Курс лекций по дисциплине МДК.01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин. Лекция 149 «Выбор инструмента»

149. «»Выбор инструмента»

Например:

Сверло диаметром 12 мм, общего назначения, правого исполнения I, с цилиндрическим хвостовиком, материал Р6М5: 391213.ХХХ Сверло 2309-0067 Р6М5 ГОСТ 1090-77.

Фреза цилиндрическая тип I, D= 80 мм, длиной L = 125 мм правая: 391832.ХХХ Фреза 2200-0157 ГОСТ 3752-71.

При проектировании технологического процесса восстановления детали для межоперационного и окончательного контроля поверхностей необходимо использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая тип производства, но вместе с тем, когда целесообразно, следует применять специальный контрольно-измерительный инструмент и контрольно-измерительный приспособления.

В единичном и серийном производстве обычно применяют универсальный измерительный инструмент (штангенциркуль, микрометр, нутромер и т. п.). В массовом и крупносерийном производстве рекомендуется применять предельные калибры (скобы, пробки, шаблоны и т. п.) и методы активного контроля.

Измерительный инструмент применяется для межоперационного и окончательного контроля детали (изделия) и в зависимости от типа производства может быть стандартным или специальным. В ремонтном производстве применяют предельные калибры (пробки, скобы, кольца, шаблоны) и универсальные инструменты (микрометры, штангенциркули, индикаторы, нутромеры). Могут быть также спроектированы простейшие контрольные приборы и приспособления.

Выбор измерительного инструмента производят в зависимости от точности измерения, конфигурации детали (таблица Е16 приложения Е). Выбранный измерительный инструмент и контрольные приспособления сводятся в таблицу 4.15.

В операционную карту технологического контроля и в технологическую карту механической обработки детали необходимо записывать условные обозначения измерительного инструмента в соответствии с присвоенным ему стандартным обозначением, например:условное обозначение скобы для контроля длины с полем допуска по Н6: 393141.ХХХ Скоба 8102-0030 ГОСТ 18355-73.

Выполнение любого технологического процесса невозможно без инструмента.

Инструмент, используемый для обработки заготовок из черных и цветных метал­лов и сплавов, называется металлообрабатывающим инструментом. В зависимости от технологических методов обработки заготовок он подразделяется на лезвийный, абра­зивный и отделочно-упрочняющий инструмент для обработки поверхностей пластическим деформированием.

В зависимости от формы обрабатываемой поверхности (наружная цилиндрическая, внутренняя цилиндрическая, плоская, шлицевая и зубчатая наружная и внутренняя) к станочного оборудования лезвийный инструмент подразделяется на:

- резцы токарные и строгальные;

- сверла, зенкеры, развертки, цековки и зенковки;

- фрезы;

- протяжки и прошивки;

- зубообрабатывающий инструмент;

- резьбообрабатывающий инструмент;

- комбинированный инструмент.

Резцы токарные в зависимости от обрабатываемой поверхности могут быть:

1) проходные - для обработки наружных цилиндрических поверхностей;

2) отрезные - для отрезки заготовок;

3) канавочные-для проточки канавок;

4) расточные - для расточки отверстий;

5) фасонные - для обработки фасонных поверхностей.

Резцы строгальные могут быть проходными (для обработки плоских поверхностей), канавочными - для обработки пазов и резцы с широкой прямолинейной режущей кром­кой - для чистового строгания длинных плоских поверхностей (направляющие станков).

Сверла используются для получения отверстий в сплошном материале или для их рассверливания.

Зенкеры и развертки применяют для обработки отверстий с целью повышения их качества.

Цековки - для обработки торцовой поверхности отверстий.

Все эти инструменты с успехом применяются как на сверлильных, так и на токар­ных станках.

