Обработка деталей на сверлильных и расточных станках

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского»

Факультет управления и предпринимательства

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине:

«Технология машиностроения»

На тему: «Обработка деталей на сверлильных и расточных станках»

 

 

 

 

 

Работу выполнила студентка

Группы 12384-10

Жукова Ю.А.

Номер зачетной книжки: №112924

 

Проверила:

доцент Мотова Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Н.Новгород 2013г.

Содержание.

Введение1

1. Определение, назначение и сущность  процесса сверления и растачивания.4

2.  Оборудование, применяемое при  сверлении и растачивании.9

2.1  Сверлильные  станки, виды, характеристики, область  применения. 9

      2.2  Расточные станки, виды, характеристики, область применения.13

3.  Инструменты и технологическая  оснастка.17

3.1  Инструменты  и технологическая оснастка, применяемая  при сверлении. 17

      3.2 Инструменты и технологическая оснастка, применяемая при растачивании.23

Заключение.28

Список литературы.29

Приложение.30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Особая роль машиностроения заключается в том, что оно производит оборудование для всех остальных отраслей промышленности. Поэтому уровень развития машиностроения во многом определяет уровень развития остальных отраслей народного хозяйства.

Уровень прогресса определяется интенсивностью изучения производственных процессов и их научным обобщением с установлением закономерностей в технологии механической обработки и сборки.

Резание конструкционных материалов – это технологические процессы, совершаемые при помощи режущего инструмента на металлорежущих станках с целью получения новых поверхностей деталей заданной формы, размеров и качества. Без глубоких знаний передовых методов, достижений науки и техники невозможно производить обработку материалов с высокой производительностью, необходимой точностью и экономической обоснованностью того или иного метода.

Обработка отверстий занимает в общем объеме механической обработки огромное место, так как большинство деталей и механизмов имеют круглые отверстия, как крепежные, так и посадочные.

Сверление и растачивание - наиболее распространенные способы получения отверстия.

 

 

1. Определение, назначение и сущность процесса сверления и растачивания.

Сверление отверстий — широко распространенная операция в слесарном деле. Отверстия применяются для соединения деталей болтами, винтами, заклепками или другими крепежными деталями; получения и под последующее нарезание резьбы.

Сверлением называется процесс образования отверстий в сплошном материале с помощью инструмента, называемого сверлом.

Сверление применяется: для получения неответственных отверстий, невысокой степени точности и чистоты, например под крепежные болты, заклепки, шпильки и.т.д.

Для получения отверстий под нарезание резьбы, применяется развертывание и зенкерование.

Рассверливанием называется процесс увеличения диаметра отверстия при помощи сверла.

Точность сверления может быть повышена благодаря тщательному регулированию станка, правильно заточенному сверлу или сверлением при помощи специального приспособления, называемого кондуктором.

Рис 1 Рабочие движения при сверлении.

При сверлении различают сквозные, глухие и неполные отверстия. Высококачественное отверстие обеспечивается правильным выбором приемов сверления, правильным расположением сверла относительно обрабатываемой поверхности и совмещением оси сверла с центром (осью) будущего отверстия

Процесс резания при сверлении может быть осуществлен при наличии двух рабочих движений режущего инструмента по отношению к обрабатываемой детали: вращательного движения и подачи (рис 1.).

Для сверления обрабатываемую заготовку (деталь) неподвижно закрепляют в приспособлении, а сверлу сообщают два одновременных движения:

1.вращательное - которое называется главным (рабочим) движением, или движением резания.

2.поступательное  направленное вдоль оси сверла, которое называется движением подачи.

При сверлении под влиянием силы резания происходит отделение частиц металла и образование элементов стружки.

Скорость резания, подача и глубина составляют режим резания.

Скоростью резания V называется окружная скорость сверла, измеряемая по его наружному диаметру. Скорость резанья рассчитывается по формуле:

где V- скорость резанья, D-диаметр сверла, n- число оборотов в минуту сверла; п-3.14.

