Меню

12 предложите способ для разрезания прутка из закаленной стали

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК

В механических цехах среднего и малого масштаба предварительная обработка заготовок, т. е. выполнение заготовительных операций, обычно производится в заготовительном отделении, которое часто располагается при цеховом складе заготовок и материалов. При наличии на заводе нескольких крупных механических цехов вместо заготови­тельного отделения организуется самостоятельный заготовительный цех, обслуживающий все металлообрабатывающие цехи завода.

В заготовительном отделении или цехе прокат в виде прутков подвергается правке, обдирке, разрезанию, центрованию. Поковки и штамповки также проходят заготовительные операции: фрезерование и центрование торцов (концов), обдирку и предварительное растачивание отверстий.

Заготовительные операции для прутков обычно выполняются в следующем порядке: 1) правка; 2) бесцентровая обдирка; 3) разре­зание; 4) центрование (если пруток предназначается для дальнейшей обработки на револьверном станке или автомате, центрование прутка не производится); 5) контроль выполненных операций.

Перед началом механической обработки прутковый материал и заготовки для валов с целью устранения искривления осей правят в холодном состоянии. Заготовки в виде поковок и штамповок при значительных значениях диаметра и длины правят в нагретом состоянии под молотами.

Рис. 1. Общий вид и схемы правильных станков:

а — общий вид; б — схема станка с тремя парами роликов; в — схема станка с неподвижным барабаном

Прутки и заготовки для валов можно править на прессах ручных, винтовых, эксцентриковых, гидравлических, пневматических и фрикционных; последние три вида прессов применяют главным образом в автотракторостроении. Перед правкой валы проверяют в центрах и при этом определяют места, подлежащие правке; после этого их правят на прессах с помощью призм.

Большое количество прутков правят на специальных правильных станках (рис.1 а). Схема такого станка изображена на рис. 1, б.На этих станках правка осуществляется тремя парами роликов 1, 2 и 3 с вогнутой поверхностью (формы гиперболоидов вращения), расположенных в шахматном порядке, причем у первой пары роликов 1, подающих выпрямляемый пруток 4, один ролик расположен над другим. Все шесть роликов расположены в барабане 5 под углом a=70° к оси барабана, который вращается вокруг прутка. При вращении барабана ролики также вращаются и, обкатываясь при этом вокруг прутка, осуществляют процесс его правки. Скорость поступательного движения прутка — подача — лежит в пределах 5—30 м/мин в зависимости от скорости вращения барабана, приводимого в действие электродвигателем через коробку скоростей. Перед поступлением в барабан пруток закрепляется в специальных стойках 6, передвигающихся на роликах 7.

В зависимости от степени искривления оси прутка и требуемой прямолинейности поверхности прутки пропускают через барабан от 1 до 6 раз. Точность правки достигает 0,1—0,2 мм на 1 м длины прутка. Основное время правки прутка определяется по формуле:

где lпр — длина прутка в мм; lр — длина роликовой рамы станка в мм; SM — минутная подача прутка в продольном направлении;

S — подача прутка на один оборот рамы, равная 0,8r.d tga; d — диаметр прутка в мм; а — угол установки роликов по отношению к оси барабана; пр — число оборотов роликовой рамы в минуту; i — число ходов выправляемого прутка между роликами; 0,8 — коэффициент, учитывающий проскальзывание прутка между роликами.

На многих заводах встречаются также правильные станки с тремя роликами, находящимися в неподвижном барабане и передающими вращение прутку (рис. 1 в). Ввиду наличия всего лишь трех роликов производительность таких станков меньше, чем станков с шестью роликами. Для прутков диаметром от 3 до 20 мм применяются небольшие правильные станки с одной парой роликов.

Для обдирки прутков применяют бесцентрово-обдирочные станки (рис. 2), на которых можно производить обдирку пруткового материала диаметром от 15 до 80 мм и длиной до 7 м. Процесс обработки на таких станках протекает следующим образом. Центральное зубчатое колесо 3, приводимое во вращение электро­двигателем через коробку скоростей, вращает две резцовые головки. Одна головка (левая) с резцом 2 производит черновую обдирку, другая (правая) с резцом 4 — получистовую обдирку. Сухари 5 предохраняют пруток 6 от прогиба, возникающего от радиальных составляющих сил резания. Подача прутка осуществляется двумя специальными роликами 1, имеющими крупную насечку.

Рис. 2. Схема бесцентрово-обдирочного станка

Изменяя число оборотов этих роликов, можно получать три разные величины подачи прутка на один оборот резцовой головки. В зависимости отчисла оборотов роликов подача прутка составляет от 175 до 600 мм/мин.

