Прессы для штамповки-вырезки

Вырезные штампы можно устанавливать на любые прессы, разви­вающие достаточное усилие. Однако наилучшие результаты достигаются при использовании так называемых кривошипных и эксцентриковых прессов с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования вращательного движения вала электродвигателя в поступательное движение ползуна. Ползуны этих прессов отличаются наибольшей быстроходностью.

При работе на прессах с вырезными штампами могут возникнуть положения, опасные для рабочего. Полная безопасность работы штамповщика обеспечивается в случае применения автоматической подачи полуфабриката (заготовок) в штампы и сбрасывателей готовых деталей и отходов. Если это невозможно по условиям производства, то прессы или штампы должны иметь предохранительные приспособления и устройства.

Рис. 37. Варианты раскроя лент (полос) при вырезке деталей штампами

Распиловка

Полуфабрикаты с любым профилем поперечного сечения распили­вают на заготовки на дисковых, фрикционных, абразивных и ленточных пилах по разметке или по упору.

Трубы и профили из алюминиевых и магниевых сплавов, меди и ста­ли с σ _в = 30 70 кГ/мм²разрезают на дисковых пилах диаметром 300— 350 мм со скоростью резания 1500—2500 м/мини подачей 500— 4500 мм/мин.

Максимальный размер поперечного сечения заготовок, отрезаемых на дисковых пилах типа 862, зависит от диаметра диска, который на современных пилах достигает 1500 мм и более.

На фрикционных пилах полуфабрикат разделяется вследствие на­грева частиц до температуры плавления стальным диском, вращающимся с большой скоростью. Расплавленный металл удаляется из зоны разделе­ния самим же диском, который охлаждается воздухом и водой. Фрик­ционными пилами можно разрезать полуфабрикаты из высокопрочных материалов, не поддающихся резке обычными пилами. Фрикционные пи­лы имеют высокую производительность, но требуют для привода элек­тродвигатель большой мощности. Торцы отрезанных этими пилами заго­товок получаются оплавленными.

Для разделения на заготовки полуфабрикатов высокой твердости используют также абразивные круги диаметром 300—400 мм и толщиной 2—3 мм с вулканитовой связкой. Производительность при этом доволь­но высока; например, пруток диаметром 40—50 мм разрезается за 5— 6 сек.

Ленточные пилы применяют для вырезки заготовок из листов и плит с последующим фрезерованием кромок, а также для резки профи­лей, труб и сотовых блоков из алюминиевых сплавов.

Сотовые блоки разрезают без временного наполнителя для прида­ния жесткости ячейкам. Скорость резания 50—70 м/мин, подача 1 — 1, 5 м/миндля плоских поверхностей и 0, 5—1 м/миндля криволинейных.

Заготовки и детали из органического стекла и текстолита толщиной до 24 мм (пакет или монолит) вырезают пилами толщиной 0, 8—1, 2 мм со скоростью резания 300—1400 м/мин и подачей 200—3000 мм/мин.

Фрезерование

Фрезерование — наиболее производительный процесс обработки плоских и фасонных поверхностей. По величине допустимого припуска на обработку фрезерование относится к самым универсальным процес­сам. Наибольший припуск, который можно удалить фрезерованием за один проход, ограничивается лишь надежностью закрепления заготовки, ее жесткостью и мощностью станка. Поэтому фрезерование вытеснило малопроизводительный процесс — строгание при помощи резца.

Плоские поверхности фрезеруют торцовыми и цилиндрическими фрезами. Торцовое фрезерование более производительно, чем цилиндри­ческое, вследствие одновременного резания металла заготовки несколь­кими зубьями и применения фрез большого диаметра с большим числом зубьев.

Для обработки цилиндрическими фрезами применяют встречное фрезерование, когда вращение фрезы направлено против подачи, и по­путное, когда направление вращения фрезы совпадает с направлением подачи. Попутное фрезерование применяют реже, чем встречное, и только на станках большой жесткости, имеющих устройства для устранения зазоров в механизмах подачи, хотя при попутном фрезеровании произво­дительность может быть выше и качество обработанной поверхности лучше.

Фрезерование часто ведут в два прохода: сначала «начерно», а за­тем «начисто». При черновом фрезеровании получают точность обработ­ки в пределах 4—5-го класса, а чистоту поверхности — 3— 4. При чи­стовом фрезеровании точность находится в пределах 3—4-го класса, а чистота поверхности 6— 8.