Величина скорости резанья зависит от обрабатываемого материала, диаметра и материала сверла и формы его заточки, подачи, глубины резания и охлаждения.

Подача s — величина перемещения сверла вдоль оси за один оборот или за один оборот заготовки (если вращается заготовка, а сверло движется поступательно). Она измеряется в мм/об. так сверло имеет две режущие кромки, то подача на одну режущую кромку будет:

Плавильный выбор подачи имеет большое значение для стойкости режущего инструмента. Всегда выгоднее работать с большой подачей и меньшей скоростью резания, в этом случае сверло изнашивается медленнее.

Однако при сверлении отверстий малых диаметров величина подачи ограничивается прочностью сверла. С увеличением диаметра сверла прочность его возрастает, позволяя увеличивать подачу; следует учесть, что увеличение подачи ограничивается прочностью станка. Глубина резания t — расстояние от обработанной поверхности до оси сверла (т. е. радиус сверла). Определяется глубина резанья по формуле

t=D/2 мм

При выборе режимов резания в первую очередь подбирают наибольшую подачу в зависимости от качества обрабатываемой поверхности, прочности сверла и станка и других факторов (данные приведены в справочниках); затем устанавливают такую максимальную скорость резания, при которой стойкость инструмента между переточками будет наибольшая.

Выбор способа (последовательности) обработки отверстий в зависимости от их размеров, требуемой точности обработки и вида заготовки (сплошной металл, прошитые и литые отверстия) производится по данным таблиц, в которых приведены данные о технологической точности, достигаемой при обработке отверстий 44 вин.

Различают следующие способы и виды сверления:

1. Сверление по разметке (для одиночных отверстий). По разметке сверлятся одиночные отверстия отверстия. Предварительно на деталь наносят осевые риски, затем кернят углубление в центре отверстия. Сверление осуществляют в два приема: сначала выполняют пробное сверление, а затем окончательное.

2. Сверление глухих отверстий на заданную глубину осуществляют по втулочному упору на сверле. Многие сверлильные станки имеют механизмы автоматической подачи с лимбами, которые определяют ход сверла на заданную глубину.

3. Сверление отверстий в плоскостях расположенных под углом производят следующим образом: сначала подготавливают площадку перпендикулярно оси просверливаемого отверстия (фрезеруют или зенкеруют), между плоскостями вставляют вкладыши, и подкладки, а затем сверлят обычным путем.
4. Сверление точных отверстий: в этом случае сверление производят в два приема. Первый проход - сверлом диаметр, которого меньше на 1-3 мм диаметра отверстия. После этого отверстия сверлят в размер хорошо заправленным сверлом.
5. Сверление отверстий небольших диаметров производят на станках повышенной точности соответствующими подачами или ультразвуковым и электроискровым способами.
6. Сверление глубоких отверстий (глубина превышает диаметр сверла 5 и более раз). В зависимость от технологии различают сплошное и кольцевое сверление с применением специальных технологий.

Для обработки точных отверстий со строгими требованиями по размерам прямолинейности осей, межосевым расстоянием, а также для образования отверстий больших диаметров применяют операцию расточки.

Растачивание — процесс механической обработки внутренних поверхностей расточными резцами для увеличения их диаметра. Осуществляется при помощи, расточных металлорежущих станков. Сущность процесса расточки состоит:

- в обработке  отверстий больших диаметров.

- в растачивании  отверстий с выдержкой высокоточных  размеров по величине, сносности, данной координате.

- в сверлении  отверстий без предварительной  разметки по заданным координатам, обеспечивая большую точность  межосевых расстояний и перпендикулярность отверстий.

Растачивание производится расточными резцами. На расточной резец действуют сила резания, которую можно измерить.

Это сила включает в себя три составляющие: тангенциальную, осевую и радиальную.

Тангенциальная составляющая силы резания имеет наибольшее значение. Она направлена перпендикулярно передней поверхности пластины и обеспечивает отжим резца в вертикальной плоскости.