Основное время обтачивания прутка на бесцентрово-обдирочном станке определяется по формуле:

— длина прутка в мм; lр — расстояние между резцами во вращающихся резцовых головках в мм; snp — подача прутка на один оборот резцовой головки равная ; — диаметр подающих роликов в мм; пр — число оборотов роликов в минуту; nр.г — число оборотов резцовых головок в минуту; i — число ходов.

3. Разрезание прутков, валов, труб и листов

Прутки и валы разрезают на приводных ножовках, на пилах — дисковых, ленточных, фрикционных, электрофрикционных, на токарно-отрезных станках (с одним или двумя отрезными резцами), отрезных автоматах, станках, работающих тонким абразивным кругом (применяются для разрезания закаленной стали и труб). В механических цехах разрезание иногда производят на фрезерных станках прорезными фрезами.

Прутковый материал можно разрезать также на прессах и ножницами, что применяется главным образом в заготовительных отделениях кузнечных цехов.

Читайте также:  Мы стали выше облаков гагарина

Для разрезания листового материала обычно применяют ножницы различных конструкций: ручные, стуловые, гильотинные, роликовые.

Помимо указанных способов механического разрезания пруткового и листового материала (некоторые из них используются и для разрезания труб) применяется также газовое (автогенное), анодно-механическое, электроискровое и ультразвуковое разрезание.

Приводные ножовки разрезают прутковый материал ножовочным полотном, которое совершает под некоторым давлением возвратно-поступательное Движение от механического привода. Режущие кромки зубьев ножовочного полотна направлены в сторону разрезания; полотно прижимается к разрезаемому материалу только во время рабочего хода, а при обратном ходе приподнимается гидравлическим механизмом. Вследствие этого трение зубьев о материал при обратном ходе исключается, износ полотна уменьшается, а производительность ножовки увеличивается.

Рис. 3. Схемы разрезания проката дисковой пилой:

а — одного прутка; б — пакета прутков; в — проката прямоугольн. сечения

Ширина прореза при пользовании приводными ножовками меньше, чем при разрезании дисковыми пилами, а следовательно, потеря материала малая. Обслуживание ножовок просто: один рабочий может обслуживать 5—6 ножовок. По сравнению с дисковыми пилами и другими отрезными станками производительность приводных ножовок меньше, и, кроме того, ножовки дают часто косой прорез, снижая эффект применения тонких ножовочных полотен, так как в этом случае после отрезки необходимо подрезать торцы для придания им перпендикулярности по отношению к оси заготовки.

Дисковые пилы представляют собой диск с режущими зубьями, очень сходный с тонкой фрезой; они широко применяются для разрезания проката, прутков, балок разных профилей и труб.

Так как изготовление пил большого диаметра целиком из быстрорежущей стали нерационально и обходится дорого, пилы изготовляют составными — из диска углеродистой стали со вставными зубьями из быстрорежущей стали или к диску из углеродистой стали приклепывают зубчатые сегменты из быстрорежущей стали.

Разрезание прутков дисковой пилой производят по одному или пакетом (рис. 3).Основное время разрезания одного прутка (рис. 3, а) определяют по формуле:

где d — диаметр разрезаемого прутка в мм; при разрезании проката прямоугольного сечения вместо d принимается ширина прутка ();

/вр — величина врезания (подхода) пилы в мм; /п величина перебе­га пилы в мм; Sp.x — подача рабочего хода в мм/мин (иначе — минутный путь в направлении подачи в мм); sp.x = szzn; sz — подача на один зуб дисковой пилы в мм; z — число зубьев дисковой пилы; п — число оборотов дисковой пилы в минуту; so.x — скорость обратного хода пилы в мм/мин.

Основное время для разрезания прутков пакетом (рис. 3,б):

где — ширина пакета в мм; т — число прутков в пакете.

При разрезании прутков круглого сечения и при разрезании пакетом величина врезания lвр принимается равной 2—5 мм. Для разрезания прутков прямоугольного сечения (рис. 3, в) 1вр определяется по формуле:

где D — диаметр дисковой пилы в мм; h — высота разрезаемого материала прямоугольного сечения в мм.

Величина перебега 1П принимается в зависимости от диаметра пилы в пределах 3—10 мм. Скорость обратного хода so.x в среднем принимается 2000 мм/мин.

