В производстве часто встречаются сложные корпусные детали, требующие обработки с шести сторон. Если детали имеют наклонные плоскости, то число сторон увеличивается до 10 и более. На каждой из сторон имеются выступы, карманы, пазы, направляющие, ребра и другие конструктивные элементы, т. е. каждая сторона корпуса — поверхность, имеющая несколько уровней по глубине, каждый уровень имеет сложный контур. На каждой стороне расположено опре­деленное число основных и крепежных отверстий: гладких, ступенчатых, кони­ческих и резьбовых, разных размеров, глубины и точности. Часто требуется об­работка внутренней полости корпусной детали, в которой имеются перемычки, стенки, ребра жесткости, карманы. В обычных условиях это требует разра­ботки сложной технологии, предусматри­вающей значительное число фрезерных, сверлильных и расточных операций. При этом тяжелый и громоздкий корпус не­обходимо транспортировать от одного станка к другому, многократно устанав­ливать его на станке, выверять и за­креплять, проектировать средства меха­низации для подъемно-транспортных ра­бот. При такой работе машинное время обычно не превышает 30 % штучного времени, а остальную его часть зани­мают тяжелые вспомогательные опера­ции и переходы.

Многоцелевые станки (МС) позво­ляют совместить операции фрезерования прямолинейных и криволинейных поверх­ностей, центрования, сверления, рассвер­ливания, зенкерования, развертывания, цекования, растачивания, раскатывания и накатывания отверстий, нарезания резьбы (метчиками, плашками, резцовы­ми головками, резцами), круговое фре­зерование наружных и внутренних ци­линдрических, конических и фасонных поверхностей и круговых пазов конце­выми и дисковыми фрезерами.

Для достижения высокой эффектив­ности МС всю обработку заготовок стре­мятся выполнять на одном станке за один-два установа. Но приходится счи­таться с опасностью искажения формы обработанных деталей вследствие пере­распределения остаточных напряжений, имеющихся в исходной заготовке. В этих случаях технологический процесс разде­ляют на операции черновой (обдироч­ной) и последующей обработки. Черно­вую обработку выполняют на мощных, .особо жестких станках (с ЧПУ или. уни­версальных), и детали направляют на термообработку для снятия внутренних напряжений. Дальнейшую механическую обработку выполняют на многоопера­ционном станке.

Особенности обработки различных элементов контура детали. Плоскости Фрезеруют торцовыми и концевыми фре­зами с твердосплавными многогранными неперетачиваемыми пластинами (МНП). Обычно это делают в два перехода. Первый — черновое фрезерование при больших припусках целесообразно вы­полнять торцовыми фрезами, последова­тельными проходами вдоль обрабаты­ваемой поверхности. Ширину поверх­ности, обрабатываемой за один рабочий ход инструмента, а следовательно, и диа­метр фрезы выбирают такими, чтобы отжим инструмента не сказывался на точности чистового перехода. Поэтому при неравномерном большом припуске диаметр фрезы приходится уменьшать. Для чистового перехода стремятся ис­пользовать фрезу, диаметр которой по­зволяет захватить всю ширину обра­ботки.

Для получения особо мелкой шеро­ховатости поверхности при малых при­пусках применяют торцовые фрезы с пластинами из эльбора и минералоке - рамики.

Концевыми фрезами открытые плос­кости обрабатывают реже, главным об­разом тогда, когда эту же фрезу исполь­зуют для фрезерования других поверх­ностей (уступов, пазов), чтобы умень­шить номенклатуру применяемых инстру­ментов.

Пазы, окна и уступы обычно обра­батывают концевыми фрезами, оснащен­ными твердосплавными пластинами.

Для повышения точности обработки по ширине паза и сокращения номен­клатуры инструментов диаметр фрезы принимают несколько меньшим паза. Обработку выполняют последовательно: сначала фрезеруют среднюю часть паза, затем обе стороны, используя возмож­ность получения высокой точности паза по ширине за счет введения коррекции на радиус фрезы. В конце цикла кор­рекцию отменяют.

Для повышения стойкости, улучше­ния условий отвода стружки при обра­ботке глухих пазов применяют конце­вые фрезы с увеличенным углом накло­на спирали и полированными канавка­ми. Для облегчения врезания с осевой подачей применяют фрезу с особой за­точкой торцовых зубьев. Повышенной жесткостью обладает конструкция фрезы с усиленной сердцевиной конической формы и переменной глубиной канавок. При увеличенных вылетах фрезы, обу­словливаемых конфигурацией заготовки, используют фрезы с усилительным ко­нусом. Уменьшение вибрации достигает­ся у фрез с тремя и четырьмя зубьями благодаря различному расстоянию меж­ду ними (разношаговые фрезы).

