ОБРАБОТКА НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ

Токарная обработка (точение) – наиболее распространенный метод изготовления деталей типа тел вращения (валов, дисков, осей, пальцев, цапф, фланцев, колец, втулок, гаек, муфт и др.) на токарных станках. При точении снятие стружки с поверхности вращающейся заготовки осуществляется режущим инструментом – резцом, основным элементом которого является клин, заостренный под углом b.

Вращательное движение заготовки называется главным движением резания, а поступательное движение режущего инструмента – движением подачи. Различают также вспомогательное движение, которое не имеет непосредственного отношения к процессу резания, но обеспечивают транспортирование и закрепление заготовки на станке, его включение и изменение частоты вращения заготовки или скорости поступательного движения инструмента и др.

Для обработки заготовки необходимо установить наиболее рациональные режимы резания, т.е. скорость резания, подачу и глубину резания.

Скоростью резания V (м/с или м/мин) называют путь режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой заготовки в направлении главного движения за единицу времени.

Подачей S (мм/об) называют путь, пройденный режущей кромкой инструмента относительно вращающейся заготовки в направлении движения подачи за один оборот заготовки. Подача может быть продольной, если инструмент перемещается параллельно оси вращения заготовки, и поперечной, если инструмент перемещается перпендикулярно этой оси.

Глубина резания t (мм) определяется толщиной снимаемого слоя металла, измеренной по перпендикуляру к обработанной поверхности детали, за один рабочий ход инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

У обрабатываемой резанием заготовки различают обрабатываемую поверхность, с которой снимают стружку; обработанную поверхность, полученную после снятия стружки, и поверхность резания, которая образуется режущим инструментом и является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Токарные станки являются наиболее многочисленной группой металлорежущих станков. На них можно обрабатывать наружные, внутренние и торцовые поверхности тел вращения (цилиндрических, конических, сферических и фасонных).

Наибольшее распространение ввиду своих исключительно широких технологических возможностей получили токарно-винторезные станки, отнесенные по классификации ЭНИМС к шестому типу и имеющие в своем обозначении цифру 6 (например 1К62, 1М63, 16К20 и др.). В отличие от токарных станков токарно-винторезные позволяют обрабатывать винтовые поверхности, так как в них вращение заготовки кинематически связано с поступательным перемещением инструмента. В современных токарно-винторезных станках эта связь осуществляется либо посредством кинематических пар, либо электронной системой управления приводами.

Все узлы токарно-винторезного станка (рис.2.16) смонтированы на станине коробчатой формы. На станине находятся продольные направляющие. Слева к станине крепится шпиндельная бабка, в которой размещен механизм коробки скоростей. Коробка скоростей в большинстве случаев представляет собой многоскоростной зубчатый редуктор с выходным валом – шпинделем. Коробка скоростей позволяет устанавливать различное число оборотов заготовки и тем самым регулировать скорость резания.

С правой стороны на станине находится задняя бабка, в коническое отверстие пиноли которой могут устанавливаться концевые инструменты (сверла, развертки и др.) и вспомогательная оснастка (центры). Шпиндель и отверстие пиноли расположены на общей оси, называемой линией центров. Высота оси центров над станиной связана с основной технологической характеристикой токарного станка – наибольшим диаметром заготовки, устанавливаемой над станиной. Для станка 1К62 этот диаметр равен 400 мм и в его обозначении характеризуется числом 2 (200 мм – высота центров).

С левой стороны на боковой поверхности станины закреплена коробка подач, представляющая собой многоскоростную зубчатую передачу, которая получает вращение непосредственно от шпинделя и передает его двум своим выходным элементам: ходовому валу или ходовому винту. Ходовой винт имеется только у токарно-винторезных станков и используется для нарезания резьбы.

Между шпиндельной и задней бабками по основным направляющим станины перемещается суппорт, на котором имеются направляющие для поперечного перемещения режущего инструмента (резцов). На многих токарных станках помимо основного имеется еще и верхний суппорт, установочный поворот которого вокруг вертикальной оси позволяет производить обработку конических поверхностей. На суппорте установлен поворотный резцедержатель, в который может одновременно устанавливаться до четырех резцов.

Р и с. 2.16 Основные узлы токарно-винторезного станка

При нарезании резьбы режущий инструмент совершает движение за счет ходового винта и гайки, закрепленной в фартуке суппорта. При всех других видах обработки движение на суппорт передается по ходовому валу через механизм фартука на реечную шестерню, которая, зацепляясь с закрепленной на станине рейкой, перемещается вместе с суппортом в продольном направлении. В станке предусмотрена блокировка, исключающая одновременное включение ходового винта и ходового вала, а также поперечного и продольного движений подачи. Механизмы суппорта сообщают инструменту, закрепленному в резцедержателе, продольное и поперечное движения подачи (ручной – от маховичков, механической – от коробки подач и ускоренной от отдельного электродвигателя). Все салазки суппорта имеют направляющие типа «ласточкин хвост», в которых предусмотрен механизм для устранения зазоров.