Фрезы, в зависимости от формы обрабатываемых поверхностей, могут быть:

1) торцевыми и цилиндрическими - для обработки плоских поверхностей;

2) дисковыми концевыми - для обработки различных пазов и уступов;

3) шпоночными - для обработки шпоночных канавок;

4) Т-образными фрезами - для обработки Т-образных пазов;

5)прорезными и отрезными - для прорезки канавок и отрезки;

6) фасонными и угловыми - для обработки фасонных и угловых поверхностей.

Протяжки и прошивки бывают; цилиндрическими - для обработки внутренних ци-

линдрических поверхностей; шпоночными - для обработки шпоночных пазов; шлице­выми - для обработки шлицев; многогранными и фасонными - для обработки много­гранных и фасонных поверхностей.

Зубообрабатывающий лезвийный инструмент в зависимости от методов обработки зубьев (копирования или обкатки) подразделяют на:

1) дисковые модульные фрезы;

2) пальцевые модульные фрезы;

3) червячные фрезы;

4) зубообрабатывающие долбяки;

5) зубострогальные резцы, резцовые и зуборезные головки - для обработки кони­ческих зубчатых колес;

6) шеверы - для чистовой обработки зубьев;

Резьбообрабатывающий инструмент в зависимости от размеров и положения ци­линдрической поверхности (наружная или внутренняя) подразделяют на:

1) плашки и плоские резьбонарезные гребенки - для наружных резьб диаметром до 105мм;

2) резьбонарезные самораскрывающиеся головки с круглыми гребенками - для на­ружных резьб диаметром до 60 мм;

3) гребенчатые резьбовые фрезы - для наружных резьб диаметром 32 ... 100 мм в крупносерийном и массовом производстве;

4) дисковые резьбовые фрезы - для трапецеидальных наружных резьб диаметром 80 ... 100 мм и шагом до 24 мм;

5) вихревые резьбонарезные головки для наружных резьб диаметром 20 ... 200 мм и шагом более 4 мм;

6) резьбовые резцы;

7) метчики и резьбовые резцы для внутренних резьб;

8) концевые гребенчатые резьбовые фрезы - для обработки внутренних резьб диа­метром до 200 мм.

Комбинированный инструмент чаще всего изготавливается для обработки отвер­стий: это сверло-зенкер, зенкер-развертка, сверло-развертка, зенкер-зенковка и т.д. Комбинированный инструмент может объединять процесс резания и ППД. Так, для обработки отверстий может использоваться комбинированный инструмент протяжка-дорн, для обработки наружных поверхностей резец-ролик, для внутренних резьб - метчик- раскатник и т.д.

Все лезвийные инструменты состоят из двух частей - рабочей части и державки. Эти части могут быть цельными и сборными. Естественно, важнейшей частью является рабочая, которая в зависимости от обрабатываемого материала заготовки изготавливается из различного инструментального материала (быстрорежущая сталь, твердые сплавы, керамика, искусственные алмазы) и имеет различную геометрию (главные углы в плане и , передний угол α, задний угол , угол наклона режущей кромки , радиус при вершине r, радиус скругления режущей кромки ).

Абразивным называется режущий инструмент, рабочая часть которого содержит классифицированные частицы абразивного материала. Размер этих частиц определяется зернистостью, которая может изменяться от 3 микрон до 2,5 мм. С технологической по­зиции, чем грубее обработка, тем выше зернистость абразивного инструмента. В качест­ве материала используется, в зависимости от твердости материала обрабатываемой заго­товки, электрокорунд, карбид кремния, алмаз, эльбор и другие абразивные материалы.

Таблица 6.2 Номера структур абразивного элемента

Для закрепления зерен шлифовального материала используются различные связки; керамическая (К), бакелитовая (Б), вулканическая (В), органическая (О) и металлическая (М). Прочность сцепления зерен в связке характеризуется твердостью абразивного инструмента. Соотношение объемов абразивных зерен, связки и пор в шлифовальном инст­рументе определяет номер его структуры (табл. 6.2)

Как правило, для обдирочных работ рекомендуется инструмент высоких номеров структуры, для чистовой обработки - с меньшим номером структуры.