При разрезании круглого прутка или балок таврового, двутаврового, швеллерного профиля площадь сечения постоянно изменяется по мере прохождения пилы, вследствие чего при равномерной подаче пилы происходят резкие изменения силы резания. Эти изменения отрицательно отражаются на работе станка, вызывая сильные напряжения в отдельных его частях. Чтобы избежать этого, необходимо производить подачу соответственно величине площади разрезаемого сечения в данный момент так, чтобы станок всегда работал при одинаковой силе резания, т. е. с переменной величиной подачи.

Это осуществляется механизмом гидравлической подачи, которым снабжаются современные дисковые пилы. Гидравлическая система подачи имеет преимущество перед механической, так как позволяет точно устанавливать и плавно изменять величину подачи, благодаря чему станок работает значительно спокойнее. Современные дисковые пилы снабжаются также гидравлическими зажимными приспособлениями.

Схема устройства дисковой пилы с механизмом гидравлической подачи и гидравлическим зажимным приспособлением изображена на рис. 4.

Рис. 4. Дисковая пила с гидравлической подачей и зажимом.

Основное время разрезания дисковой пилой с механизмом гидравлической подачи определяется по формуле:

где F — площадь сечения разрезаемого материала в мм 2 ; f — площадь сечения разрезаемого материала за один оборот пильного диска в мм 2 (определяется по паспорту пилы в зависимости от материала); п — число оборотов пильного диска в минуту.

Так как с уменьшением ширины пропила уменьшаются время резания (благодаря увеличению подачи) и расход разрезаемого мате-риала, то выгоднее вести работу при наименьших толщинах пильного диска. Поэтому целесообразно для каждого станка иметь набор пильных дисков различных диаметров и толщин. Это дает возможность также расширить диапазон скоростей резания, благодаря чему улучшается использование станка.

Ленточные пилы имеют форму бесконечной ленты толщиной 1,0—1,5 мм. Они бывают вертикальные (рис.5), горизонтальные и наклонные.

Рис.5. Схема вертикальной ленточной пилы.

Потери на прорез при разрезании ленточной пилой незначительны, так как толщина ленты малая. Ленточные пилы применяются главным образом для разрезки пруткового материала из цветных металлов (латуни, красной меди, алюминия и др.). Они применяются также для вырезания кривошипов коленчатых валов, шатунов и других подобных деталей. Широкого распространения ленточные пилы не получили ввиду сравнительно высокой цены инструмента, т. е. пильной ленты. Фрикционной (или беззубой) пилой называется тонкий стальной диск, вращающийся от электродвигателя (со скоростью 100—140 м/сек). При подаче и вращении диск вследствие возникающего трения нагревает частицы металла в прорезе до температуры, при которой начинается плавление. Расплавленный металл удаляется из прореза самим же диском, который охлаждается воздухом и водой. Для увеличения трения поверхность круга снабжают частой насечкой, что несколько увеличивает ширину пропила. Подача диска бывает ручная и механическая. Фрикционные пилы разрезают материал очень быстро, но требуют для привода электродвигатель большой мощности. Фрикционными пилами можно разрезать закаленные стальные детали, не поддающиеся разрезанию обыкновенными пилами.

Читайте также:  Проволока порошковая для дуговой сварки углеродистых сталей

Электрическая фрикционная пила разрезает материал путем совместной работы фрикционной (беззубой) пилы с вольтовой дугой. Вращающийся диск соединен с одним полюсом источника электроэнергии, а разрезаемый материал— с другим; при этом образуется вольтова дуга. Металл в прорезе плавится, а вращающийся диск только удаляет расплавленный металл. Поверхность металла в прорезе получается довольно ровной и чистой.

Отрезные станки служат для разрезания по длине круглых и шестигранных прутков, а также труб. У этих станков на прочной станине расположена передняя бабка с пустотелым шпинделем, по обоим концам которого размещены самоцентрирующие зажимные патроны.

Достоинством этих станков являются большая производи­тельность, простота и невысокая себестоимость самого станка и инструмента (резцов). Недостатком отрезных станков является широкий прорез (3—5 мм), что приводит к большой потере материала.

Имеются отрезные станки, снабженные двумя суппортами — передним и задним — и работающие одновременно двумя резцами, благодаря чему их производительность повышается. Увеличение производительности отрезных станков достигается также устройством, регулирующим и поддерживающим постоянную скорость резания. При разрезании прутка (или вала) по мере приближения резцов к его продольной оси скорость резания при одинаковом числе оборотов шпинделя станка вследствие уменьшения диаметра прутка в месте разреза постепенно убывает. В станках же с постоянной скоростью резания по мере приближения резцов к оси прутка число оборотов шпиндели станка все время повышается, что ускоряет выполнение операции.

