4. Основные формообразующие операции

1. Основные формообразующие операции

Цель занятия: Изучить
формообразующие операции,
необходимые для изготовления
режущих инструментов

2.

• Операции этого цикла обеспечивают
получение заготовок, близких по
размерам к готовому инструменту и
отличающихся от него в основном
припусками на последующие
шлифовально-заточные и доделочные
операции, и составляют до 55 % общей
трудоемкости изготовления
инструмента.

3.

• Токарная обработка осуществляется как
на универсальном оборудовании, так и
на специальных станках. Например, для
обработки заготовок концевого
инструмента класса «Валики» и
инструмента классов «Диски» и
«Втулки» непосредственно из прутков
используются автоматы продольного
точения, прутковые токарноревольверные автоматы,
многошпиндельные прутковые
автоматы.

4.

• Штучные заготовки инструментов
класса «Валики» обрабатываются на
токарно-копировальных станках,
токарных станках с ЧПУ; штучные
заготовки инструментов классов
«Втулки» и «Диски» — на
полуавтоматах.
• Как и при формообразовании деталей
общемашиностроительного
применения, возможно использование и
других видов и моделей станков.

5.

• При обработке заготовок
класса«Валики» следует учитывать
некоторые технологические
особенности заготовок: достаточно
большое отношение длины к диаметру
(особенно на мелкоразмерном
инструменте), наличие сварного шва,
участков с различной
обрабатываемостью (быстрорежущая
рабочая часть и хвостовик из
конструкционной стали), значительную
глубину съема (особенно при обработке
некоторых размеров конусов Морзе).

6.

• Операции по сверлению отверстий, подрезке
торцов, зенкованию, нарезанию резьб
совмещаются с другими операциями или
выполняются на сверлильных универсальных
или специальных станках.
• Фрезерование квадратов, поводков, лапок,
торцовых шпоночных пазов, пазов под ножи,
гнезд под пластины производится на
универсальных станках. Протягивание
отверстий, рифление в пазах и другие виды
работ осуществляются на протяжных станках

7.

• За последние годы наметилась
тенденция концентрации операций на
многоинструментальных станках типа
«Обрабатывающий центр» или станках
с ЧПУ в целях обеспечения
комплексной обработки заготовок при
одном их закреплении. Специфика конструкций инструмента потребовала
создания «Обрабатывающих центров» с
четырьмя—восемью управляемыми от
ЧПУ координатами.

8.

• Отличительной особенностью заготовок
режущего инструмента является наличие
стружечных отверстий, канавок, спинок,
непосредственно сопрягаемых с режущими
участками инструмента, профильной формой
режущей части. Образование канавок
инструмента осуществляется фрезерованием,
зуботочением, протягиванием, строганием,
накатыванием, прокаткой на станках
продольно-винтового проката, прокаткой с
завивкой («секторный прокат»), прессованием,
литьем, штамповкой, шлифованием,
комбинированными способами. Наиболее
универсальный и распространенный способ,
применяемый для обработки практически всех
видов инструментов, всех размеров, —
фрезерование.

9. Фрезерование.

• Осуществляется на
универсальных или
специализированных станках
профильным инструментом из
быстрорежущих сталей или
твердых сплавов.
• Инструмент для фрезерования
прямых или наклонных канавок
имеет профиль образующей,
соответствующий профилю
канавки инструмента. Схема
установки инструмента
приведена на рис. 15.5

10.

• Передний угол фрезерованной передней
поверхности v целесообразно делать на
2—10° больше, чем у готового изделия, в
целях уменьшения припуска на последующую
заточку и исключения образования уступа на
передней поверхности после заточки. (Это
касается таких видов инструмента, как
метчики, зенкеры, развертки, фрезы.)
• Инструмент для фрезерования винтовых
канавок имеет профиль, отличный от
образуемого им профиля на заготовке, и
рассчитывается различными методами.

11.

• Обработка инструмента с
неравномерным угловым
шагом между канавками
осуществляется двумя
способами
1. Обработка каждой из
канавок за один проход.
Схемы последовательного
положения инструмента и
детали в процессе такой
обработки представлены на
рис. 15.6, а. Расчет величины
Δhп — разности межосевого
расстояния инструмента и
изделия — и углов θП —
переменных углов деления
— производится исходя из
заданной схемы
расположения канавок
(центрального угла φп) и
условия сохранения
постоянной ширины ленточек
f на всех зубьях.

