Способ обработки искривленных нежестких цилиндрических деталей с утолщениями на концах

Способ обработки искривленных нежестких цилиндрических деталей с утолщениями на концах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И-C А-ЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (щ 77674 8

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.79 (21) 2760056/25-08 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М.К .

В 23В 1/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.941.1 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. С. Гамановская, Т. А. Федорова, Н. Н. )Кижин, P. А. Кобылин, Е. С. Сенькин и Дi М. Петуркин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ И СКР И ВЛ ЕН Н ЫХ Н ЕЖЕСТК ИХ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ С УТОЛЩЕНИЯМИ

НА КОНЦАХ

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при токарной обработке искривленных нежестких цилиндрических деталей с утолщениями на концах, преимущественно тонкостенных труб с наружными и внутренними утолщениями.

Известен способ обработки искривленных нежестких цилиндрических деталей с утолщениями на концах преимущественно тонкостенных труб, включающий обработку торца, зацентровку с эксцентриситетом относительно геометрических осей торцов детали, величину и направления которого выбирают в зависимости от величины и направления экстремума искривления детали, и последующую обработку (1).

Целью данного изобретения является повышение точности взаимного расположения поверхностей концевых утолщений и средней части на искривленных нежестких цилиндрических деталях, преимущественно тонкостенных трубах, со стрелой искривления оси равной или больше радиального перепада поверхностей в зонах их сопряжения и снижение трудоемкости изготовления.

Для достижения поставленной цели обработку и зацентровку каждого торца выполняют с одной установки на вращающейся детали, предварительно сбазировав и закрепив ее радиально направленными и равномерно расположенными силами в двух поперечных сечениях средней части, отстоящих от обрабатываемого торца на расстоянии, чтобы при токарной обработке утолщений обеспечить круговое превышение их над средней частью детали.

Кроме того, пустотелые детали базируют и закрепляют в одном сечении за наружную

10 поверхность, в другом сечении — за внутреннюю поверхность средней части, причем длина поверхности базирования в каждом сечении прямо пропорциональна расстоянию от обрабатываемого торца до сечения;

15 зацентровку торцов на них выполняют под углом конусности меньше угла конусности центров станка; обточку наружных поверхностей утолщений ведут одновременно на двух концах детали с продольной подачей

20 инструмента в одну сторону, а расточку внутренней поверхности утолщений производят на детали, сбазированной и закрепленной на наружной поверхности утолщений.

На фиг, 1 дана схема взаимного расположения поверхностей концевых утолщений и средней части детали при выполнении центровых отверстий концентрично окружности центров, где Н«о(0, h«a=0, е=0; на

30 фиг. 2 — то же, при эксцентричном выпол776748

З0 кении центровых отвертий из условия обеспечения равномерного припуска на обработку (превышения) в поперечном сечении, где максимальная стрела искривления оси

ho=0, НО=Н«о, е=Л; на фиг. 3 — то же, при эксцентричном выполнении центровых отверстий из условия обеспечения кругового превышения поверхностей утолщений над всей поверхностью средней части, где H«p(h<, е(Л; на фиг.

4 — схема базирования пустотелой детали по наружной и внутренней поверхностям средней части из условия обеспечения кругового превышения над ними соответствующих поверхностей концевых утолщений; на фиг. 5 — схема базирования и обработки утолщений пустотелой детали с углом конусности центровых отверстий меньше угла конусности центров станка, а(р.

На чертежах даны следующие обозначения; О,„ 0„ — геометрические центры правого и левого торцов детали соответственно;

0„„0„, — геометрические центр ы це нтровых отверстий в правом и левом торцах детали соответственно;

Л вЂ” стрела искривления оси детали; е — эксцентриситет выполнения центровых отверстий; д — диаметр средней части детали;

Р— диаметр утолщений;

l — длина утолщений;

1 — длина врезания режущего инструмента в среднюю часть детали;

L>, L — расстояния от центрируемого торца до первого и второго поперечного сечения детали соответственно, в которых деталь сбазирована и закреплена;

hp, Но — превышения поверхности утолщений над поверхностью средней части детали в зонах их сопряжения и в середине средней части соответственно, обращенные к режущему инструменту;

h>gp, Н щ) — превышение поверхности утолщений над поверхностью средней части детали в зонах сопряжения и в середине средней части соответственно, находящиеся с противоположной от инструмента стороны; а — угол конусности базовых центровых отверстий на детали;

I1 — угол конусности центров станка.