Вертикальные отрезные автоматы приспособлены для разрезания калиброванных по диаметру и ровных (не изогнутых) по всей длине прутков. У этих станков пруток закладывается сверху, благодаря чему они занимают малую площадь в цехе. Пруток под действием своего веса опускается на подставку и зажимается; затем к разрезаемому прутку подходит суппорт с резцом. Несколько таких станков обслуживаются одним рабочим.

Токарно-сверлильно-отрезные станки применяются в заготовительных цехах для предварительной обдирки, растачивания, сверления, отрезания как прутков; так и поковок и штамповок. В подвижной задней бабке станка крепится спиральное сверло для сверления отверстия. Передний суппорт служит для обдирки и растачивания, задний — для отрезания заготовки от прутка.

Схема обработки на станке представлена на рис.6.

Рис.6. Схема обработки на токарно-сверлильно-отрезном станке.

Станки, работающие тонким абразивным кругом, служат для разрезания прутков и труб. Применяются эластичные абразивные круги, толщиной 2—3 мм, благодаря чему потеря металла на прорез незначительна. При разрезании труб большого диаметра их необходимо поворачивать вокруг оси. Производительность разрезания абразивным кругом довольно высока; например, пруток диаметром 40—50 мм разрезается за 5—6 с.

Разрезание на других станках. Кроме указанных выше способов прутки, трубы и заготовки (штамповки, поковки, отливки) можно разрезать на обычных токарных, горизонтально-фрезерных и строгальных станках.

Все эти способы менее производительны и применяются не в специализированных заготовительных цехах и отделениях, а в небольших механических цехах. Разрезание на горизонтально-фрезерных станках отрезными фрезами применяется несколько чаще.

В отдельных случаях разрезание прутков, труб и других производится следующими новыми методами: анодно-механическим, электроискровым, ультразвуковым, электролитическим, электронно-лучевым, с помощью лазера, взрыва и плазменной струей.

Центровые отверстия в деталях типа валов являются базой для ряда операций: обтачивания, нарезания резьбы, шлифования, нарезания шлицев и др., а также для правки и проверки изготовляемых деталей. Центровые отверстия в таких режущих инструментах, как сверла, зенкеры, развертки, метчики и т. д., нужны не только для обработки, но и для проверки заточки и переточки их во время эксплуатации.

При ремонтных работах сохранившимися центровыми отверстиями пользуются как базами для обтачивания изношенных или поврежденных поверхностей шеек валов, для правки, шлифования, контроля и при других операциях. Ввиду такого значения центровых отверстий зацентровку необходимо производить весьма тщательно: центровые отверстия должны быть правильно засверлены и иметь достаточные размеры, конусность их должна точно совпадать с конусностью центров станка. При несоблюдении этих требований центровые отверстия быстро теряют форму и размеры и повреждают центры станка.

На практике чаще всего применяют центры у станков, а значит, и центровые отверстия у заготовок (деталей) с углом конуса 60°. Иногда при обработке крупных, тяжелых деталей этот угол увеличивают до 75, 90°. Центр станка должен соприкасаться с центровым отверстием заготовки (детали) лишь по поверхности конуса. В центровом отверстии вершина центра не должна упираться в заготовку. Поэтому центровые отверстия (ГОСТ 14034) всегда имеют цилиндрическую часть малого диаметра d и коническую

поверхность с наибольшим диаметром D и углом конуса 60° (тип А). Иногда центровое отверстие имеет еще вторую коническую поверхность с большим диаметром Do и углом при вершине конуса 120° (тип Б), которая делается с целью избежать появления на торцах вала заусенцев при небольшом износе центровых отверстий, предохранить их при случайном повреждении торцов вала или, наконец, иметь возможность подрезать эти торцы без уменьшения опорной поверхности центровых отверстий. Такая конструкция центровых отверстий применяется главным образом для оправок и режущего инструмента. Центрование заготовок производится на вертикально- и горизонтально-сверлильных, токарных и револьверных станках, а в серийном и массовом производствах — на специальных одно-или двусторонних центровочных станках, а также на фрезерно-центровочных станках. На горизонтально-сверлильных станках производят центрование крупных заготовок.

Читайте также:  Кованая сталь 95х18 для ножа

Рис.7. Центрование и центровочные сверла.

Центрование заготовок производят двумя инструментами: спиральным сверлом, которым сверлится цилиндрическое отверстие малого диаметра, и зенковкой, которая образует коническую поверхность (рис.7, а).

Центрование заготовок часто производится специальными комбинированными центровочными сверлами (рис.7б, в), которые производят сверление и зенкование; двусторонние центровочные станки центруют оба конца вала одновременно.

