Процессы обработки заготовок. Часть 1. Методы механической обработки п
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В.А. Бахвалов
ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК
Часть I
Методы механической обработки поверхностей деталей машин
Издание второе, исправленное и дополненное
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»; «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2013
УДК 621.002 (075.8) ББК 34.5
Б30
Рецензенты:
доктор технических наук, заместитель генерального директора по научной работе И.Б. Шендеров (Пермский научно-исследовательский технологический институт (ПНИТИ));
кандидат технических наук, профессор Ю.В. Щербаков (Пермская государственная сельскохозяйственная академия им. акад. Д.Н. Прянишникова);
доктор технических наук, профессор В.И. Свирщев (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Бахвалов, В.А.
Б30 Процессы обработки заготовок. Ч. I : Методы механической обработки поверхностей деталей машин : учеб. пособие / В.А. Бахвалов. – 2-е изд., испр. и доп. – Пермь: Издво Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 229 с.
ISBN 978-5-398-01007-7
Изложены основные методы механической обработки поверхностей деталей машин, сущность этих методов, технологические возможности, область применения, оборудование и инструмент их реализации, рекомендации по параметрам режима обработки.
Предназначено для подготовки бакалавров по направлению 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», а также для студентов других машиностроительных специальностей высших учебных заведений.
УДК 621.002 (075.8) ББК 34.5
ISBN 978-5-398-01007-7 |
© ПНИПУ, 2013 |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ................................................................................................... |
6 |
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... |
8 |
1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА |
|
ИСХОДНЫХ ЗАГОТОВОК............................................................................... |
14 |
1.1. Очистка заготовок............................................................ |
15 |
1.2. Термическая обработка заготовок.................................. |
15 |
1.3. Правка заготовок.............................................................. |
16 |
1.4. Обдирка прутков.............................................................. |
18 |
1.5. Резка заготовок................................................................. |
19 |
1.6. Вырубка заготовок........................................................... |
21 |
1.7. Выполнение центровых отверстий (центрование)....... |
23 |
2. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ |
|
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ.............................................................. |
28 |
2.1. Точение ............................................................................. |
28 |
2.2. Отделочная обработка..................................................... |
33 |
3. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ |
|
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ.............................................................. |
45 |
3.1. Обработка отверстий лезвийными инструментами...... |
45 |
3.2. Обработка отверстий абразивным инструментом ....... |
61 |
4. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ........................... |
68 |
4.1. Строгание и долбление.................................................... |
68 |
4.2. Фрезерование плоских поверхностей............................. |
72 |
4.3. Протягивание наружных поверхностей......................... |
80 |
4.4. Шлифование плоских поверхностей.............................. |
85 |
4.5. Притирка (доводка) плоских поверхностей................... |
91 |
3
4.6. Полирование плоских поверхностей.............................. |
94 |
4.7. Шабрение плоских поверхностей................................... |
95 |
5. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КОНУСНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ........................ |
97 |
5.1. Обработка наружных конусных поверхностей............. |
97 |
5.2. Обработка внутренних конусных поверхностей......... |
100 |
6. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.................... |
103 |
6.1. Классификация фасонных поверхностей..................... |
103 |
6.2. Обработка наружных фасонных поверхностей |
|
точением.......................................................................... |
105 |
6.3. Обработка внутренних фасонных поверхностей |
|
растачиванием и сверлением.......................................... |
111 |
6.4. Обработка фасонных поверхностей |
|
фрезерованием................................................................ |
113 |
6.5. Обработка фасонных поверхностей строганием......... |
115 |
6.6. Обработка фасонных поверхностей |
|
шлифованием.................................................................. |
116 |
7. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ КРЕПЕЖНЫХ РЕЗЬБ...................................... |
117 |
7.1. Нарезание резьбы резцами и гребенками .................... |
118 |
7.2. Нарезание резьбы вращающимися резцами |
|
(вихревым методом)....................................................... |
127 |
7.3. Нарезание резьбы метчиками, плашками |