Все эти характеристики абразивных материалов приводятся при его маркировке. На­пример, 24А16М28К5 означает, что шлифовальный круг электрокорундовой марки 24А, зернистостью - 16, твердостью - М2, номер структуры - 8, связка керамическая-К5.

Абразивный инструмент может изготавливаться в виде кругов, шлифовальных шкурок, брусков и шлифовальных головок.

Обработка наружных поверхностей вращения осуществляется периферией цилинд­рического или фасонного круга, торцом чашечного круга, шкурками в виде конечных и бесконечных лент или брусками при суперфинишировании.

Шлифование наружных поверхностей вращения осуществляется, как правило, на круглошлифовальных станках.

Внутренние поверхности вращения обрабатываются периферией цилиндрических кругов и головок, брусками при хонинговании. Обработка, как правило, осуществляется на вкутришлифовальных и хонинговальных станках.

Плоские поверхности заготовок шлифуют периферией или торцом круга на плос­кошлифовальных станках.

Резьбы шлифуют резьбошлифовальными кругами, как правило, на резьбошлифо­вальных станках.

Зубчатые колеса и шлицы обрабатываются модульными, червячными или тарельча­тыми шлифовальными кругами на зубошлифовальных станках.

Инструмент для отделочно-упрочняющей обработки ППД до сих пор не имеет четкой классификации. Тестированными являются только резьбонакатные плашки и ролики. Резьбонакатные плашки используются для накатки наружных метрических резьб диаметром от 1,6 до 30 мм. Резьбонакатные ролики - для накатки резьбы диамет­ром от 2 до 100 мм.

Достаточно широкое применение имеют и резьб о накатные само раскрывающиеся головки для накатывания резьб диаметром от 7 до 42 мм и шагом от 0,7 до 6 мм.

Для накатывания внутренних резьб применяются бесстружечные метчики (раскатники) для диаметров от 1 до 36 мм и резьбораскатные головки - для диаметров более 100 мм.

Для ОУО ППД цилиндрических плоских поверхностей в качестве рабочих элемен­тов инструмента применяют шарики и ролики (цилиндрические, конические, тороидаль­ные, с заборным конусом и др.).

Конструкции же инструментов определяются формой обрабатываемой поверхно­сти. Это различного рода однороликовые и многороликовые обкатники - для наружных цилиндрических поверхностей; многороликовые и много шариковые раскатники - для внутренних цилиндрических поверхностей; много шариковые накатники - для плоских поверхностей и т.д.

Для выглаживания в качестве рабочей части применяются искусственные алмазы и сверхтвердые материалы.

В последнее время достаточно широкое применение получает инструмент центро­бежно-ударного действия и вибронакатной инструмент, которые, как правило, приме­няют для обработки цилиндрических и плоских поверхностей.

Для выполнения технологических операций сборки используют различные гайко­верты и шпильковерты.

Для «определения состояния предмета труда» (из определения технологического процесса) используют различные средства контроля (измерения). По применению они делятся на средства пассивного (послеоперационного) и активного (технологическо­го) контроля. В первом случае средства контроля используются для определения кон­кретных числовых значений измеряемых параметров или определения годности изде­лий. Как правило, послеоперационный (пассивный) контроль носит констатирующий характер и сводится к разбраковке изделий.

Вторая группа средств контроля позволяет Оперативно использовать результаты измерений для управления технологическим процессом. Активный контроль, как прави­ло, осуществляется в процессе изготовления для предупреждения появления бракован­ных изделий.

Все средства контроля по своей универсализации подразделяются на: т ^;

1) универсальные, предназначенные для измерения одноименных величин различ­ных изделий (например, штангенциркуль);

2) специализированные, предназначенные для измерения однотипных изделий (например, ступенчатых валиков) или одинаковых параметров (например, шероховато­сти поверхности);

3) специальные, используемые для измерения конкретного изделия. '

При послеоперационном контроле зачастую используются ручные и механизиро­ванные средства - калибры, штангели и др. Их недостатком является зависимость от уровня квалификации контролера и низкая производительность.