Реализация способа рассмотрена на примере обработки искривленной в одну сторону детали с максимальной стрелой искривления посередине, детали с утолщениями одного диаметра и длины на концах (см. фиг. 3).

В данном способе базовые центровые отверстия выполняют эксцентрично относительно геометрических осей торцов детали, причем величину и направление эксцентриситета выбирают так, чтобы при последующей токарной обработке концевых утолщений обеспечить круговое превышение их по10

65 верхностей над соответствующими поверхностями средней части по всей ее длине.

Для этого деталь предварительно базируют и закрепляют радиально направленными и равномерно расположенными силами, например, с помощью самоцентрирующих патронов," цанг и люнетов в двух поперечных сечениях средней части, расположенных от центрируемого торца на определенных расстояниях, исходя из величины искривления оси заготовки детали и требуемого минимального превышения поверхностей, а торцовку и зацентровку каждого торца выполняют с одной установки детали при ес вращении на стенке, что обеспечивает высокую точность базирования и перпендикулярность оси базового центрового отверстия и торца.

В рассматриваемом примере (см. фиг. 3) направление эксцентриситета е противоположно направлению искривления оси детали, а его величина равна стреле искривления Л минус радиальный перепад одноименных поверхностей утолщений и средней части в зоне их сопряжения — плюс

2 минимальное превышение этих поверхностей в середине средней части Н«р, т. е.

D — d

+ >gap.

В результате этого неравномерность припуска, обусловленная искривлением оси детали, переносится в поперечные сечения концевых утолщений детали. После обточки утолщений детали относительно базовых центровых отверстий образуется круговое неравномерное по высоте превышение их наружной поверхности над наружной поверхностью средней части, в том числе как в зонах их сопряжения, так и в поперечном сечении с максимальной стрелой искривления оси. Вместе с этим радиальное биение середины средней части относительно утолщений уменьшается на удвоенную величину эксцентриситета выполнения центровых отверстий относительно геометрических центров окружности торцов детали.

Для обеспечения на пустотелых деталях с наружными и внутренними утолщениями на концах кругового превышения как наружной, так и внутренней поверхностей утолщений над соответствующими поверхностями средней части детали базируют и закрепляют на среднюю часть в одном сечении за ее наружную поверхность, а в другом сечении в за внутреннюю поверхность (см. фиг. 4). Этим достигается усреднение погрешностей формы в продольном (конусность) и поперечном (овальность) сечениях и взаимного расположения (несоосность) наружной и внутренней поверхностей средней части детали и исключается доминирующее влияние наружной или внутренней поверхности на базирование детали, После

776748

65 торцовки и зацентровки ось базового центрового отверстия оказывается равноудаленной от осей наружной и внутренней поверхностей средней части, что и гарантирует после обработки наружных К внутренних утолщений круговое превышение их соответственно над наружной и внутренней поверхностями средней части.

В связи с большой разностью расстояний от центрируемого торца до поперечных сечений средней части, по которым базируют и закрепляют деталь, для достижения равнозначного влияния кривизны наружной и кривизны внутренней поверхностей на положение обрабатываемого торца, длина контакта этих поверхностей с базирующими элементами зажимных приспособлений (цанги и люнета) устанавливается в прямой зависимости от расположения сечений относительно обрабатываемого торца, т. е. отношение расстояний между обрабатываемым торцом и каждым сечением равно отношению соответствующих длин контакта базовых поверхностей деталей с базирующими элементами приспособлений.

Для ликвидации влияния погрешностей формы и расположения внутренней поверхности утолщений заготовки относительно базовых центровых отверстий на точность центрирования и обработки при обточке наружных поверхностей утолщений на пустотелых деталях в центрах станка при зацентровке торцов, угол конусности базовых центровых отверстий выполняют несколько меньше угла конусности центров станка (см, фиг. 4, 5).