Фрезерование применяют для вырезки заготовок и плоских деталей из листового материала. Контуры заготовок и деталей копируются с со­ответствующих шаблонов. При фрезеровании пакетов листов чистота по­верхности соответствует 4— 6.

Пакеты листов из нержавеющих сталей и титановых сплавов фрезе­руют трехзубыми концевыми фрезами (из быстрорежущей стали) диа­метром 14 мм, как правило, на специальном копировально-фрезерном ставке. Фрезерование можно производить и на универсальных копировально-фрезерных станках, оснащенных специальным прижимом. Реко­мендуемая толщина пакетов листов при фрезеровании без предвари­тельной вырезки (по целому) 4—6 мм и 8—10 мм — после предваритель­ной вырезки (по периферии).

При фрезеровании внутренних замкнутых контуров в пакете для захода фрезы предварительно сверлят отверстие диаметром на 1—3 мм больше диаметра фрезы.

Пакеты карточек или листов из алюминиевых и магниевых сплавов фрезеруют двузубыми концевыми фрезами диаметром, как правило, 8 мм со скоростью резания 300—600 м/мини подачей от 0, 5 до 2, 5 м/минна вертикально-, радиально- и копировально-фрезерных станках. Оптималь­ная толщина пакета 10—12 мм.Если к чистоте кромок детали предъявляются повышенные требования, то фрезерование осуществляют за два прохода (черновой и чистовой). На чистовой проход оставляют припуск 0.8 мм.

Вертикально-фрезерные станки применяют для вырезки заготовок (деталей) небольших размеров из пакета карточек. Пакет, скрепленный совместно с шаблоном (рис. 38, а), перемещается рабочим вручную. Детали и заготовки из пакета листов размером до 1000 3000 мм при групповом раскрое вырезают на радиально-фрезерных станках. Пакет листов с шаблонами фрезерования (ШФ) закрепляют на столе (рис. 38., б). Фрезерную головку перемещают вручную. Отход материала при групповом раскрое сравнительно небольшой—10—25% (рис. 38., в).

Рис. 38. Вырезка заготовок и деталей фрезерованием:

а—на вертикально-фрезерном станке; б—на радиально-фрезерном станке; в—пример групповой карты раскроя, 1—фреза, 2—копирное кольцо, 3—шаблон, 4—пакет листов или карточек, 5—под­кладка, 6—палец

Шаблоны ШФ на пакете листов фиксируют и закрепляют по отвер­стиям. Поэтому радиально-фрезерный станок обычно дополняют вторым хоботом, несущим сверлильную головку (рис. 39, а).На таких стан­ках (ОС-6, ОС-86) при вырезке заготовок и деталей сначала по шабло­ну группового раскроя (ШГР), который устанавливается на пакет и вме­сте с последним прикрепляется к столу станка струбцинами, сверлят в пакете листов все отверстия диаметром обычно 2, 5—3 мм. Отверстия для установки ШФ рассверливают до диаметра 5—6 мм.По отверстиям, сняв предварительно ШГР, устанавливают на пакет шаблоны фрезеро­вания, привертывают их специальными шурупами (глухарями) к дере­вянной поверхности стола и производят фрезерование.

Вертикально- и радиально-фрезерные станки обеспечивают доста­точную точность вырезки, особенно при фрезеровании в два прохода. Од­нако производительность станков невысока. Кроме того, перемещение пакетов или фрезерной головки вручную сильно утомляет рабочего.

Для фрезерования пакета листов (из алюминиевых и магниевых сплавов) размером до 1200 7000 мм при групповом раскрое наиболее совершенным и производительным является копировальный сверлильно-фрезерный станок КСФ-1М (рис. 39, б). На станке, кроме фрезерного, есть два вспомогательных сверлильных портала, при помощи которых в пакете листов могут быть просверлены все отверстия. На всех трех пор­талах расстояние от оси фрезы или сверла до соответствующих копировальных пальцев одинаково, чем я обеспечивается точная увязка поло­жения отверстий и контуров деталей.

В зоне фрезерной головки установлен «шагающий» прижим, который в процессе фрезерования надежно прижимает пакет листов к столу. Фре­зерование ведется автоматически. Точность копирования при следящей системе ±0, 1 мм.