Этих недостатков лишены автоматические средства послеоперационного контроля. Они делятся на три группы:

1) средства контроля, снабженные звуковым или световым автоматическим сигналом;

2) средства контроля, автоматически непосредственно измеряющие и показываю­щие контролируемый параметр или несколько параметров;

3) средства контроля, автоматически опосредованно измеряющие контролируемый параметр или несколько параметров.

Особое места в автоматических средствах послеоперационного контроля занимают координатно-измерительные машины (КИМ), позволяющие автоматизировать многопа- раметрический контроль сложных корпусных деталей в различных условиях производ­ства. В условиях крупносерийного и массового производства они, как правило, работают по предварительно заданным программам, в условиях мелкосерийного и серийного про­изводства контроль очередного изделия осуществляется по программе, записанной при контроле оператором, первого изделия данного наименования. Такие КИМ называются самообучающимися. Распознавание изделия для определения программы измерений осуществляется по их весу и габаритам.

КИМ с успехом позволяют измерить и величины макроотклонений различных поверхностей.

Для послеоперационного контроля параметров шероховатости поверхностей используются различные как отечественные (табл. 4.З), так и зарубежные приборы (табл. 4.4).

Таблица 4.3 Приборы для измерения параметров шероховатости

Для измерения параметров шероховатости ГОСТ 9847-79 предусмотрено пять типов оптических приборов:

• ? ПТС — прибор теневого сечения, предназначенный для измерения шероховатости грубо обработанной поверхности;

• ? ПСС — прибор светового сечения (двойной микроскоп);

• ? МОМ — микроскоп однообъективный муаровый, основанный на измерении искривлений муаровых полос, вызванных неровностями поверхности;

• ? МИ И — микроскоп интерференционный, используемый при измерении двухлучевым интерференционным светом;

• ? МПИ — микроскоп-профилометр, действие которого основано на интерференции света с образованием равного хроматического порядка.

Характеристики оптических приборов приведены в табл. 4.3

Таблица 4.3

Характеристики оптических приборов для измерения параметров шероховатости поверхности (ГОСТ 9847-79)

Приборы светового сечения (тип ПСС) имеют два микроскопа: проецирующий (М_1ф) и наблюдения (М_н). Оптическая схема микроскопа показана на рис. 4.19, а.

Свет из источника 1 проходит через узкую щель 4 прямоугольного сечения, систему линз 6, 7, объектив 9, в форме узкой полосы искажается в соответствии с формой реальной поверхности и, отразившись от нее, проецируется объективом 9 наблюдательного микроскопа в фокальную плоскость окулярного винтового микрометра 10. В объективе наблюдается искривленная полоса. При

Рис. 4.19. Измерение параметров шероховатости на приборах светового

сечения:

а — оптическая схема двойного микроскопа; б, в — поля зрения микроскопа; 1 — источник света; 2 — защитное стекло; 3 — коллектор; 4 — щель; 5 — светофильтр; 6,7 — линзы; 8 — контролируемая поверхность; 9 — объектив; 10 — окулярный винтовой микрометр

определении параметра шероховатости Rz измеряют расстояния от высших до низших точек профиля линии, параллельной средней, т.е. базовой, линии. Поэтому горизонтальная пить круга окулярного винтового микрометра должна быть установлена параллельно кромке изображения щели (линии гребешков). Для этого пить подводят сначала к вершине измеряемой поверхности (рис. 4.19, б), а затем к впадинам (рис. 4.19, в) и по разности отсчетов определяют высоту неровностей. Такие последовательные перемещения проводят для каждой из высот измеряемой поверхности.

Приборы теневого сечения аналогичны приборам светового сечения. В объективе рассматривается и измеряется тень, искривленная неровностями профиля поверхности. Принципиальная схема приборов теневого сечения показана на рис. 4.20.