На фрезерно-центровочных станках (рис.8,а) у заготовки сначала фрезеруют торцовые поверхности одновременно с обоих концов, после чего комбинированными центровочными сверлами сверлят отверстия.

В настоящее время все большее применение находит метод обработки торцов и центрование заготовок с помощью одного или двух широких твердосплавных резцов, установленных вместе со стандартным комбинированным центровочным сверлом в специальной инструментальной головке, чертеж которой приведен на рис.8,б.

Головка состоит из державки /, подрезного резца 8 и фасочного 6, регулируемых и закрепляемых винтами 7 и 10. Стандартное центровочное сверло

9 установлено в сменную втулку 5 и закреплено в ней винтом 12. Втулка крепится в державке 1 с помощью винта 11. Расположение центровочного сверла относительно резцов регулируется с помощью винта 2 через латунную пробку 3. Винт 4 препятствует повороту пробки при регулировании вылета сверла 9.

Вместо фасочного резца 6 в головке может быть установлен резец для обтачивания поводкового конца заготовки, что обеспечивает высокую степень концентричности этой поверхности с центровым отверстием и позволяет последующее обтачивание заготовки осуществлять с одной установки без ее поворота.

Несмотря на то, что подрезной резец оснащен пластинкой твердого сплава, а центровочное сверло изготовлено из быстрорежущей стали, при одном числе оборотов головки инструменты работают приблизительно с оптимальными скоростями резания, благодаря разнице в диаметрах обработки.

Применение такой головки для одновременного подрезания торца и сверления центрового отверстия значительно упрощает обработку.

При работе на токарном станке (рис. 8, в) инструментальная головка 1 устанавливается в шпиндель станка и получает вращение.

Заготовка 2 крепится в зажимном самоцентрирующем приспособлении 3 ручного или пневматического действия, смонтированном на каретке суппорта, и получает поступательное движение подачи до упора 5. Для установки заготовки по длине используется регулируемый упор 4. Возможен другой вариант обработки на токарном станке (рис. 8, г). В этом случае заготовка 3 устанавливается в отверстие шпинделя до упора 4, зажимается в самоцентрирующем патроне и получает вращательное движение. Инструментальная головка 2 крепится с помощью специальной державки в резцедержателе 1 станка. По такой же схеме может быть осуществлена работа на револьверном станке при установке инструментальной головки в гнездо револьверной

головки. Можно эту работу выполнять и на горизонтально-фрезерном Наилучшим вариантом с точки зрения получения высокой точности и производительности является обработка на двустороннем специальном станке (рис.8, е) агрегатного типа несложной конструкции. По сравнению со станком фрезерно-центровочным (рис.8, а) этот станок вместо четырех шпинделей имеет всего два и для заготовки не требуется горизонтальной подачи.

а — обработка на фрезерно-центровочном станке; б — конструкция инструментальной головки для подрезки торца и центровки заготовки диаметром до 30 мм; в — подрезка торца и центровка заготовки на токарном станке с вращающейся инструментальной головкой; г — подрезка торца и центровка заготовки на токарном станке с невращающейся головкой; д — подрезки торца и центровка заготовки на горизонтально-фрезерном станке; е — подрезка торцов и центрование заготовки на специальном полуавтомате.

станке (рис.8,д). Во всех трех схемах обрабатывается сначала первый торец, затем после поворота заготовки — второй.

Основное время при фрезеровании торцов определяется по формуле:

где L — общая длина фрезерования в мм; 1 — диаметр фрезеруемого торца заготовки в мм; lвр — величина врезания, равная 2—5 мм; lп — величина перебега, равная 2—3 мм; sM — подача в мм/мин;sz — подача на зуб фрезы в мм; z — число зубьев фрезы; п — число оборотов фрезы в минуту.

Основное время при сверлении центровых отверстий определяется по формуле:

где L — общая длина сверления в мм; 1 — длина центрового отверстия в мм; lвр — величина врезания в мм;

где — половина угла при вершине сверла (2ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК = 116 – 118°); d — диаметр цилиндрической части центрового отверстия в мм. К величине L добавляется 0,5—1,0 мм на подход инструмента.

Оперативное время равно сумме основных времен на фрезерование и центрование и вспомогательного времени. В новых фрезерно-центровочных станках барабанного типа оперативное время определяется как сумма основного времени на фрезерование торцов и вспомогательного времени (поворот барабана и подход и отход инструментов). Время на центрование, установку и съем заготовки перекрывается временем фрезерования торцов.

Источник

Adblock
detector