Рис. 39 Оборудование для группового раскроя пакета листов из алюминиевых и магниевых сплавов фрезерованием:

а—радиально-фрезерный станок ОС-86 (1—двухколенный хобот, 2—фрезер­ная головка, 3—сверлильная головка); б—копировальный сверлильно-фрезерный станок КСФ-1М (1—рабочий стол, 2—стол шаблонов, 3—сверлиль­ный агрегат, 4—фрезерный агрегат)

Для вырезки крупногабаритных заготовок и деталей из пакета ли­стов или плит размером до 1500 7000 мм и толщиной до 50 мм, обрезки кромок листов и обшивок одинарной и двойной кривизны, а также вы­резки в них окон с прямолинейными и криволинейными контурами при­меняют кромкофрезерный станок ФОЛ-2М. Фрезерование криволиней­ных контуров производят по копирам при помощи двух однокоординатных следящих систем или по разметочной риске при ручном управлении подачей.

Фрезерные станки должны быть снабжены устройствами, исключаю­щими возможность прикосновения рабочего к фрезе и непрерывно отса­сывающими стружку. Работать на фрезерных станках рекомендуется в защитных очках и головном уборе.

Сравнивая процессы разделения листовых полуфабрикатов на за­готовки и детали фрезерованием и вырезкой штампами, можно сделать следующие выводы.

Фрезерованием могут быть получены заготовки и детали боль­ших размеров, чем вырезкой штампами.

Точность, условия труда и уровень механизации при вырезке за­готовок на станках типа КСФ и ФОЛ почти те же, что и при вырезке штампами.

Производительность труда при вырезке штампами выше.

Вырезка заготовок и деталей на фрезерных станках в случае группового раскроя обеспечивает иногда более экономичный расход ма­териала, чем вырезка штампами.

Затраты на специальную технологическую оснастку при вырезке штампами существенно больше, чем при фрезеровании. Прочие состав­ляющие технологической себестоимости при вырезке штампами и фрезеровании отличаются незначительно. Заготовки небольших размеров об­рабатываются на фрезерных станках общего назначения, горизон­тально-фрезерных, вертикально-фрезерных и универсально-фрезерных с использованием многоместных приспособлений для последователь­ного, параллельного, последовательно-параллельного и непрерывного фрезерования (рис. 40).

Применение многоместных приспособлений позволяет значительно повысить производительность и создает условия (особенно при непре­рывном фрезеровании) для многостаночного обслуживания.

Заготовки большой длины фрезеруют несколькими фрезами на про­дольно-фрезерных станках.

В авиационной промышленности широко используют специализиро­ванные копировально-фрезерные станки. Например, для длинномерных профилей из стали и легких сплавов создана гамма продольно-копировально-фрезерных станков типа ПКФ с длиной станины 8, 12, 16 и 20 м, у которых относительно неподвижного стола перемещается каретка с двумя горизонтальными и одной вертикальной фрезерными головками. Станки оборудованы гидравлической следящей системой, работающей от плоских копиров из стали толщиной 3—4 мм.

Рис. 40. Схемы фрезерования:

а—последовательное с расположением одного ряда заготовок в направлении подачи; б—параллельное с расположением одного ряда заготовок перпендикулярно направле­нию подачи; в—последовательно-параллельное с расположением нескольких рядов за­готовок в направлении подачи и перпендикулярно направлению подачи; г—непрерыв­ное с установкой и съемом деталей в процессе обработки

Боковые кромки, ребра жесткости, окантовки люков на монолит­ных панелях постоянного и переменного сечения размером 1, 5 15 мфрезеруют на копировально-фрезерных станках типа КФП-1 с двумя фрезерными головками, электрической следящей системой и вакуумным столом.

Для фрезерования наружного и внутреннего контуров монолитных панелей из плит алюминиевых и магниевых сплавов размером 0, 7 2 м применяют станок ПФП-1 с программным управлением (с записью про­граммы на магнитной ленте), а для панелей размером 1, 8 4 м — ста­нок КФГ-3, работающий по жесткому копиру. Заготовки на стан­ках закрепляют на вертикальном столе при помощи вакуумного устрой­ства.

Точность фрезерования на специализированных копировально-фре­зерных станках ±0, 1 мм.

Обработка сотовых блоков фрезерованием затруднена из-за их не­достаточной жесткости. Поэтому для придания жесткости ячейкам и фиксации блоков в приспособлении перед фрезерованием их заполняют легкоплавкими наполнителями, удаляемыми после обработки. Для со­товых блоков, склеенных нетеплостойкими клеями, в качестве таких на­полнителей используется вода, превращаемая при охлаждении в лед, идиэтаноланилин, а для склеенных теплостойкими клеями и для сварен­ных сотовых блоков — ксилит.