Обработке на токарно-винторезном станке предшествуют установка соответствующими рукоятками частоты вращения шпинделя и подачи; настройка гитары сменных колес для нарезания точных резьб; установка и закрепление режущих инструментов, приспособлений и заготовок; изменение положения узлов суппорта и задней бабки при обработке конических поверхностей и т.п.

Закрепление заготовок с отношением длины к диаметру L/D < 4 производится в трехкулачковых самоцентрирующих патронах, установленных на шпинделе станка. Несимметричные относительно оси вращения заготовки закрепляют в четырехкулачковых патронах с независимым радиальным перемещением кулачков или на планшайбах с угольниками и прихватами.

Закрепление заготовок с L/D > 4 в патронах производится с одновременной поддержкой центром задней бабки. В зависимости от условий обработки используют жесткие, жесткие срезанные и вращающиеся центры. Заготовки с L/D > 4 могут устанавливаться на центрах с передачей крутящего момента от шпинделя через поводковый самозажимной патрон или поводковый центр.

Для снижения деформации при обработке маложестких заготовок (L/D > 8) используют поддерживающие люнеты. Люнеты бывают двух типов – подвижный, устанавливаемый на суппорте, и неподвижный, закрепленный на станине. Обработка заготовок колец, втулок и стаканов с базированием по внутреннему отверстию производится при их установке и закреплении на жестких или разжимных оправках, устанавливаемых на центрах или шпинделе.

Обработка конических поверхностей на токарно-винторезных станках производится с изменением положения узлов станка или изменением кинематических связей между ними. Так, при обработке точных конических поверхностей верхний суппорт поворачивается вокруг вертикальной оси на a уклона конуса. Движение подачи вдоль образующей конуса сообщается салазкам верхнего суппорта.

Обработку длинных конических поверхностей с малыми углами конуса a для деталей, установленных в центрах, выполняют путем смещения корпуса задней бабки на расстояние Н в поперечном направлении. Смещение Н рассчитывают по формуле Н = L sin a, где L – расстояние между центрами. Обработка длинных конических поверхностей с точным углом конуса (a £ 18°) возможна только с использованием конусной линейки, закрепленной на станине станка.

На токарных станках с ЧПУ обработка конических поверхностей производится сочетанием продольного и поперечного движений подачи, задаваемых программой.

2.2.3. Работы, выполняемые на токарных станках, и режущий инструмент

На токарных станках можно производить обтачивание и растачивание цилиндрических, конических, шаровых и профильных поверхностей, подрезание торцов, вытачивание канавок, нарезание наружных и внутренних резьб, накатывание рифлений, сверление, зенкерование, развертывание отверстий и другие виды токарных работ.

Точение осуществляют резцами различных типов. Сверление и отделка отверстий производится сверлами, зенкерами, развертками.

Заготовку с помощью приспособления крепят в шпинделе станка, и она вращается, а резец, закрепленный в резцедержателе суппорта, совершает продольное или поперечное поступательное движение. Инструмент для получения центровых отверстий (сверла) устанавливают в пиноле задней бабки станка или крепят в резцедержателе в специальных оправках.

Токарные резцы классифицируют по материалу режущей части, характеру операций, форме лезвия, направлению движения, конструкции. По материалу режущей части различают стальные (с лезвиями из углеродистой, легированной или быстрорежущей стали), твердосплавные, керамические, алмазные, эльборовые резцы. Резцы из углеродистой и легированной стали в настоящее время практически не применяют.

В зависимости от характера выполняемых операций резцы бывают черновые и чистовые. По форме и расположению лезвия относительно стержня резцы подразделяют на прямые, отогнутые, изогнутые и оттянутые. Лезвие может располагаться симметрично по отношению к оси державки резца или быть смещено вправо или влево.

По направлению движения подачи резцы бывают правые и левые. У правых резцов рабочее движение справа налево (от задней бабки к передней), а у левых - слева направо.

По назначению токарные резцы разделяют на проходные, расточные, подрезные, отрезные, фасонные, резьбовые и канавочные.

Для обработки наружных цилиндрических поверхностей применяются проходные прямые (рис.2.17) и проходные отогнутые резцы (рис.2.18). Для прямых проходных резцов обычно главный угол в плане j = 45...60^о, а вспомогательный угол в плане j’ = 10...15^о. У проходных отогнутых резцов углы в плане j = j’ = 45^о. Проходные отогнутые резцы можно применять как для наружного точения с продольной подачей, так и для подрезки торцов с поперечной подачей. Ими можно точить фаски с углом 45^о.

