Технология изготовления корпусных деталей

Единые технические условия на изготовление отдельных де­талей прокатных станов пока не разработаны. На заводах и в конструкторских бюро их назначают, исходя из опыта своей ра­боты или опыта работы на других предприятиях.

Технологию изготовления корпусных деталей рассмотрим на примере станин рабочих клетей прокатных станов. Они бывают открытого и закрытого типа (рис. 4.11). Станины закрытого типа выполняют цельнолитыми, сварно-литыми или сборными в за­висимости от оснащенности производства, габаритных размеров и массы. Их конструкция имеет вид замкнутой рамы. Станины открытого типа имеют две вертикальные стойки, отлитые со­вместно с основанием. Стойки соединены общей крышкой, за­крепленной с помощью болтов и шпилек.

Основными обрабатываемыми поверхностями станин закры­того типа (см. рис. 4.11) являются направляющие К и Л проема под подушки прокатных валков; поверхности Б, В, М, Н лап с отверстиями П; плоскости Е, Ж, 3, И разъема; отверстие Д гор­ловины; верхняя плоскость Г; выточки Р для центрирования кор­пуса нажимного устройства; шпоночные пазы С. Аналогичные поверхности имеют и станины открытого типа.

Наиболее важные технические условия, предъявляемые к ме­ханической обработке станин и влияющие в значительной сте­пени на эксплуатационные качества станов, следующие:

несовпадение плоскостей лап станин ≤ 0,1 мм;

отклонение профиля лап и размера между рабочими боко­выми поверхностями лап парных станин ≤ 0,1 мм;

отклонение от перпендикулярности боковых поверхностей окон под подушки к основанию лап ≤ 0,1 мм на длине 1000 мм;

отклонение от параллельности боковых поверхностей окон под подушки, рабочих боковых поверхностей лап и оси отвер­стия под гайку нажимного винта ≤ 0,1 мм на 1000 мм длины;

расположение оси отверстия под гайку нажимного винта сим­метрично боковым поверхностям окон;

отклонение от симметричности рабочих боковых поверхнос­тей лап и боковых поверхностей окон ≤ 0,2 мм при его располо­жении в одну сторону у обеих парных станин;

отклонение от перпендикулярности стыковых поверхностей станин под траверсы к основанию лап ≤0,1 мм на длине 1 000 мм;

Рис. 4.11. Станина рабочей клети прокатного стана закрытого типа

 

отклонение от перпендикулярности основания окна под по­душки к боковым направляющим ≤ 0,1 мм на длине 1000 мм.

 

В зависимости от конструкции рабочей клети и назначения прокатного стана технические условия на механическую обра­ботку могут изменяться или дополняться требованиями, харак­терными для данной рабочей клети. Так, если установочный механизм верхнего валка имеет механический привод, отклонение от параллельности верхней плоскости станины и опорных по­верхностей лап допускается ≤0,1 мм на 1000 мм. Кроме того, необходимо выдержать одновысотностъ обеих парных станин, т. е. одинаковый размер от опорных поверхностей лап до верх­ней плоскости станины. Отклонение размера должно быть вы­держано в пределах ±0,2 мм на длине 5...6 м. Когда опорой для нижней подушки является нижняя поверхность окна, она долж­на быть параллельна опорным поверхностям лап; допустима не- параллельность ≤ 0,15 мм на длине 1 000 мм. Смещение окон под подушки двух парных станин относительно правильно уста­новленных лап допускается ≤ 0,1...0,2 мм для станов, валки ко­торых расположены в подшипниках качения или жидкостного трения, и ≤ 1...2 мм для станов, валки которых установлены в подшипниках скольжения (на подушках с текстолитовыми вкла­дышами) и т. д.

Анализ технических требований на изготовление деталей про­катного производства показывает широкий диапазон точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей.