Фрезерование на резьбофрезерных станках типа 562А, 563Б широ­ко применяют для получения крупной наружной и внутренней тре­угольной и трапецеидальной резьбы. При этом точность наружных резьб может быть получена в пределах 1—2-го класса, а внутренних- 3-го класса при сравнительно невысокой чистоте поверхности. Фрезерные ра­боты осуществляются дисковой или групповой фрезой.

Рис. 41. Фрезерование резьбы:

а —дисковой фрезой; б—групповой фрезой

Дисковые фрезы применяют при нарезании резьб с большим шагом и крупным профилем за один проход, а для очень крупных резьб — за два или три прохода. Профиль фрезы соответствует профилю резьбы. Ось фрезы располагают под углом к оси детали, равным углу подъема резьбы (рис. 41, а).В процессе нарезания резьбы фреза вращается и перемещается поступательно вдоль оси медленно вращающейся заго­товки. Продольное перемещение фрезы за один оборот детали должно соответствовать шагу резьбы.

Фрезерование групповой фрезой применяют для коротких резьб с мелким шагом (рис. 41, б). Групповая фреза представляет собой как бы группу дисковых фрез, собранных на одну оправку. Длина групповой фрезы обычно принимается на 2—5 мм больше длины фрезеруемой резьбы. Фреза располагается параллельно оси заготовки. Предваритель­но производят врезание фрезы на глубину резьбы, после чего включают подачу. За время полного оборота детали фреза перемещается на вели­чину шага резьбы. Практически фрезерование резьбы происходит за 1, 2 оборота детали; 0, 2 оборота детали необходимо для врезания фрезы на глубину резьбы и на перекрытие места врезания.

Станки для нарезания резьб групповыми фрезами работают по по­луавтоматическому и автоматическому циклу. Недостатком этого спо­соба фрезерования является искажение профиля резьбы вследствие под­резания ее инструментом, ось которого расположена не под углом подъ­ема резьбы, а параллельно оси заготовки.

Сверление

При сверлении получают отверстия 4 и 5-го классов точности и чи­стоты 2— . При сверлении отверстий на сверлильных станках увод сверла от заданного направления больше, чем на станках токарной группы. Это объясняется малой жесткостью инструмента и несбаланси­рованностью боковых сил, действующих на сверло. Для уменьшения увода сверла при обработке отверстий на сверлильных станках приме­няют кондукторы с направляющими (кондукторными) втулками.

Отверстия диаметром более 30 мм обычно сверлят несколькими свер­лами: предыдущее диаметром 0, 5—0, 7 от диаметра последующего.

При сверлении отверстия под резьбу учитывают подъем резьбы по высоте в процессе ее нарезания. Поэтому обычно сверла под резьбу бе­рут такого диаметра, чтобы расчетная глубина резьбы составляла 70— 80% от полной. В авиационной промышленности диаметры поверхностей под резьбу регламентированы нормалями (63НТ-40).

Для сверления отверстий диаметром 80—200 мм длиной до 500 мм широко используют кольцевые сверла, которые вырезают в сплошном металле лишь кольцевую поверхность. Остающаяся внутренняя часть заготовки в форме цилиндра используется для изготовления других де­талей.

Кольцевые сверла поставляются с несколькими комплектами запас­ных взаимозаменяемых быстрорежущих ножей в заточенном виде. За­тупившиеся ножи сверловщик заменяет на своем рабочем месте без сня­тия сверла со станка. Эти сверла применяют на токарных, расточных, револьверных и радиально-сверлильных станках с обычной системой по­дачи охлаждающей жидкости. Производительность труда при этом по­вышается в 4 раза по сравнению со сверлением обычными сверлами для глубокого сверления. Чистота поверхности отверстия соответствует 3— 4-му классу.

Зенкерование

Зенкерование применяют с целью повышения точности и чистоты поверхности отверстий после отливки или штамповки заготовок или пос­ле сверления. Точность и чистота поверхности после зенкерования от­верстий в литых и штампованных заготовках примерно такие же, как и после сверления. Точность зенкерования отверстий после сверления со­ответствует 4—3-му классу, а чистота поверхности — 4— 6.