Для одновременной обработки цилиндрической поверхности и торцовой плоскости применяют проходные упорные резцы (рис.2.19). Резец работает с продольным движением подачи. Главный угол в плане j = 90^о. Проходными упорными резцами обычно обрабатывают нежесткие валы, так как при их использовании радиальная составляющая силы резания равна нулю, что снижает деформацию заготовки.

Подрезные резцы (рис.2.20) применяют для подрезания торцов заготовок. Они работают с поперечным движением подачи инструмента по направлению к центру или от центра заготовки.

При установке режущего инструмента в пиноле задней бабки на токарных станках можно производить сверление отверстий, ось которых совпадает с осью вращения заготовки. При этом режущий инструмент остается неподвижен, а заготовка вращается. Для зацентровки и сверления центровых отверстий применяются центровочные сверла (рис.2.21, а) сквозные и глухие отверстия сверлят спиральными сверлами (рис.2.21, б).

Если требуется получить отверстие большего диаметра или сделать канавки и выточки, то выполняют растачивание расточными резцами. Расточные резцы бывают проходные – для сквозного растачивания (рис.2.22, а) и упорными – для глухого растачивания (рис.2.22, б). Резцы различаются формой лезвия. У проходных расточных резцов угол в плане j = 45...60^о, а у упорных угол j несколько больше 90^о. Крепежная часть расточных резцов имеет конусную форму с диаметром, увеличивающимся от лезвия к зажимной части, которую делают квадратной или прямоугольной. Расточные резцы работают при больших вылетах из резцедержателя, что не позволяет стержневому резцу снимать стружку с большой площадью поперечного сечения. При растачивании глубоких отверстий применяют расточные резцы, закрепленные в специальных оправках.

Отрезные резцы применяют для разрезания заготовок на части, отрезание обработанной заготовки, для протачивания канавок. Отрезные резцы работают с поперечным движением подачи (рис.2.23). Отрезной резец имеет главную режущую кромку, расположенную под углом j = 90^о, и две вспомогательные с углами j‘= 1...2^о. Для уменьшения трения в процессе резания вспомогательные задние поверхности затачивают под углом j ‘= 1^о30’. У стандартных отрезных резцов ширина режущей кромки а = 3... 10 мм выбирается в зависимости от диаметра заготовки. При отрезании детали резцом с прямой главной режущей кромкой (j = 90^о) на отрезанной заготовке остается шейка, поэтому приходится дополнительно подрезать торец заготовки. Для исключения этой операции применяют отрезные резцы с наклонной режущей кромкой (см. рис. 2.23).

Фасонные поверхности на токарно-винторезных станках, как правило, обрабатывают стержневыми резцами, которые закрепляют в резцедержателе станка.

Резьбовые резцы (рис.2.24) служат для нарезания наружной и внутренней резьбы любого профиля: прямоугольного, треугольного, трапецеидального. Форма режущих лезвий резьбовых резцов соответствует профилю и размерам поперечного сечения нарезаемых резьб. Резьбовые резцы бывают однониточными и многониточными. Последние называются гребенками. Нарезание резьбы однониточным резцом по сравнению с другими методами (кроме резьбошлифования) обеспечивает наивысшую точность по шагу и профилю.

По конструкции токарные резцы различают цельные, изготовленные из одной заготовки; составные (с неразъемным соединением его частей); с припаянными пластинами; с механическим креплением пластин; сборные (с механическим креплением отдельных вставок, на которых механически закреплены режущие пластины).

Цельными изготовляют быстрорежущие резцы небольших размеров, их применяют в точном машиностроении и приборостроении. Цельный инструмент является лучшим с точки зрения прочности, жесткости и теплостойкости, однако в целях экономии дорогостоящего инструментального материала лезвия средних и крупных резцов изготовляют из инструментального материала, а крепежную часть – из конструкционных сталей.

2.2.4. Обработка заготовок на токарно-револьверных станках

Обработка сложных деталей требует применения большого числа режущего инструмента. При обработке таких деталей на токарно-винторезном станке затрачивается значительное время на смену инструмента, так как одновременно на станке можно установить только четыре резца (в резцедержателе) и один инструмент для обработки отверстия (в пиноли задней бабки). Очевидно, что для сокращения потерь времени на смену инструмента необходимо на станке иметь устройство, которое позволило бы закреплять сразу большое число инструментов. Таким устройством является револьверная головка токарно-револьверного станка.