Небольшая разность углов конусности базовых центровых отверстий детали и центров станка z результате установки и закрепления ее в центрах обеспечивает равномерный круговой контакт центров станка с деталью в прилегающих к ее торцам сечениях центровых отверстий, каждое из которых ранее обработано совместно с торцом с одной установки детали.

В то же время исключается контакт центров станка с базовыми центровыми отверстиями в сечениях, прилегающих к линиям перехода их во внутреннюю поверхность утолщений заготовки, имеющим неправильную геометрическую форму, а в случае контакта на тонкостенных нежестких трубах перенести через центры станков свои погрешности на наружную поверхность утолщений, С целью повышения точности и производительности обработки обточку наружной поверхности утолщений осуществляют с одной установки детали в центрах станка одновременно на двух утолщениях с продольной подачей режущего инструмента в одну сторону, как правило, в сторону передней бабки станка (см. фиг. 5), а расточку внутренней поверхности утолщений производят на детали, сбазированной и закреп5

Зо

50 ленной по наружной поверхности утолщений.

Обработка с одной установки исключает внесение погрешностей базирования детали в центрах в случае ее переустановки, вызываемых контактными деформациями базовых центровых отверстий и упругими деформациями детали при закреплении в центрах станка.

Обточка одновременно двух утолщений с продольной подачей резцов в одну сторону уменьшает длину хода резцов с рабочей подачей, сокращая машинное время обработки, и уменьшает прогиб детали в процессе обработки под действием сил резания за .счет того, что один из резцов в начале обработки расположен у одного центра (опоры) станка, а в конце обработки другой резец находится у другого центра станка. Таким образом, прогиб детали от двух резцов в любой момент резания практически не более прогиба от одного резца, отстоящего от торца детали на длину утолщения, что в результате снижает величину биения средней части детали относительно утолщений.

Расточка внутренней поверхности утолщений на сбазированной и закрепленной детали за наружную поверхность утолщений позволяет обеспечить высокую концентричность этих поверхностей и достигнуть кругового превышения внутренней поверхности утолщений над внутренней поверхностью средней части по всей ее длине с минимальным биением относительно друг друга.

Таким образом, новая совокупность вышеизложенных признаков в предлагаемом способе обработки обеспечивает положительный эффект. Он заключается в повышении точности взаимного расположения поверхностей концевых утолщений и средней части детали с повышенной стрелой искривления оси и снижении трудоемкости обработки таких деталей.

Предлагаемый способ обработки позволяет использовать заготовки со стрелой искривления оси больше радиального перепада поверхностей утолщений в средней части, которые являются некондиционными для обработки известными способами или требуют дополнительной механической обработки средней части.

Этот способ обработки искривленных нежестких цилиндрических деталей с утолщениями на концах опробован с положительными результатами в производстве тонкостенных труб, получаемых методом ротационной вытяжки.

Пример осуществления способа обработки на тонкостенных трубах с наружными и внутренними утолщениями на концах со следующими параметрами, мм:

Общая длина детали 1200

Наружный диаметр утолщений 123

776748

0,4

Внутренний диаметр утолщений 113,5

Длина утолщений 100

Наружный диаметр средней части 121,2

Внутренний диаметр средней части 114,8

Допустимое искривление оси средней части детали

Допустимое радиальное биение середины средней части относительно середины утолщений 1,0

Минимальное превышение поверхностей 0,02

Действительное искривление оси средней части заготовки 0,4 — 0,7

Исходя из минимально необходимого значения превышений поверхностей и максимальной всличины искривления оси детали, определяют величину эксцентриситета центровых отверстий и соответствующие ему расстояния от центрируемого торца до двух поперечных сечений, в которых следует базировать и закреплять деталь.

Деталь устанавливают на токарном станке и закрепляют левый конец цангой за внутреннюю поверхность 9 114,8, а правый конец люнетом за наружную поверхность

Я 121,2 средней части, установленных от обрабатываемого торца на расстоянии соответственно 1000 и 200.

Длина касания базовых поверхностей детали с цангой и люнетом составляет соответственно 60 и 12.

При вращающейся детали одним разом подрезают правый торец и растачивают центрирующую фаску шириной 4 — 5 мм с углом конусности 80 .