Зенкерование часто применяют в виде промежуточной обработки от­верстия после сверления или чернового растачивания перед развертыва­нием (см. рис. 44 и 45). В силу того, что зенкер обладает большой жесткостью, лучшим направлением и большим числом режущих кромок (3 и более), зенкерование обеспечивает лучшую чистоту поверхности и большую производительность по сравнению с рассверливанием и раста­чиванием отверстий. При этом необходимо иметь в виду относительно большие припуски на зенкерование, обычно 1—3 мм.

Длинные сквозные отверстия зенкеруют при работе штанги на рас­тяжение, что резко уменьшает увод оси обработанного отверстия, воз­можность появления вибраций и устраняет необходимость удаления стружки в процессе обработки.

Зенкеры применяют для обработки не только цилиндрических и ко­нических отверстий, но и торцовых и фасонных поверхностей. На рис. 42 показаны разновидности торцовых зенкеров — зенковка и цековка.

Рис. 42. Зенкерование торцовых поверхностей:

а—зенковка; б—цековка с несколькими зубьями и направляющей цапфой; в —цековка со вставными зубьями и направляющей цап­фой

Зенковки применяют для снятия фасок, цековки — для обработки ци­линдрических углублений или торцовых выступающих поверхностей под головки болтов и гаек. Обработку ведут на станках токарной группы или на сверлильных.

Развертывание

Развертывание применяют с целью придания цилиндрическому или коническому отверстию наиболее точных размеров и высокого класса чистоты поверхностей. Развертывание производят после предварительно­го сверления и зенкерования или сверления и растачивания многолез­вийным инструментом — разверткой с прямыми или спиральными (для обработки вязких материалов) режущими лезвиями.

Для развертывания отверстий диаметром до 30 мм применяют цель­ные развертки, а диаметром до 150 мм — насадные или со вставными ножами.

Развертывание рассчитано на снятие небольшого припуска—0, 15— 0, 5 мм на сторону для чернового развертывания и 0, 05—0, 25 мм — для чистового. При этом точность отверстий достигает 2—3-го класса, а чи­стота поверхности 7 — 9.

Точность развертывания зависит не только от величины припуска и точности развертки, но и от совпадения оси развертки с осью отверстия, подлежащего развертыванию. Несовпадение осей развертки и отверстия приводит к разбиванию отверстия. Поэтому при развертывании отвер­стий чистовыми развертками на токарных и револьверных станках при­меняют качающиеся оправки (рис. 43, а), которые компенсируют не­совпадение осей отверстия и развертки. Самоцентрирующиеся (плаваю­щие) развертки применяют для удаления тонкой стружки. Эти разверт­ки представляют собой свободно вставленные в державку пластины (рис. 43, б).При развертывании они направляются самим отверстием и по­этому не выправляют кривизну и положение оси, но дают чистую по­верхность и точный диаметр отверстия. Износ пластин компенсируется их регулировкой. Такие развертки применяются для отверстий диамет­ром от 25 до 500 мм.

Для получения отверстий диаметром более 30 мм 3-го класса точно­сти и чистоты поверхности 5— 7 после сверления применяют зенке­рование и развертывание, а диаметром менее 30 мм—только развер­тывание.

При обработке отверстий диаметром 15—20 мм по 2-му классу точ­ности и чистоты 5— 7 после сверления применяют зенкерование и развертывание, а для диаметров более 20 ммпосле сверления и зенкеро­вания — черновое и чистовое развертывание.

Рис. 43. Приспособления для компенсации несоответствия осей отверстия и развертки:

а—качающаяся оправка для чистовых разверток; б—самоцентрирующаяся (плавающая) раз­вертка

На рис. 44 показана схема обработки отверстия на сверлильном станке с указанием размеров отверстия, определяющих припуск под каждый инструмент.

Для обработки точных конических отверстий применяют комплект из конических зенкеров и разверток. На рис. 45 показана последова­тельность обработки точных конических отверстий. При диаметрах более 25 мм рекомендуется сверлить последовательно несколькими сверлами различного диаметра для образования ступенчатого отверстия, прибли­жающегося по форме к коническому зенкеру. После сверления 1 следует зенкерование 2, черновое развертывание 3 и чистовое развертывание 4.

Рис. 44. Схема обработки отверстия 2-го класса точности:

1—сверление; 2—зенкерование; 3—черновое развертывание; 4—чисто­вое развертывание