К проектированию ТП станин рабочих клетей необходим ин­дивидуальный подход, так как велико разнообразие их конст­рукций. Например, для станин закрытого типа высотой до 5 000 мм типовой маршрут обработки следующий.

1. Размечают основные поверхности станины на разметоч­ной плите.

2. Устанавливают на стол строгального станка комплект пар­ных станин и обрабатывают одновременно плоскости лап и верх­ние плоскости станин, а также технологические базы. Заготовки кладут на бок на коробчатые подставки и крепят болтами к па­зам стола. Для создания необходимой устойчивости заготовок при обработке применяют дополнительные распорки.

3. Обрабатывают боковые направляющие и основание про­ема станины на строгальном или расточном станке.

4.  Размечают отверстия.

5. Сверлят на расточном станке все отверстия в лапах, на верхней части и на наружных сторонах стоек.

6. Сверлят на сверлильном станке все оставшиеся отверстия на плоскостях разъема лап и стоек.

7. Размечают все основные поверхности за два установа ста­нины на разметочной плите.

8. Обрабатывают на строгальном или расточном станке бо­ковые направляющие и основание проема станины по разме­рам, указанным в рабочем чертеже (рис. 4.12, а). На расточном станке фрезеруют плоскости и пазы проема угловой поворотной головкой (рис. 4.12, б).

Рис. 4.12. Эскизы основных операций механической обработки стани­ны закрытого типа: а — общий вид станины;

б — обработка направляющих проема; в — обра­ботка площадок и отверстий под станинные ролики; г — растачивание от­верстий и фрезерование площадок верха станины; д — фрезерование тор­цев лап и сверление отверстий под уравновешивающее устройство

 

9. Устанавливают станину на ребро В лапы на стол рабочего станка и поверхностью А на призму отверстиями диаметром 520 мм к шпинделю станка и растачивают отверстия под рас­порки и два отверстия диаметром 520 мм (рис. 4.12, в). Фрезе­руют площадки и пазы, расположенные вблизи шпинделя. По­средством перемещения шпиндельной бабки по колонне фрезе­руют концевой фрезой базовые плоскости на верхних торцах лап. Перемещают колонну на размер Н и фрезеруют полоску на верх­ней плоскости станины. Фиксируют размер Н и переносят его на парную станину. Переустанавливают станину противополож­ной стороной к шпинделю станка. Растачивают конусные от­верстия диаметром 660 мм согласно чертежу и фрезеруют пло­щадки с противоположной стороны станины.

10. Устанавливают станину отфрезерованными площадками на поворотный стол расточного станка, а торцами лап — на призмы в направлении шпинделя станка. Фрезеруют торцы лап, выдер­живая размер h (см. рис. 4.12, а) от фрезерованных баз на лапах с точностью до 0,1 мм. Сверлят и торцуют отверстия на лапах.

Поворачивают стол на 90° и фрезеруют плоскости паза на на­ружных плоскостях стоек под корпус подшипника станинных ро­ликов с одной стороны. Угловые плоскости паза фрезеруют кон­цевыми фрезами с разворотом стола на заданный угол. Повора­чивают стол на 90° и фрезеруют верхнюю плоскость станины (рис. 4.12, г). При чистовом проходе фрезу устанавливают по фре­зерованной базе, выдерживая размер Н ( см. рис. 4.12, а). Подре­зают и растачивают выточку для центрирования корпуса нажим­ного устройства, растачивают отверстие горловины с подрезкой торцев. Размечают и сверлят отверстие на верхней плоскости ста­нины. Поворачивают стол на 90° и фрезеруют паз под корпус подшипника станинных роликов с противоположной стороны.

11. Устанавливают станину торцами лап к шпинделю рас­точного станка. Размечают отверстия под уравновешивающие устройства (рис. 4.12, д) и сверлят специальными головками ме­тодом глубокого сверления.