Вторым по величине значением обладает осевая составляющая силы резания, но действует она параллельно оси оправки и, следовательно, не вызывает отжима. Радиальная составляющая силы резания направлена перпендикулярно оси оправки и вызывает отжим.

Соотношение между этими в большой степени зависит от обрабатываемого материала, его твердости, условий резания и радиуса при вершине режущей пластины.

Расчет отжима расточного резца важен, так как это определяет точность обработки отверстий.

 

2. Оборудование, применяемое при сверлении и растачивании.

2.1 Сверлильные станки, виды, характеристики, область применения.

Станки сверлильной группы предназначены для обработки всех типов круглых отверстий и в редких случаях - многогранных отверстий.

В зависимости от вида технологических операции, выполняемых на станках, а также степени автоматизации и специализации станка все металлорежущие станки подразделяются на 9 групп 132 вин.

Сверлильные станки согласно классификации относятся ко второй группе (первая цифра в обозначении станка -2).

Сверлильные станки делятся на три группы: универсальные (общего назначения), специализированные и специальные.

Универсальные станки являются самой многочисленной группой в парке сверлильного оборудования. На них можно производить все технологические операции, характерные для обработки отверстий (сверление, нарезание резьбы, зенкерованне, развертывание и т. д.). К универсальным относятся вертикально- и радиально-сверлильные станки.

Все вертикально-сверлильные станки могут быть разделены на три группы:

1. станки легкие

2. настольные с наибольшим диаметром сверления 3, 6 и 12 мм;

3. средних  размеров с наибольшим диаметром сверления 18, 25, 35 и 50 мм;

4. тяжелые  станки с наибольшим диаметром сверления 75 мм.

Наибольшее распространение имеет одношпиндельные вертикально сверлильные станки.

Характерной особенностью вертикально-сверлильных станков является вертикальное расположение шпинделя. Одной из разновидностей вертикально-сверлильных станков являются настольные станки.

Настольные вертикально-сверлильные (см рисунок 2)станки применяют в единичном и мелкосерийном производстве — в механических, инструментальных и других цехах металлообрабатывающих предприятий для сверления в мелких изделиях отверстий диаметром от 5 до 12 мм. Они устанавливаются на верстаке и крепятся к нему болтами. Эти станки выпускаются различных моделей. Однако почти у всех станков вращение передается шпинделю от электродвигателя клиноременной передачей. Кроме того, режущий инструмент в осевом направлении перемещается не механически, а вручную, рукояткой осевой подачи шпинделя.

 

1-колонна	5- стол
2-привод	6-рукоятка ручной подачи шпинделя
3- механизм подъема	7-шпиндель
4- кронштейн	8-шпиндельная бабка

Рис. 2.Настольный Сверлильный Станок 2М112.

Ручная подача шпинделя вращением рукоятки ручной подачи 6. Гайка 8 предназначена для снятия с конуса шпинделя сверлильного патрона. В нем крепится режущий инструмент.

Вериткально-сверлильные станки (основной и наиболее распространенный тип) применяются преимущественно для обработки отверстий в изделиях сравнительно небольшого размера в производственных цехах мелко серийного производства Винник 136.

Ручная подача шпинделя осуществляется во всех станках этой группы. Общий вид станка смотри в приложении.

Радиально-сверлильные станки

Раднально-сверлильные станки бывают стационарные ,переносные , передвижные, с поворотной головкой и пр.

На радиально-сверлильных станках выполняют те же технологические операции, что и на вертикально-сверлильных, а именно: сверление отверстий в сплошном материале, рассверливание и зенкерование предварительно просверленных отверстий, зенкерование торцовых поверхностей, развертывание отверстий, нарезание внутренней резьбы метчиками.