Деталь псреустанавливают на станке другим концом в передней бабке и обрабатывают второй торец.

С одной установки в центрах станка с углом конусности 90 обтачивают наружную поверхность утолщений B 122 одновременно на двух концах детали двумя одинаковыми по геометрии резцами с осевой подачей в одну сторону: от задней бабки станка к передней.

Деталь устанавливают на токарном станке и закрепляют по наружной поверхности утолщений на левом конце цангой, а на правом люнетом и растачивают резцом внутреннюю поверхность правого утолщения до 9113,5.

Деталь переустанавливают на станке другим концом к передней бабке и растачивают резцом внутреннюю поверхность второго утолщения до O 113,5.

В результате обработки деталей с кривизной оси 0,4 — 0,7 круговое превышение наружной Я 122 и внутренней Я 113,5 поверхностей утолщений над соответствующими поверхностями Я 121,1 и 9 114,8 средней части имеется по всей длине.

Минимальное превышение в одной детали над ее наружной поверхностью составляет: 0,05 —:0,35 для деталей со стрелой искривления 0,4; 0,05 —:0,15 для деталей со стрелой искривления 0,7 вместо от (Π—:0,4) до (— 0,3 —:0,4) на деталях соответствующей кривизны, обработанных от центровых отверстий, концентричных геометрической оси торцов.

Минимальное превышение в одной детали над ее внутренней поверхностью составляет 0,3 —:0,6 для деталей со стрелой ис кривления 0,4; 0,25 —:0,30 для деталей со стрелой искривления 0,7 вместо от (0,25 —: —:0,65) до (— 0,1 —:0,7) на деталях соответствующей кривизны, обработанных от центровых отверстий, концентричных геометрической оси торцов.

При этом радиальное биение середины средней части детали относительно середины утолщений находится в пределах

0,75 —:0,80 вместо 1,0 —:1,4 на деталях соответствующей кривизны, обработанных от концентричных геометрическим центрам торцов центровых отверстий.

Способ обработки искривленных нежестких цилиндрических деталей применительно к рассмотренной тонкостенной трубе показал как возможность повышения точности обработки деталей с допустимым искривлением оси (до 0,4), так и возможность использования для обработки деталей с повышенным (до 0,7) искривлением оси (брак 5 — 7О/О) при обеспечении минимального (0,02) превышения поверхностей утолщений над соответствующими поверхностями средней части и снижении радиального биения середины средней части относительно утолщений в 1,3 — 1,7 раза.

Формула изобретения

1. Способ обработки искривленных нежестких цилиндрических деталей с утолщениями на концах преимущественно тонкостенных труб, включающий обработку торца, зацентровку с эксцентриситетом относительно геометрических осей торцов детали, величину и направление которого выбирают в зависимости от величины и направления экстремума искривления детали, и последующую обработку, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности взаимного расположения поверхностей концевых утолщений и средней части на деталях путем обеспечения кругового превышения утолщений над средней частью детали и снижения трудоемкости изготовления, деталь базируют и закрепляют в двух поперечных сечениях средней части, а обработку и зацентровку торца выполняют с одной установки детали.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения на пустотелых деталях кругового превышения наружной и внутренней поверхностей утолщений над соответствующими. поверхностями средней ча776748

10 сти, деталь базируют и закрепляют в одном сечении за наружную, в другом сечении — за внутреннюю поверхности, при этом длина поверхности базирования в каждом сечении прямо пропорциональна расстоянию от обрабатываемого торца до сечения.

3. Способ по п, 1, отлич ающийся тем, что, с целью исключения на пустотелых деталях влияния погрешностей. формы и расположения внутренней поверхности утолщений на точность центрирования и обработки при обточке наружной поверхности утолщений, зацентровку торцов выполняют под углом конусности меньше угла

5 конусности центров станка, ф(я.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

lo 1. Авторское свидетельство СССР № 563219, кл. В 23В 1/00, 1977.

776748

Составитель Л. Оболенская

Редактор И. Гохфельд Техред И, Заболотнова Корректор С. Хелен

Заказ 2259/2 Изд. № 576 Тираж 1160 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2