12. Устанавливают две парные станины на ребро В и поверх­ностью А на призму, расположенную на плитном настиле расточ­ного станка, верхними плоскостями к шпинделю. Совмещают меж­ду собой плоскости торцев лап по контрольным линейкам и про­веряют совпадение верхних плоскостей станин и направляющих проема с помощью щупа толщиной 0,1 мм. Данная операция является контрольной. Обнаруженные отклонения от технических условий исправляют путем фрезерования верхних плоскостей ста­нин на расточном станке до отправки в сборочный цех.

На предприятиях тяжелого машиностроения станки с ЧПУ получили широкое распространение на всех механообрабатыва­ющих операциях по изготовлению корпусных деталей. В ряде случаев окончательный контроль деталей ведут на контрольно­измерительных машинах с фиксацией измеряемых параметров на записывающем устройстве.

При разработке ТП для станин других конструкций необхо­димо обращать внимание на такие основные операции, как об­работка поверхностей разъемов, направляющих проема под по­душки, торцев лап, верхней плоскости станины и отверстия гор­ловины. От качества и точности обработки этих поверхностей зависит собираемость станин рабочих клетей.

Рассмотрим некоторые из этих операций.

Поверхности разъема обрабатывают на продольно-строгаль­ных, продольно-фрезерных или расточных станках в зависимос­ти от габаритных размеров станины и имеющегося станочного оборудования. Станину выверяют по осевым и разметочным рис­кам с использованием домкратов и распорок, крепят болтами и планками в местах расположения опор.

При черновых переходах поверхности разъемов обрабатыва­ют одновременно двумя вертикальными суппортами. Чистовой проход осуществляют с одного хода резца или фрезы одним и тем же суппортом для обеспечения высоких требований, предъяв­ляемых к плоскостности этих поверхностей.

Для фиксации парных станин между собой при сборке на плоскостях разъема каждой станины предусматривают шпоноч­ные пазы, расположенные вдоль продольной оси станины. Как правило, эти пазы обрабатывают за один установ. При парной обработке шпоночных пазов вдоль стола устанавливают одно­временно правую и левую станины (рис. 4.13, а). Поэтому нет необходимости в выдерживании с высокой точностью размеров между осями шпоночных пазов, так как при таком способе об­работки их совпадение будет обеспечено.

Обрабатывая поверхности разъемов фланцевых приливов на продольно-строгальном станке (рис. 4.13, б), фактические раз­меры А, Б, В замеряют штихмасом от направляющей боковой стойки станка до режущей кромки резца и выдерживают их одинаковыми у парных станин.

Рис. 4.13. Эскизы установки пар­ных станин (а) и их одновремен­ной обработки на продольно­строгальном (б) и продольно­фрезерном (в) станках

 

На продольно-фрезерном станке по­добные размеры выдерживают аналогичным способом либо пу­тем непосредственного измерения размера Г. С этой целью к станине приваривают бобышку (на рис. 4.13, в она зачернена) и фрезеруют одновременно паз на торце фланца горловины и в технологической бобышке. Измерения ведут от паза в бобышке до пазов, расположенных на поверхности разъема лап. После этого выдерживают размер Д.

На расточных станках размеры между шпоночными пазами выдерживают одним из описанных выше способов либо путем непосредственного измерения расстояния между пазами по от- счетному устройству станка при касании концевой фрезой од­ной из сторон паза. Одновременно с плоскостями разъема и шпо­ночными пазами проводят обработку остальных поверхностей, доступных для выполнения с одного установа.

Направляющие проема станин под подушки имеют прямо­угольную или ступенчатую конфигурацию. Наиболее часто их обрабатывают строганием на поперечно-строгальных станках, фрезерованием на расточных станках, строганием на продоль­но-строгальных станках.