С помощью специальных инструментов и приспособлений на радиально-сверлильных станках можно растачивать отверстия, канавки, вырезать отверстия большого диаметра в дисках из листового материала, притирать точные отверстия цилиндров, клапанов и т. д. Согласно перечню технологических операций, радиально-сверлильные станки являются универсальными. Основное назначение их обработка отверстий в крупных деталях в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Принципиальное отличие от вертикально-сверлильных станков состоит в том, что при работе на них приходится перемещать обрабатываемую деталь относительно сверла, а в радиально-сверлильных станках, наоборот, сверло перемещают относительно обрабатываемой детали. Это сделано не случайно, так как при обработке тяжелых деталей на их установку, выверку и закрепление требуется больше времени, чем на подвод сверла.

Шпиндель радиалыю-сверлильного станка легко можно перемещать как в радиальном направлении, так и по окружностям различных радиусов. Это дает возможность сверлить отверстия в любой точке участка детали, ограниченного двумя концентрическими секторами окружностей: одна из них образована радиусом наибольшего, а другая — наименьшего вылета шпинделя при круговом вращении рукава относительно колонны станка. Благодаря своей универсальности радиально-сверлильный станки находят широкое применение - от ремонтного до машиностроительных цехов крупно серийного производства. Общий вид станка смотри в приложении.

Многошпиндельные сверлильные станки

Такие станки применяются главным образом в серийном производстве для обработки изделий в, которых требуется одновременно просверлить, развернуть, нарезать резьбу в большом количестве отверстий на разных плоскостях изделия, так как использование для этих целей одношпиндельных станков было бы не экономично.

Шпиндели в сверлильной головки могут быть установлены в зависимости от расположения отверстий у обрабатываемого изделия.Общий вид многошпиндельного станка смотри в приложении.

Специализированные сверлильные станки

К станкам этой группы относят станки для глубокого сверления. Так как условия обработки глубоких изделий разнообразны, на производстве встречается большое число типов этих станков.

Сверлильные станки с ЧПУ

Ручное управление металлорежущими станками требует большого количества времени поэтому на производстве там, где это, возможно, применяют станки с программным управлением. Для таких станков в шифр станка вводят букву Ф.

По сравнению с обычными автоматами и полуавтоматами такие станки имеют следующие преимущества:

- сокращения  времени на переналадку станка  для обработки новой детали (смена программоносителя и инструментальной оснастки).

- получение  высокой степени точности и  стабильности качества.

- небольшая  затрата времени на изготовление  программы.

- возможность  управления скоростями и подачами  без участия рабочего.

По технологическому признаку системы ПУ делят на 2 группы:

Позиционная и контурная (непрерывная). Для станков сверлильно-расточной группы применяют позиционную систему. Программа обеспечивает перемещение стола с заготовки или инструмента в нужную точку обработки в заданной последовательности.

Электроискровой и ультразвуковой станки для обработки отверстия

Такие станки применяются для образования отверстий в деталях из твердых сплавов и закаленных сталей так как режущий инструмент для таких работ очень быстро выходит из строя. Электроискровой метод обработки основан на электроэрозии металлов: металл разрушается под воздействием электрических разрядов, посылаемых источником электрического тока 158.

Ультразвуковой метод основан на использовании упругих колебаний среды со сверх звуковой частотой(свыше 20 кГц).

С помощью этого метода можно изготовлять отверстия любой формы и глубины в заготовках из твердых сплавов, жаропрочных и нержавеющих сталей, фарфора, стекла и.др.

2.2 Расточные станки, виды, характеристики, область применения.

Сверлильные станки позволяют производить обработку отверстий сравнительно небольшого диаметра-до 100мм. В то же время при изготовлений крупных машин часто встречается необходимость в обработке отверстий в больших диаметров (до нескольких метров).

Сверлильные станки не приспособлены также для обработки точных отверстий, к которым предъявляются строгие требования в отношении прямолинейности оси и расположения относительно других поверхностей деталей. Для решения этих задач наиболее приспособленными являются расточные станки.

Расточные станки применяют главным образом для обработки в заготовках корпусных деталей отверстий с точно координированными осями.

Координатное растачивание повышает точность межцентровых расстояний и их сносность, упрощает обработку и увеличивает производительность.

Горизонтальнорасточные станки (см приложение) являются наиболее универсальными из всей группы сверлильных станков. На них, кроме операций, для которых приспособлены обычные сверлильные станки, можно также производить расточку отверстий, обточку бобышек, подрезку резцом наружных и внутренних торнов, расточку внутренних канавок, нарезку резцом внутренних резьб, а также все фрезерные операции.

Движение резания получает шпиндель или планшайба. Движение подачи может сообщаться шпинделю вдоль его оси, летучему суппорту по радиусу планшайбы, шпиндельной бабке в вертикальном направлении и столу в продольном и поперечном направлениях. Кроме того, верхняя часть стола может поворачиваться на 360° вокруг своей оси.

Некоторые модели расточных станков строятся без планшайбы и летучего суппорта, который служит для расточки канавок, подрезки торцов и тому подобных работ.

Координатнорасточные станки (см приложение) отличаются в первую очередь высокой точностью изготовления и наличием специальных отсчетных устройств (механических, оптических или электрических), позволяющих производить установку стола с обрабатываемой деталью относительно оси шпинделя по двум координатам с точностью до 0,01—0,005 мм. Благодаря этому на координатнорасточных станках можно обрабатывать отверстия до 1-го класса точности включительно и выдерживать заданные расстояния между осями отверстия с точностью до ± 0,01 мм.

Координатно-расточные станки делят по компоновке, типу измерительных устройств и степени автоматизации.

По компоновке делят на одно и двухстоечных. Одностоечные - имеют один шпиндель и стол, который перемещается в продольном и поперечном направлениях. В двухстоячных- стол имеет продольное перемещение, а шпиндельная бабка может перемещаться по траверсе в поперечном направлении перпендикулярно направлению перемещения стола.

Для повышения точности обработки координатно- расточные станки устанавливают в помещении где поддерживается температура 20+0,2 С и тщательно выполняются требования по частоте помещения и особенно воздуха. Также осуществляется тщательный уход за станком .

Точность координатно- расточного станка определяется его отсчетно-измерительной системой.

Существует 4 системы измерительных устройств:

1 Точных  ходовых винтов с лимбами, нониусами  и коррекционной линейкой, точность  измерения координаты этим способом  недостаточно высокая и квалификация рабочего может быть не высокая.

2 Жестких  и регулируемых концевых мер  в сочетании с индикаторными  устройствами. Точность измерения координаты по этой системе зависит от точности эталонов длины индикатора и чувствительности упоров. Этот метод требует высокой квалификации рабочего.

3 Точность  масштабов с оптико-механическими  системами. В станках, оборудованной  этой системой, точную установку  станка осуществляют с помощью  оптико-механического устройства.

4 Индуктивных  проходных винтовых датчиков  для измерения координат.

Эти станки особенно необходимы в инструментальных цехах для производства кондукторов, приспособлений и штампов, а также в экспериментальных цехах для изготовления первых образцов деталей без кондукторов и приспособлений.

Алмазно-расточные станки принадлежат к группе отделочных станков. Они предназначаются для обработки особо точных отверстии с весьма чистой поверхностью. Высокая точность и чистота при работе на алмазно-расточных станках достигается за счет использования в качестве режущего инструмента алмазов или их заменителей (металлокерамические сплавы и сверхпрочная керамика), а также применения особых режимов резания: высоких скоростей, небольших глубин резания и малых подач.

Алмазный инструмент применяют главным образом для растачивания деталей из цветных сплавов, эбонита, текстолита и других синтетических материалов, а обработку черных металлов производят твердосплавным режущим инструментом.

К Алмазно-расточным станкам предъявляются высокие требования: высокая частота вращения шпинделя (больше 6000 об/мин), устойчивые малые величины подачи (менее 0,004мм/об), бесступенчатое регулирование подачи, высокая скорость ускоренных ходов (4-7 м/мин).