12.

2. Обработка канавок за два
полуцикла (рис. 15.6, б—г).
Вначале фрезеруются все
канавки с наименьшим углом
φ0. Ширина ленточек при этом
получается самая
разнообразная f1 ≠ f2 ≠ ... ≠ fn
Затем, во 2-м полуцикле
осуществляется
дополнительная обработка
канавок зубьев, где
центральный угол более φ0.
Обработка может
производиться как со стороны
передней поверхности (рис.
15.6, г), так и со стороны
спинки (рис. 15.6, б).
Обработка производится для
получения ленточек канавок
одинаковой ширины f1 = f2 = ...
= fn.

13.

• Первый метод более производителен, но
требует применения специальных фрез.
• Совмещение обработки канавок и спинок
инструмента (спиральных сверл, шпоночных
фрез) является дальнейшим путем
повышения производительности
фрезерования. Для данного случая
необходима разработка фрез специальной
конструкции и введение дополнительного
перемещения обрабатываемого изделия и
фрезы (для сверл и другого инструмента,
имеющего утолщение сердцевины).

14. Продольно-винтовой прокат.

• Используется для
обработки спиральных
сверл диаметром 1,8—23
мм, винтовых канавок
концевых фрез (в
практике иностранных
фирм) диаметром 6—14
мм из быстрорежущих
или легированных сталей.
Схема прокатки
приведена на рис. 15.7.
Условно показана одна
пара сегментов,
повернутых в плоскость
рисунка.
Рис. 15.7. Схема прокатки винтовых
канавок и инструмента:
1, 8 — толкатели; 2 — бункер;
3, 9 — заготовки;
4 — индуктор; 5, 7 — втулки;
6 — сегменты; 10 — шарик;
11 - пружина

15.

• В действительности имеются две пары сегментов,
осуществляющих прокатку двух канавок и двух спинок
сверла. Сегменты устанавливаются под углом (к
продольной оси заготовки сверла), превышающим
угол наклона канавки на 5—10°. Прокат
осуществляется на специальных станах
профильными сегментами из твердых сплавов и
дисперсионно твердеющих сталей с нагревом
токами высокой частоты.
• Профиль сегментов рассчитывается по методике
ВНИИ-инструмент (Москва).
• Метод отличается высокой производительностью,
обеспечивает экономию стали, но требует
специального оборудования не только для проката,
но и для сопутствующих операций технологической
цепочки. К его недостаткам следует отнести
невозможность получения инструмента
оптимального профиля.

16. Горячее прессование.

• Используется для профилирования заготовок
спиральных сверл из быстрорежущих сталей
диаметром 13—80 мм. Осуществляется на
прессах с усилием до 400 т с подогревом
заготовок токами высокой частоты. В качестве
инструмента применяются профильные матрицы
из стеллита. Профиль матриц подбирается
опытным путем. Процесс достаточно
производителен, позволяет получать сверла
хорошего качества (но не имеющих утолщения
сердцевины), обеспечивает экономию
быстрорежущей стали. Однако сложность
изготовления матриц, необходимость в
высокоскоростных прессах с большими усилиями
ограничивают область применения метода.

17. Секторный прокат.

• Включает прокатку прямых профилем
профильными секторами для получения
заготовки сверл и последующую их
завивку. Применяется на
специализированных
инструментальных заводах для
изготовления спиральных сверл диаметром 25—55 мм. Метод вытесняется
продольно-винтовым прокатом и
горячим прессованием.

18.

Штамповка.
• Применяется при производстве метчиков на
специализированных заводах.
Литье.
• Применяется при производстве заготовок
концевого инструмента диаметром свыше 50
мм. Используется литье в оболочковые
формы и литье по выплавляемым моделям.
Шлифование.
• Обеспечивает получение инструмента
диаметром до 100 мм с высокими точностью
профиля и качеством обработанной
поверхности.

19.

• Вопросы для повторения материала:
1. На каких станках производится токарная
обработка режущего инструмента?
2. На каких станках производится фрезерная
обработка режущего инструмента?
3. Какие виды проката применяются при
изготовлении режущего инструмента?
• Литература:
1. Справочник инструментальщика. Под общ.
ред. И.А.Ординарцева, Л.:Машиностроение,
1987