Поперечно-строгальный станок используют, когда проем име­ет много ступеней и пазов, расположенных в поперечном на­правлении на боковых направляющих и на основании станины. Станину устанавливают в горизонтальном положении на ребро, а обработанными боковыми площадками — на призмы. Вывер­ку ведут по обработанным плоскостям разъемов с точностью до 0,1...0,15 мм на длине 1000 мм. Если боковые площадки не об­работаны, станину устанавливают на ребро и горловиной на при­зму с выверкой по осевым рискам и по разметке (рис. 4.14).

Последовательность строгания такова, что по разметке осу­ществляют грубую обработку окна, а при чистовой обработке сначала строгают сторону направляющей проема той стойки, на которой созданы боковые базы В выдерживая размеры l ₇ и l ₁₁ от базы В с заданной по технологии точностью. В данном слу­чае точность выполнения размеров зависит от допустимого сме­щения проемов у парных станин. С помощью размеров l ₄ и l ₅ при строгании выдерживают размер от торцев лап и базы Г до основания проема. При этом предусматривают необходимый при­пуск, если торцы лап не обработаны. С этого же установа стро­гают другую боковую направляющую с допусками, указанными на рабочем чертеже, что позволяет достаточно просто добиться параллельности направляющих между собой.

Установку и выверку парных станин при фрезеровании на­правляющих проемов на расточном станке ведут способом, аналогичным используемому для поперечно-строгального станка. Чер­новую обработку направляющих проема осуществляют цилинд­рическими сборными фрезами, чистовую — цельными или на­садными концевыми фрезами. За один установ заготовки обраба­тывают все поверхности с наружной стороны станины. Данный способ обработки особенно эффективен, когда вдоль направляю­щих парной станины имеется большое число продольных пазов, а объем их обработки значителен. Способ позволяет повысить производительность обработки на 20...30 % по сравнению со стро­ганием на поперечно-строгальном станке, однако шероховатость фрезерованной поверхности при этом несколько хуже. Вследствие большого вылета шпинделя и отжима фрезы непараллельность направляющей достигает 0,2...0,3 мм на ширине проема.

Рис. 4.14. Схема расположения измерительных баз для обеспечения точности размеров обрабатываемых по­верхностей проема станины

 

Если направляющие проемов парных станин не имеют пере­ходов и уступов, их можно обрабатывать на продольно-строгаль­ных станках. Станины устанавливают обработанными плоско­стями разъемов горловины и лап на стол станка, выверку осу­ществляют по базовым площадкам индикатором с точностью до 0,1 мм на длине 3000 мм. В местах опор заготовку крепят бол­тами и планками и расклинивают с четырех сторон. Обработку ведут вертикальными суппортами в закрытом контуре парной станины. Торцы лап и верхние плоскости парных станин обра­батывают совместно или раздельно. При совместной обработке за один установ строгают на продольно-строгальных или фрезе­руют на расточных станках плоскости лап и верхние плоскости парных станин. Станины соединяют между собой промежуточ­ными поперечинами. Это обеспечивает плоскостность торцев лап и верхних плоскостей станин.

Парное строгание ведут боковыми суппортами при одновре­менной обработке торцев лап и верхних плоскостей станин (см. рис. 4.14). Лапы и верхние плоскости станин строгают за два обдирочных, получистовой и чистовой проходы. Одновременно создают базы для выдерживания соосности проема окна с осью лап. Для этого наружную боковую плоскость Б лапы и боковую плоскость В стойки обрабатывают до Rz = 40 мкм. Для удобства применения контрольно-измерительных средств строгают базы А и Г. Размеры l ₁ l ₃, l ₉, l ₁₂ измеряют штихмасом от направляю­щих боковой стойки и от траверсы станка до баз Б, В, Г и осно­вания лап; размеры маркируют на базах В и Г. Если габаритные размеры станины не позволяют применить продольно-строгаль­ный станок, то аналогичную совместную обработку ведут на ра­сточных станках.