Круговое фрезерование — новая опе­рация, которая стала возможной с по­явлением фрезерных и многоцелевых станков с ЧПУ. Отверстия в корпусных деталях всегда обрабатывались раста­чиванием. На станке с ЧПУ они могут быть обработаны фрезерованием. Для этого фрезе сообщают круговую подачу. Если обозначить время фрезерования t^, а время растачивания Tv, то производи­тельность кругового фрезерования бу­дет выше производительности растачи­вания, если выполняется соотношение ^ФДР<1. Величины tф и tv могут быть рассчитаны по известным формулам [17].

Как показывает анализ данных по построению ТП на фрезерные операции, в современных условиях круговому фре­зерованию отдается предпочтение во всех случаях, когда этот процесс воз­можен к применению. Ограничениями являются лишь глубина отверстия (она ограничена длиной обычных концевых фрез и составляет 60—80 мм), его диа­метр и точность обработки. Следует от­метить, что особенно успешно исполь­зуется круговое фрезерование для пред­варительной обработки отверстий в ли­тых заготовках (для снятия чернового припуска).

Обработка отверстий — самый рас­пространенный вид технологических пе­реходов на МС. Среди них сверление и нарезание резьбы в крепежных от­верстиях под болты, винты и шпильки; сверление, зенкерование, развертыва­ние, растачивание точных посадочных отверстий — гладких, и ступенчатых; об­работка отверстий в литых деталях.

Соосные отверстия в противолежа­щих стенках корпусных деталей обра­батывают на МС консольно закреплен­ными инструментами, последовательно, с поворотом заготовки вместе со сто­лом станка на 180°. Достигаемая соос­ность зависит от точности делительного стола. Погрешность деления не должна превышать половины поля допуска на отклонение взаимного расположения отверстий по чертежу детали. Для уве­личения жесткости шпиндельного узла отверстия стремятся растачивать с по­стоянным вылетом шпинделя, за счет перемещения стола или стойки станка. Дело в том, что жесткость выдвижной пиноли в десятки раз меньше жестко­сти шпиндельной бабки. Поэтому на

МС с выдвижной пинолью шпинделя приходится снижать параметры режимов резания, чтобы получить высокую точ­ность обработки. Только при изготовле­нии особо точных корпусных деталей окончательную обработку наиболее важ­ных отверстий завершают отдельной операцией, на прецизионных расточных станках.

При обработке отверстий осевым ин­струментом, если требования к точности невысоки, операции выполняют в сле­дующей последовательности: сначала обрабатывают все отверстия одним инструментом, затем следующим (при условии, что смена инструмента на дан­ном станке требует больше времени, чем позиционирование стола). Если требова­ния к точности диаметров и формы от­верстий высокие, их стремятся обраба­тывать полностью по отдельности, со сменой инструментов у каждого отвер­стия и с перемещением шпинделя только по оси Z. В противном случае погреш­ность обработки будет увеличиваться за счет погрешности позиционирования.

Для сокращения времени сверления Спиральными сверлами и повышения стойкости инструментов используют быст­рое автоматическое изменение режима резания. После ускоренного подвода сверла к заготовке включают рабочую подачу, а когда большая часть отвер­стия будет просверлена, подачу умень­шают во избежание поломки инстру­мента из-за скачкообразного изменения нагрузки при выходе сверла из отвер­стия. Если имеется литейная корка на входе в отверстие или выходе из него, на этих участках предусматривают в программе уменьшение частоты враще­ния шпинделя.

В связи с тем, что на МС при свер­лении, как правило, не используют кон­дуктор, широко применяют засверлива - ние отверстий короткими жесткими свер­лами — своеобразную разметку распо­ложения будущих отверстий. При ра­боте по литейной корке это позволяет решить и другие задачи: облегчить вре­зание и повысить стойкость сверл не­большого диаметра и вместе с тем снять фаску на входе в отверстие, если она предусмотрена чертежом. Засверливание целесообразно применять для обработки отверстий диаметром до 8—15 мм в де­талях из черных металлов.

Для обработки отверстий в корпус­ных заготовках весьма эффективным оказалось применение инструментов, предназначавшихся раньше только для сверления глубоких отверстий, например двухкромочных сверл с механическим креплением трехгранных твердосплав­ных пластин. Использование таких сверл наряду с делением припуска по ширине среза и внутренним подводом СОЖ по­зволяет в три-пять раз повысить эффек­тивность резания по сравнению с обыч­ными спиральными сверлами. Конструк­ции сверл различны (см. гл. 4).