|
и резьбонарезными головками...................................... |
129 |
7.4. Фрезерование резьбы..................................................... |
131 |
7.5. Шлифование резьбы ...................................................... |
133 |
7.6. Полирование резьбы...................................................... |
135 |
7.7. Накатывание резьбы ...................................................... |
136 |
8. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ...................... |
140 |
8.1. Обработка цилиндрических зубчатых колес............... |
142 |
8.2. Обработка червячных зубчатых колес......................... |
157 |
8.3. Обработка конических зубчатых колес........................ |
160 |
4
8.4. Обработка червяков....................................................... |
167 |
8.5. Чистовая обработка зубчатых колес............................. |
170 |
9. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ШПОНОЧНЫХ ПАЗОВ |
|
И ШЛИЦЕВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ................................................................ |
190 |
9.1. Обработка шпоночных пазов........................................ |
190 |
9.2. Обработка шлицевых поверхностей............................. |
192 |
10. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ............................................ |
203 |
10.1. Обработка давлением в холодном состоянии............ |
203 |
10.2. Физико-механическая обработкаповерхностей........... |
213 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................. |
224 |
ПРИЛОЖЕНИЕ ............................................................................................... |
226 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................ |
227 |
5
ПРЕДИСЛОВИЕ
В основу учебного пособия было положено содержание дисциплины «Процессы обработки заготовок», приведенное в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования, утвержденном Министерством образования РФ 27 марта 2000 года за номером государственной регистрации 256 тех/бак по направлению 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» подготовки бакалавров, учебного плана очной формы обучения, утвержденного 29 мая 2005 года и рабочей программы по дисциплине «Процессы обработки заготовок» очной формы обучения, утвержденной 24 мая 2006 года.
Необходимость создания настоящего пособия вызвана отсутствием учебников по дисциплине «Процессы обработки заготовок».
Сведения о методах механической обработки поверхностей заготовок, оборудовании, инструментах и режимах обработки широко представлены в специальной литературе.
Вучебном пособии обобщены и систематизированы сведения, изложенные в различных учебниках по дисциплине «Технология машиностроения» профессоров Б.Б. Балакшина, В.В. Данилевского, М.Е. Егорова, А.А. Зуева, И.М. Колесова, В.С. Корсакова, А.В. Якимова.
Наряду с этим при подготовке материалов учебного пособия были использованы результаты разработок передовых предприятий и научно-исследовательских учреждений в области механической обработки.
Вучебном пособии изложены основные методы механической обработки поверхностей деталей машин, раскрыта сущность этих методов, их технологические возможности, область применения, оборудование и инструмент при их реализации, даны рекомендации по параметрам режима обработки.
6
Значительную помощь автору при подготовке учебного пособия оказали отзывы и советы преподавателей кафедры «Технология машиностроения» Пермского государственного технического университета (ПГТУ), а также замечания и рекомендации рецензентов докторов технических наук В.И. Свирщёва и И.Б. Шендерова и профессора Ю.В. Щербакова.
Автор надеется, что выход в свет написанного им учебного пособия по дисциплине «Процессы обработки заготовок» окажется полезным для подготовки бакалавров по направлению 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 151900 «Конструкторско-техноло- гическое обеспечение машиностроительных производств», а также для студентов других направлений машиностроительных специальностей высших учебных заведений.
7
ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Процессы обработки заготовок» является составной и неотъемлемой частью прикладной науки «Технология машиностроения», занимающейся изучением закономерностей процессов изготовления машин с целью использования этих закономерностей для обеспечения выпуска машин заданного качества в установленном производственной программой количестве при наименьших затратах живого и прошлого труда (народнохозяйственных затратах).
Данная учебная дисциплина представляет собой совокупность знаний и практических навыков по предварительной обработке исходных заготовок и методов обработки различных видов поверхностей заготовок путем изменения их формы и размеров в результате лезвийного, абразивного, электрофизического и электрохимического воздействия. Именно этим определяется необходимость преподавания дисциплины «Процессы обработки заготовок».
Развитию и формированию учебной дисциплины «Процессы обработки заготовок» предшествовал непрерывный технический прогресс машиностроения на протяжении последних двух столетий. Степень прогресса определяла интенсивность изучения производственных процессов, их научное обобщение и установление закономерностей механической обработки заготовок.