Для сокращения цикла все большее распространение находят раздельные способы обработки парных станин. При этом способ настройки фрез по мерным штихмасам применяют редко из-за его невысокой точности. Выдерживая одинаковые размеры пар­ных станин от торцев лап до плоскости горловины при нониус- ном способе, возможен вариант установки станин боковой сто­роной к шпинделю расточного станка. В целях обеспечения од- новысотности парных станин фрезеруют боковые площадки А и Б на основании лап и верхних плоскостях станин (рис. 4.15, а).

Иногда после обработки плоскостей разъема фрезеруют базы с обратной стороны торцев лап, перемещают шпиндель на тех­нологический размер Н и фрезеруют верхние плоскости станин. Обрабатывая парные станины, размер Н выдерживают с точнос­тью до 0,1 мм от фактического размера.

После создания баз по одному из описанных вариантов ста­нины устанавливают торцами лап к шпинделю расточного стан­ка и фрезеруют плоскости лап согласно размерам, приведенным на чертеже. Чистовой проход проводят заподлицо с ранее обра­ботанными базовыми плоскостями. Затем заготовку переустанав­ливают верхней плоскостью к шпинделю и фрезеруют торцевые поверхности, примыкающие к верхним плоскостям станин. При чистовом проходе фреза должна касаться базовой площадки А.

Обеспечивая одновысотность парных станин способом раз­дельной обработки от постоянных баз по разметке, плоскости лап фрезеруют согласно размерам на чертеже отдельно у каждой станины на расточном станке. После этого станины устанавли­вают верхними плоскостями к шпинделю.

За первой станиной, напротив обработанных лап, устанав­ливают две контрольные призмы, которые тщательно выверяют (рис. 4.15, б). Фактические размеры l ₁ и l ₂ от призм до лап из­меряют штихмасом и записывают в технологическую карту. Да­лее фрезеруют верхнюю плоскость этой станины по разметке с выдерживанием требуемой по чертежу высоты. От направляю­щей колонны расточного станка до отфрезерованной плоскости замеряют размер l ₃ штихмасом и записывают его в технологи­ческую карту. Призмы, закрепленные на плитном настиле, ос­тавляют в том же положении и к ним устанавливают вторую станину, выдерживая размеры   l ₁ и l ₂ с точностью до 0,1 мм.

Рис. 4.15. Схемы обеспечения одновысотности пар­ных станин при раздельной обработке по нониус - ной линейке (а) и от постоянных баз плитного на­стила и станка (б)

Фрезеруют верхнюю плоскость станины, выдерживая с точнос­тью до 0,1 мм размер l ₃, полученный при обработке первой пар­ной станины.

Используя постоянные базы в виде двух призм, закрепленных на плитном настиле, и направляющую колонну станка, обеспе­чивают одновысотность парных станин с точность до 0,2...0,3 мм.

Горловину любой станины выполняют в виде утолщения верх­ней ее части с двух- или многоступенчатым отверстием под гай­ку нажимного винта (см. рис. 4.12, а). Обработку горловины совмещают с операцией фрезерования верхней плоскости стани­ны. При растачивании способом вылета шпинделя первоначаль­но обрабатывают отверстие горловины, расположенное ближе к станку, по IT9. В него устанавливают люнетную втулку для опоры шпинделя, после чего растачивают остальную часть от­верстия резцовой головкой, расположенной на оправке. Прота­чивание серповидных канавок в большом отверстии ведут с при­менением специального люнета с двумя отверстиями, межцентровое расстояние которых зависит от глубины канавок. Люнет устанавливают в большое отверстие и расклинивают.

Длительность цикла обработки сложных станин иногда со­ставляет 30...60 сут, поэтому его сокращение является актуаль­ной задачей. Можно предложить следующие пути ее решения:

обработка крупных станин одновременно на нескольких станках;

обработка станин на поворотных столах большой грузоподъ­емности;

применение специальных установочных стендов;

организация специализированных участков по изготовлению станин;

применение вместо универсальных агрегатных, специальных и специализированных станков, а также станков с ЧПУ;

отработка конструкции детали на технологичность.