Токарно-револьверный станок (рис. 2.25) состоит из станины 1, передней бабки 4 с коробкой скоростей 3, коробки подач 2, поперечного суппорта 5, револьверного суппорта 7 с револьверной головкой 6, барабана 8 задних упоров и барабана 9 передних упоров. Во время наладки на станке заранее устанавливают все необходимые для обработки заготовки инструменты в резцедержателе поперечного суппорта и гнездах револьверной головки. В процессе обработки инструменты вводят в работу последовательно (один за другим) или параллельно (одновременно несколько).

Параллельная работа инструментов — многоинструментная обработка — сокращает основное время обработки, так как одновременно обрабатывается несколько поверхностей заготовки. Предварительная наладка станка сокращает вспомогательное время. И то и другое повышает производительность работы станков, которые используют при изготовлении партии одинаковых деталей. Производительность повышается также и потому, что заготовку обрабатывают по налаженным на станке упорам (барабаны 8 и 9 на рис. 2.25). Это позволяет оператору автоматически выдерживать диаметры и длины обрабатываемых поверхностей заготовки.

На прутковых револьверных станках детали изготовляют из прутков (круглого, квадратного, шестигранного и других поперечных сечений). Пруток-заготовку пропускают сквозь полый шпиндель станка и зажимают в цанговом патроне. После изготовления очередную деталь отрезают от прутка. На патронных револьверных станках обрабатывают штучные заготовки: отливки, поковки и так далее, закрепляемые в трехкулачковых патронах.

Р и с. 2.25 Общий вид токарно-револьверного станка

По конструкции револьверной головки различают станки с многогранной револьверной головкой, вращающейся относительно вертикальной оси; станки с круглой головкой, вращающейся относительно горизонтальной оси; станки с наклонной осью револьверной головки, вращающейся относительно наклонной оси.

Револьверные станки с многогранной головкой (см. рис. 2.25) имеют, кроме револьверной головки, один или два (передний и задний) поперечных суппорта. Все инструменты, работающие с продольной подачей (проходные и расточные резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики и т. д.), закрепляют в револьверной головке; все инструменты, работающие с поперечной подачей (отрезные, подрезные, фасонные, галтельные, прорезные и другие резцы), — в резцедержателях поперечных суппортов.

Револьверные станки с круглой головкой поперечных суппортов не имеют. Все инструменты закрепляют в гнездах револьверной головки. Поперечная подача инструментов заменяется на этих станках круговой подачей револьверной головки за счет ее медленного вращения относительно горизонтальной оси.

На токарно-револьверных станках обрабатывают детали типа штуцеров, ступенчатых валиков, фланцев, колец, гаек, болтов и т. д. На станках обтачивают наружные цилиндрические поверхности, подрезают торцы, сверлят, зенкеруют, зенкуют и развертывают отверстия, растачивают внутренние цилиндрические поверхности, обтачивают фасонные поверхности, протачивают канавки, фаски, галтели, накатывают рифления, нарезают наружные (платками) и внутренние (метчиками) резьбы. Если станок имеет ходовой винт, можно нарезать резьбы резцами. Конические поверхности обтачивают широкими резцами или с помощью специальных копировальных приспособлений.

Р и с. 2.26 Схемы обработки поверхностей заготовки на токарно-револьверном станке:

1 — подача прутка до упора; 2 — подрезание правого торца; 3 — обтачивание двух цилиндрических поверхностей, снятие фаски и сверление отверстия; 4 — зенкерование отверстия и протачивание кольцевой канавки; 5 — зенкование; 6 — нарезание резьбы; 7 — отрезание детали

На рис.2.26 показана наладка револьверного станка на изготовление резьбовой пробки. Обработку всех поверхностей выполняют за семь переходов.

Поверхности заготовки в позициях 2, 4 (протачивание кольцевой канавки) и 7 обрабатывают с подачей поперечного суппорта, а в позициях 3 (обтачивание), 4 (зенкерование отверстия), 5 и 6 — с продольной подачей револьверной головки.

2.2.4. Нормирование обработки на токарных станках

Для определения трудоемкости изготовления деталей и начисления заработной платы рабочим (токарям) рассчитывают основное время обработки деталей на станках.

Норма времени на выполнение какой-либо токарной операции напрямую зависит от режимов обработки. Как известно, под режимами обработки понимаются глубина резания t, подача s, скорость V, количество проходов i. Технологическое время определяется по общей формуле

Здесь, L – полный путь перемещения резца относительно обрабатываемой поверхности; L=l+l₁+l₂, где l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l₁ – величина врезания инструмента, мм; l₂ – величина перебега инструмента в направлении подачи, мм; S _м – путь инструмента, пройденный в направлении подачи за одну минуту, мм.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: