материал— боразон, не уступающий по твердости алмазам и превышающий их по температуре сгорания.

Рациональные наладки и прогрессивные способы использования инструментов. Одним из самых эффективных способов модернизации шлифовальных операций является применение многоинстру-ментных наладок. Такие наладки возможны при всех видах шлифовальных работ — круглом центровом, плоском, бесцентровом <и внутреннем шлифовании. Практикой многих передовых предприятий подтверждается-, что самая большая производительность труда обеспечивается многоинструментными наладками.

На Уральском турбомоторном заводе при обработке массовых деталей дизель-моторов применяется одновременное шлифование двумя кругами. Так, попарно шлифуются рабочие поверхности кулачков распределительных валов. На станках фирмы «Мааг» – осуществляется двухкруговое шлифование сразу двух эвольвентных поверхностей впадины зубьев шестерни.

Рис. 2. Двухкругозое шлифозание поверхностей шатуна.

Не менее интересно двухкруговое шлифование боковых поверхностей клинового замка шатунов на модернизированном плоскошлифовальном станке. На измененную двухместную планшайбу устанавливается второй шлифовальный круг, и обработка двух поверхностей детали осуществляется за один переход. На внутришлифовальном станке «Фортуна» (завод ВВС — Швейцария) дополнительно к основной головке установлена перпендикулярно к ее оси для шлифования торцов втулки вторая головка. Работа двухкруговыми наладками создает возможности увеличения производительности труда на соответствующих операциях в 1,5—1,8 раза при повышенной точности выполненных размеров.

На автомобильном заводе Форда в г. Дагенеме (Англия) на операции предварительного шлифования коренных шеек коленчатых валов применяется 5-круговая наладка. Все коренные шейки шлифуются одновременно. Время обработки ‘сокращается почти в 4,5 раза.

Еще большее количество одновременно работающих абразивных кругов (до 11) применяется на станках автоматической линии обработки коленчатых валов, изготовленной фирмой «Нортон» (США).

По проекту ЭНИМС на базе обычных станков модели ЗА182 изготовлены для автоматической линии многокруговые бесцентровошлифовальные станки, работающие на автоматическом цикле. Пять шеек ступенчатого вала обрабатываются на таких станках одновременно, при подаче «наврезание».

Рис. 3. Врезное шлифозание длинных валоз.

На многих операциях предварительного шлифования после относительно несложной модернизации однокруговых станков (изменения размеров шпинделя, планшайбы, защитного кожуха, улучшения системы смазки и охлаждения, механизма правки) можно осуществлять высокопроизводительную многоинструмейтную обработку.

Применение производительных приемов шлифования. Применение различных рациональных способов шлифования весьма эффективно и при однокруговой обработке. Это подтверждается опытом передовых шлифовщиков и научными исследованиями.

На заводе «Двигатель революции» А. А. Маркушенко на операции шлифования деталей типа валиков увеличил производительность труда на 200—300%, заменив о5работку с продольной подачей шлифованием с поперечной подачей (методом врезания). Так, при обработке анкерного болта вместо шлифования на проход он производит от 11 до 16 последовательных поперечных врезаний при скорости резания 40—45 м/сек, поперечной подаче 0,03—0,06 mmJоб. Для выравнивания ступеней по границам врезаний в конце операции производится 1—2 продольных зачистных прохода.

Следует также отметить, что для повышения производительности труда на данной операции изменению подвергся инструмент: ширина круга была увеличена более чем в 1,5 раза — с 60 до 95 мм.

Виброшлифование. После модернизации станка (дополнения его вибрационным приспособлением и высокочастотным генератором) возможно осуществление нового весьма производительного технологического процесса — вибрационного шлифования.

Рис. 4. Комплексная модернизация плоскошлифовального станка для высокочастотного виброшлифования:
1 — шлифовальный круг; 2—обрабатываемая деталь; 3 — вибратор; 4 — контрольная аппаратура.

В Мичиганском университете (США) было исследовано влияние высокочастотной вибрации изделия при плоском шлифовании его поверхности. Испытания проводились на обычном плоскошлифовальном станке с горизонтальным шпинделем (шлифование периферией круга), подобном отечественным плоскошлифовальным станкам типа 372АМ, оснащенном дополнительными устройствами. Изделие закреплялось на вибраторе, установленном на столе станка. Получая питание от высокочастотного генератора, вибратор испытывал ультразвуковые колебания с частотой от 10 000 до 18 000 гц и передавал их изделию.

Амплитуда колебаний изделия доходила до 0,025 мм. Новый технологический процесс показал хорошие результаты. Чистота поверхности, обработанной вибрационным шлифованием, значительно улучшилась. Среднее квадратичное значение микронеровностей снизилось с 1 до 0,4 мк (что соответствует чистоте при микрошлифовании). Улучшилась плоскостность обрабатываемой поверхности.

Характерно, что при вибрационном шлифовании в поверхностном слоё обработки почти полностью отсутствуют прижоги, остаточные напряжения и сопутствующие им микротрещины.

Замеры температуры в зоне шлифования показали, что при вибрационном шлифовании она приблизительно в 2 раза ниже, чем при обычном.

В процессе обработки абразивный круг непрерывно самозатачивается с помощью непрерывных ударов изделия по инструменту, что вызывает дробление зерен и обнажение острых граней. Несмотря на то, что это при-водит к повышенному износу абразивных кругов, производительность труда при вибрационном шлифовании значительно возрастает.

Рис. 5. Усовершенствованный самозажимной хомутик:
1 — зубчатый сектор; 2— обрабатываемая деталь; 3 — хомутик.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум