В детали “Картер нижний” имеется большое количество отверстий. Ниже приведем список отверстий находящихся на детали:
- 3 отверстия резьбовых М8х-7Н
- 4 отверстия резьбовых М8х-7Н
- 4 отверстия ñ9Н14
- отверстие Ø85Н9
- 2 отверстия Ø47Н8
- отверстие Ø40Н14
К наиболее точным и ответственным отверстиям относятся следующие поверхности с внутренними диаметрами 85 и 47. Эти отверстия являются конструкторскими базами, а также к ним предъявляются жесткие технические требования(допуск соосности, допуск пересечения осей, расположение резьбовых отверстий, допуск перпендикулярности торцов). Данные требования обуславливаются назначением их в сборочном узле – редукторе (в данные отверстия будут устанавливаться подшипники). Следовательно для получения отверстий необходимо соблюдать определенную последовательность.
Для обеспечения соосности отверстий при обработке на станках применяются следующие схемы: обработка с одной стороны, обработка с двух сторон. При любой схеме обработки велико влияние применяемых приспособлений. Для снижения отклонения следует уменьшать зазор между кондукторными втулками и инструментом, вылет инструмента и отклонение от соосности самих кондукторных втулок.
При обработке отверстий с двух сторон на одношпиндельном станке отклонение от соосности увеличивается из-за переустановки детали. Данную проблему можно решить применив поворотное приспособление с жестким закреплением детали.
Позиционный допуск расположения резьбовых отверстий обеспечивается обработкой на одной позиции с применением кондукторных втулок или применением современного более жесткого инструмента и высокой точности станка. Резьбу в отверстиях детали следует нарезать сразу после получения отверстий в сплошном металле. Это обеспечит более высокую точность резьбовой поверхности.
Для получения резьбовых отверстий в детали будет применяться сверление, зенкерование и нарезание резьбы метчиком. Спиральные сверла обеспечивают при обработке деталей в кондукторах точность расположения отверстий ±0,15мм. Применение кондукторных втулок удлиняет сверла и снижает их стойкость. При достаточной жесткости шпинделей лучше не использовать кондукторные втулки, обеспечивать наименьший вылет инструмента и точно регулировать длину инструмента после переточки. Биение режущих кромок, образование нароста, отклонение от соосности инструмента увеличивают диаметр отверстия, а усадка материала и истирание ленточек уменьшают отверстие. Поэтому целесообразно назначать допуск диаметра отверстия после сверления ±. Современные сверла для точной обработки выполняют с шлифованными канавками. Для сверления отверстий под углом применяют сверла с увеличенным размером перемычки и углом винтовой при вершине 100°. В настоящее время широко применяются пластинчатые и полукруглые сверла с пластинами из твердого сплава. Это стало возможным за счет высокой жесткости современных станков с ЧПУ.
Для обработки ранее полученных отверстий применяется процесс фрезерования. При нарезании резьбы в отверстиях необходимо после процесса сверления выполнить зенкерование. На диаметр отверстия после зенкерования необходимо задавать допуски в ±.
Для нарезания внутренней резьбы применяются машинные метчики закрепленными или падающими. Падающие метчики чаще всего применяют в крупносерийном и массовом производстве для получения резьбовой поверхности в гайках и других коротких деталях. Для нарезания резьбы в детали “Картер нижний” целесообразно применить закрепленный метчик с напайной режущей частью из быстрорежущего материала.
Для ступенчатых отверстий можно применить специальный инструмент для обработки за один проход нескольких ступеней. Данный инструмент достаточно дорогой и его следует применять только для ступенчатых отверстий сложной конфигурации или в крупносерийном и массовом производстве.
При обработке резьбовых отверстий можно выбрать две последовательности:
параллельная, последовательная. При последовательной обработке значительно увеличивается время на переход инструмента от отверстия к отверстию. При параллельной обработке нескольких отверстий сокращается время на обработку. Для параллельной обработки требуются специальные многошпиндельные головки. Головка может снизить точность обрабатываемых отверстий за счет применения в ней зубчатых передач(повышение отклонения от соосности, биение инструмента). Также стоимость многошпиндельных головок высока. Целесообразно при наличии современных станков с большой жесткость, точностью и высокими скоростями холостых перемещений не применять специальной оснастки. Однако многошпиндельные головки оправдывают сои стоимость в массовом производстве. Современными головки могут быть комбинированными для сверления, нарезания резьбы, цекования и т.д.
Для обработки основных отверстий применяется обработка – растачивание. Растачивание производится при вращении заготовки или инструмента. При вращающейся детали проще обеспечить прямолинейность оси отверстия и точность ее расположения, но сложнее получить правильность формы. При вращающемся инструменте труднее получить ось, но легче достигается форма отверстия. При вращающейся детали овальность шеек шпинделя станка полностью передается детали.
Для токарных станков характерно растачивание одиночного отверстия, растачивание соосных отверстий универсальным методом – резцом. Для расточных станков типичным является растачивание одиночного отверстия, растачивание соосных и параллельных отверстий. На расточных станках обработку можно производить не только резцами, но также и фрезами, что обеспечивает высокую точность обработки.
Далее рассматриваются методы обработки отверстий с использованием современного инструмента фирмы “SANDVIK Coromant”. В технологии обработки отверстий за последнее десятилетие произошли существенные изменения. Появились различные типы сверел с пластинами из твердого сплава, а также полностью изготовленных из твердого сплава.
Большинство отверстий получают сверлением, но современное оборудование дает возможность использования альтернативных методов. Например, фрезерование с винтовой интерполяцией имеет определенные преимущества при обработке отверстий большого диаметра, особенно когда мощность и вращающий момент станка ограничены.
Точные отверстия требуют дополнительной финишной обработки. Обычно под этим подразумевают растачивание или развертывание. Но использование высокоточных цельных твердосплавных фрез является хорошей альтернативой, когда одним инструментом можно обработать сразу несколько высокоточных отверстий разного диаметра, избежав применения нескольких расточных оправок.
Некоторые типы сверл кроме сверления в сплошном материале могут выполнять дополнительные операции как расточка и плунжерное фрезерование. Если диаметр, глубина и точность отверстия позволяют, то сверла со сменными неперетачиваемыми пластинами являются лучшим выбором, поскольку обеспечивают самую низкую стоимость обработки.
Сплошное сверление отверстий диаметром 60-80мм требует больших затрат энергии. Трепанирующее сверление является здесь более рациональным методом, поскольку при этом снижаются крутящий момент и мощность.
Для обработки отверстий предлагаются следующие типы сверл: спиральные сверла из твердого сплава(диаметр обрабатываемого отверстия 0,3-25мм), сверла с напайной пластиной(диаметр обрабатываемого отверстия 9,5-30,4мм), сверла со сменными пластинами(диаметр обрабатываемого отверстия 12-100мм), пушечные сверла(предназначены для сверления глубоких отверстий малого диаметра, до 30мм). При применении сверл с напайной пластиной точность отверстия соответствует квалитету IT6, шероховатость поверхности Ra0.5-2.0.
Обработка отверстий фрезерованием. Круговая интерполяция – фреза увеличивает диаметр уже существующего отверстия при движении по кругу. Метод используется, когда требуется получить большой диаметр отверстия или для чистовой расточки. При круговой интерполяции с применением твердосплавной фрезы точность достигает квалитета IT6.
Винтовая интерполяция – фреза изготавливает отверстие при перемещении по винтовой траектории. Этот метод применяется при расточке уже существующих отверстий. Обработка отверстий выполняется одним инструментом. Рекомендуется применять фрезы с диаметром в 2 раза меньше диаметра обрабатываемого отверстия. При винтовой интерполяции нельзя превышать максимально допустимый угол врезания. Фреза начинает обработку из отверстия, двигаясь по кругу.
Плунжерное фрезерование применяется для черновой обработки карманов и отверстий путем последовательных осевых врезаний сверлом или фрезой. Работа с осевой подачей имеет преимущество для многих операций, поскольку позволяет обрабатывать выборки и отверстия с большой эффективностью и без вибраций. Этот вид фрезерования рекомендуется использовать на станках с недостаточной жесткостью шпинделя и в случаях больших вылетов инструмента. Перед плунжерным фрезерованием следует предварительно просверлить отверстие.
Разновидности фрез:
- цельные твердосплавные фрезы изготавливаются в диапазоне диаметров от 0,4 до 25мм. Выполняют большинство операций фрезерования, от высокоскоростной обработки до обработки закаленных материалов. Максимальная глубина обработки до 5 диаметров отверстия.
- фрезы со сменными пластинами обеспечивают все три метода фрезерования. Данные фрезы обеспечивают большую глубину резания за счет полного использования режущей кромки пластины, при этом получаются минимальные перепады при обработке вертикальных стенок.
Также при помощи фрез можно выполнять операции растачивания. Однолезвийный инструмент применяется для черновой и чистовой обработки. Рекомендуется использовать на оборудовании с низкой мощностью. Многолезвийный инструмент используется для черновых операций, если приоритетом является высокая скорость обработки. Высокая производительность достигается благодаря использованию нескольких пластин настраиваемых на одну высоту и диаметр. Развертывание является чистовой операцией, выполняется многозубым инструментом и обеспечивает высокое качество отверстия.
Предварительно полученное отверстие должно быть достаточно точным.
Также возможно растачивание отверстий на токарных станках с применением различных оправок и расточных головок.