Аламазно-расточные станки по расположению оси шпинделя делят на 2 основные группы: горизонтальные и вертикальные.

 Расточные станки с ЧПУ

Для автоматического управления перемещениями рабочих органов станка применяют системы ЧПУ. Для кординатно-расточных станков это особенно актуально так как это позволяет значительно увеличить производительность труда и точность обработки деталей.

 

3. Инструменты и технологическая оснастка.

3.1 Инструменты и технологическая оснастка, применяемая при сверлении.

Инструменты:

Отверстие на сверлильных станках обрабатываются различными режущими инструментами: сверлами, зенкерами, развертками, резцами и метчиками.

Сверла

Изготавливаются из быстрорежущих углеродистых и легированных сталей, также они могут быть оснащены пластинками из твердых сплавов.

Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла. Они изготавливаются диаметром от 0,1 до 80мм. Спиральные сверла состоят из рабочей части, хвостовика (конусного или цилиндрического ), служащего для крепления сверла в шпинделе станка или патроне, и лапки которые являются упором для удаления сверла из шпинделя.

Форма хвостовой части сверла выбирается в зависимости от способа его крепления (для патрона - квадратный хвостовик, для конуса шпинделя-конусный). Рабочая часть сверла представляет собой цилиндрический стержень с двумя спиральными канавками, направленными под углом 60 к оси сверла и предназначенными для образования режущей части и отвода стружки.

На рисунке 3 изображены спиральные сверла.

 

 

Кроме спиральных сверл применяют также перовые сверла, сверла для глубокого сверления, центровочные сверла и.т.д.

Зенкеры

Служит для дальнейшей обработки ранее просверленных отверстий. В отличии от спиральных сверл зенкеры имеют 3 или 4 режущие кромки и у них отсутствует перемычка.

Зенкеры бывают двух типов: цельные с коническим хвостовиком и насадные (цельные и со вставными ножами).

Рабочая часть цельного зенкера выполняется из быстрорежущей стали, и приваривается к коническому хвостовику из конструкционной стали. Они как сверла закрепляются в коническом отверстии шпинделя станка. Их изготавливают трехзубыми. Ими обрабатывают отверстия диаметром до 35мм.

У насадных зенкеров ножи изготавливают из быстрорежущей стали или твердого сплавов. Их насаживают на специальную оправку с коническим хвостовиком для крепления в шпинделе станка. Они имеют 4 зуба и служат для обработки отверстий диаметром до 100мм. Есть также ряд конструкции зенкеров, у которых в качестве режущей части используются многогранные твердосплавные пластинки.

Развертки

Применяют для окончательной обработки отверстий с целью получения высокой точность и меньших параметров шероховатости поверхности. По своей конструкции и назначению развертки делятся: на ручные и машинные, цилиндрические и конические, насадные и цельные.

Ручные – изготавливают с цилиндрическим хвостовиком, ими вручную обрабатывают отверстия диаметром от 3 до 50 мм.

Машинные - выпускают с цилиндрическими и коническими хвостовиками, обрабатывают отверстия на сверлильном или токарном станке диаметром от 3 до 100 мм.

Насадные развертки-изготавливают из быстрорежущей стали или оснащаются пластинками из твердых сплавов. Их крепят на станке через специальную оправку. Они служат для развертывания отверстия диаметром от 25 до 300мм.

Конические - применяют для развертывания конических отверстий.

Цельные – изготавливают из инструментальной углеродистой легированной или быстрорежущей стали.

Для работы в твердых металлах развертки оснащают пластинками из твердого сплава.

Метчики

Применяют для нарезания внутренних резьб. По своей конструкции и назначению они делятся на следующие виды:

- ручные - для  нарезания дюймовых, метрических  и трубных резьб вручную (в  комплекте 2-3 метчика).

- гаечные - для  нарезания метрических и дюймовых  резьб в гайках и различных  деталях на сверлильных станках.