Большие возможности повышения производительности при обработке от­верстий заключаются в использовании Комбинированных инструментов разных типов [25, 56, 62, 73]. Например, если отверстие в исходной заготовке отсут­ствует, можно использовать инструмент, сочетающий сверло и зенкер. Применя­ют и трехступенчатые инструменты, в ко­торых передняя часть (первая ступень) изготовлена из инструментальной стали, а вторая и третья части, работающие с более высокими скоростями резания, оснащены твердосплавными пластинами. Такой инструмент работает по ранее просверленному отверстию. В зависимо­сти от формы, размеров и расположе­ния твердосплавных пластин вторая и третья ступени могут иметь различное назначение [25, 62].

Выбор плана операций. Большое число обрабатываемых поверхностей, на­личие черновых, получистовых и чисто­вых проходов при обработке каждой по­верхности, значительное число инстру­ментов в магазине усложняют выбор плана операций обработки детали на многоцелевом МС. Возникает задача выбора такого варианта, который будет наиболее эффективен. Возможностей при выборе плана операций достаточно много. Можно, например, сначала деталь полностью обработать с одной стороны, затем развернуть ее; можно сначала об­работать деталь со всех сторон начерно, затем приступить к чистовой обработке; можно сначала обработать все плоско­сти, затем приступить к обработке отвер­стий. Для деталей с соосными отвер­стиями целесообразна последовательная обработка с двух противоположных сто­рон и т. д.

Конкретное решение задачи должно учитывать значительное число разнооб­разных факторов. Есть несколько общих принципов, которыми следует руковод­ствоваться при этом: чем выше точность элемента конструкции, тем позже сле­дует предусматривать его обработку; сначала следует планировать черновую обработку, затем чистовую; чем меньше время срабатывания исполнительного органа (смена инструмента, поворот сто­ла и др.), тем чаще этот орган должен функционировать. Наибольшая точность обработки достигается при обработке детали с одного установа. Для деталей с большими припусками должны быть предусмотрены разгрузочные операции, часть которых целесообразно выполнять на универсальном или специализирован­ном оборудовании.

При выборе плана операций обра­ботки деталей на многоцелевых станках прежде всего целесообразно использо­вать типовые схемы обработки, рекомен­дуемые соответствующими нормативны­ми документами [62, 69, 74, 78]. Обычно эти документы предлагают последова­тельность переходов операций в зависи­мости от типа детали и заготовки, от вида обрабатываемых поверхностей и их точности и т. д.

Пример 1. Содержание и последователь­ность переходов при обработке на многоце­левом станке детали «крышка» (рис. 6.24):

1) черновое фрезерование верхней плос­кости (зона А) фреза торцовая 1 — с СМП диаметром 200 мм;

2) чистовое фрезерование зоны А фреза торцовая 2 — с СМП и подчистным ножом диаметром 200 мм;

3) фрезерование наружного контура (зо­на Б); фреза концевая 3 — твердосплавная диаметром 40 мм;

4) черновое фрезерование выемки 210 X Х130 мм по контуру (зона В); фреза кон­цевая 3 — твердосплавная диаметром 40 мм;

5) чистовое фрезерование зоны В; фреза концевая 4 — быстрорежущая диаметром 20 мм;

6) фрезерование бокового паза 20Х10Х Х180 мм (зона Г); фреза дисковая 5 — па­зовая быстрорежущая диаметром 70 мм;

7) центрование трех отверстий диамет­ром 15 мм (зона Д); сверло 6 — быстроре­жущее диаметром 25 мм;

8) сверление трех отверстий диаметром 15 мм (зона Д); сверло 7 — быстрорежущее диаметром 15 мм.

Пример 2. Содержание и последователь­ность переходов при обработке на многоце­левом станке детали «корпус» (рис. 6.25):

1) фрезерование верхней плоскости (зо­на А); фреза торцовая 1 — с СМП;

2) фрезерование верхнего уступа (зона Б); фреза торцовая 2 — со вставными ножами с прямым углом;

3) фрезерование нижнего уступа (зона В); фреза торцовая 2— со вставными но­жами с прямым углом;

4) фрезерование боковой поверхности
(зона Г); фреза концевая 3 — быстрорежу­щая;

5) фрезерование окна (зона Д) фреза концевая 4 — быстрорежущая с торцовыми зубьями;

6) фрезерование контурной выемки (зо­на £); фреза концевая 5 — твердосплавная;

7) фрезерование продольного паза (зо­на Ж); фреза дисковая 6 — пазовая с твер­досплавными вставными ножами.