Свет от источника 1 (рис. 4.20, а) проходит через систему линз 2, щелевую диафрагму 3, объектив 4 и проецируется па контролируемую поверхность 6. К вершинам этой поверхности под углом 60° к оптической оси микроскопа прикладывается нож 5. Тень, создаваемая ножом, искривляется неровностями профиля. В окуляре 8

Рис. 4.20. Измерение параметров шероховатости на приборах теневого

сечения:

а — оптическая схема прибора; б — поле зрения микроскопа; 1 — источник света; 2 — система линз; 3 — диафрагма; 4,7 — объективы; 5 — нож; 6 — контролируемая поверхность; 8 — окуляр

микроскопа наблюдения М_н представлена картина наблюдения (рис. 4.20, б). Высота изображения неровностей / равна (без учета увеличения прибора) действительной высоте неровностей.

Приборы теневого сечения предназначены для измерения грубых поверхностей, имеющих большие высоты неровностей.

Таблица 4.4 Средства измерения и контроля параметров шероховатости, выпускаемые зарубежными фирмами (ссылки)

1.https://technobearing.ru/d/877366/d/mitutoyo-izmereniye-formy-2019.pdf

2.file:///C:/Users/студент/Desktop/13-14(147-148)%20мдк%2001-тм%2071/pribori_dlya_kontrolya_sherohovatosti_i_kontura.pdf

Для относительной качественной оценки шероховатости обработанной поверхно­сти на рабочем месте могут быть использованы и образцы шероховатости.

Параметры волнистости поверхностей могут быть измерены теми же средствами, что и параметры шероховатости. Все зарубежные профилометры, как правило, имеют соответствующие электрические фильтры, позволяющие при переключении переходить с измерения шероховатости к измерению волнистости.

Отечественные профилометры также могут быть использованы для измерения волнистости, но с применением механического фильтра (щуп радиусом 1,5 мм).

Для определения окружной волнистости с успехом используются отечественные кругломеры мод. 218 и 253, а также различные зарубежные кругломеры, в частности, модели “Talyrond”.

Для измерения поверхностной микротвердости с успехом применяется отечествен­ный микротвердомер МТ-5М.

Средства активного контроля можно разделить на средства прямого и косвенного измерения необходимых параметров.

При прямом методе контроля измеряется непосредственно размер или параметр шероховатости.

При косвенном методе величина обрабатываемого размера оценивается по кон­кретному положению режущей кромки инструмента, по измеряемой силе резания и т.д. Параметры качества поверхностного слоя контролируются по температуре в зоне резания, экзоэлектрон ной эмиссии, колебаниям и т.д. Косвенный метод обладает большими погрешностями по сравнению с прямым, и к нему, как правило, прибегают при невоз­можности реализации прямого метода.

По функциональному назначению средства активного (технологического) контроля подразделяют на группы:

1) средства контроля, осуществляющие измерение текущих значений размеров, параметров качества поверхностного слоя непосредственно в процессе обработки пря­мым или косвенным методом;

2) средства контроля и подналадки, осуществляющие поднастройку станка при от­клонении измеряемого размера или параметра качества поверхностного слоя от задан­ных значений;

З) средства контроля и блокировки, осуществляющие прекращение работы при отклонении измеряемого размера или параметра качества поверхностного слоя от заданных значений.

Наиболее прогрессивными из них являются средства активного контроля и подналадки. Причем их развитие может привести к созданию самообучающихся технологических систем.

Все автоматические средства пассивного и активного контроля в качестве измерительных устройств используют различные датчики: пневматические, индуктивные, емкостные, пьезо и др. Сигнал от датчиков поступает на усилитель, а затем на преобразующее и сравнивающее устройства, командоаппарат и исполнительный орган станка.

Пример одной из таких систем приведен в главе 4.

1. https://helpiks.org/1-54049.html

2.https://studopedia.ru/3_110723_vibor-tehnologicheskogo-oborudovaniya-osnastki-i-sredstv-kontrolya-pri-razrabotke-tehnologicheskogo-protsessa.html