Формирование и развитие процессов обработки заготовок как науки осуществлялось научными исследованиями отечественных и зарубежных ученых и инженеров. При этом роль отечественных ученых в формировании и развитии этой науки трудно переоценить. В России наука о процессах обработки заготовок прошла в своем развитии несколько этапов.
8
Первый (эмпирический) этап развития (до 1930 года)
Русский механик А.К. Нартов в период с 1718 по 1725 год создал ряд станков (токарно-винторезный, зуборезный, пилонасекательный и др.).
М.В. Сидоров в 1714 году использовал для сверления каналов труб артиллерийских стволов «вододействующие машины». Яков Батищев построил станки для одновременного сверления 24 ружейных стволов и станки для зачистки каналов труб артиллерийских стволов. Их работы продолжили А. Сурин, Я. Леонтьев, Л. Собакин, П. Захаров и др.
Великий русский ученый М.В. Ломоносов в 50-х годах XVIII века построил лоботокарные, сферотокарные и шлифовальные станки.
Русский механик И.П. Кулибин в начале XIX века создал специальные станки для обработки зубчатых колес часовых механизмов.
В1807 году профессор И.А. Двугубский выпустил книгу «Начальные основания технологии или краткое описание работ на заводах и фабриках производимых». Дальнейшее описание производственного опыта нашло отражение в трудах профессора И.А. Тимме (1838–1920) и профессора А.П. Гавриленко
(1861–1914).
Впервом десятилетии после Октябрьской революции издаются первые руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.
Второй этап развития (1930–1941 годы)
В1936 году был издан учебник А.П. Соколовского «Основы технологии машиностроения» в 2 томах.
В1941 году профессором А.П. Соколовским были разработаны принципы типизации технологических процессов.
Вэто же время начинается разработка теории базирования заготовок при их обработке, измерении и сборке (профессора А.П. Соколовский, А.П. Знаменский, А.И. Каширин, В.М. Кован, А.Б. Яхин и др.).
9
Созданы методы расчета припусков на обработку (профессора В.М. Кован, А.П. Соколовский, Б.С. Балакшин, А.И. Каширин и др.).
Начаты работы по изучению жесткости СПИД (инж. А.Г. Вотинов, проф. А.П. Соколовский), разработке расчетно-аналити- ческим методом определения первичных погрешностей обработки заготовок (профессора А.П. Соколовский, Б.С. Балакшин, В.С. Корсаков, А.Б. Яхин и др.) и методов исследования точности обработки на станках с применением математической статистики и теории вероятностей (профессораА.А. Зыков и А.Б. Яхин).
Третий этап развития (1942–1970 годы)
Сформирована современная теория точности обработки заготовок и методы определения первичных погрешностей обработки и их суммирования (профессора А.П. Соколовский, Б.С. Балакшин, В.М. Кован, В.С. Корсаков, А.Б. Яхин и др.). Развиваются методы математической статистики и теории вероятности для анализа точности процессов механической обработки и сборки (проф. Н.А. Бородачев, А.Б. Яхин и др.).
Проведен анализ микрорельефа обработанной поверхности
ишлифовального инструмента (профессоры И.В. Дунин-Барков- ский, Ю.В. Линник и др.).
Разработано учение о жесткости системы «станок– приспособление – инструмент– деталь» (СПИД) и ее влияние на точность
ипроизводительность обработки (профессора Б.С. Балакшин, А.П. Соколовский, В.А. Скраган и др.) и внедряются эти разработки в проектных организациях и НИИ.
Продолжаются работы по созданию теории базирования заготовок при обработке и сборке (профессора Б.С. Балакшин, А.И. Каширин, В.М. Кован, В.С. Корсаков, И.М. Колесов, А.А. Маталин и др.).
Ведутся работы по исследованию качества обработанной поверхности и их влияние на эксплуатационные свойства (профессора П.Е. Дьяченко, Б.Д. Грозин, А.И. Исаев, А.И. Каширин, Б.И. Костецкий, Б.А. Кравченко, И.В. Крагельский, И.В. Кудрявцев, А.А. Маталин, Д.Д. Папшев, А.В. Поздей, Ю.Г. Проскуряков,
10