Обработка заготовок на токарно

Тонкости процесса точения

Отдельно следует акцентировать внимание на точении фасонных деталей, когда параллельно воздействует поперечная и продольная подача, осуществляемая станочником вручную. К такому способу мехобработки прибегают, если нужно изготовить малую партию деталей или обрабатываемая поверхность имеет малые размеры

Что касается первого случая, то изготавливать обычный фасонный резец невыгодно с экономической точки зрения, а для реализации второго варианта может понадобиться инструмент с нестандартными габаритами, который вызывает сложности в эксплуатации (например, образование вибраций).

Чтобы снять требуемый слой металла с заготовки используется либо чистовой, либо проходной резец. Продольные салазки смещаются в левую сторону, а поперечные — в правую сторону и назад. Если необходимо обработать поверхность, характеризующуюся малыми габаритами, то продольная подача реализуется за счет суппорта, который устанавливается таким образом, что его направляющие оказываются параллельными центровой линии оборудования. Поперечная подача в этом случае осуществляется поперечными салазками суппорта. Вершина инструмента, независимо от способа обработки, перемещается по кривой.

Обрабатывать детали с фасонными поверхностями — достаточно сложная задача, требующая от станочника определенных умений и опыта. Высококвалифицированные токари предпочитают использовать автоматическую продольную подачу, параллельно осуществляя поперечную подачу вручную. Полностью автоматизировать эти процессы можно при помощи специальных копировальных приспособлений. Их использование особенно актуально при обработке больших партий деталей. Перейти к списку статей >>

Контроль фасонной поверхности

Контроль качества обработки поверхности производится при помощи шаблона или специального протектора посредством наложения профиля обработанной детали в увеличенном масштабе на чертеж. Выбор метода контроля зависит от масштаба производственных работ, необходимой точности обработки и выбора конструктивной базы. Выделяют следующие методы контроля точности обработки:

1. Универсально-координатный. Он подразумевает численную диагностику местоположения отдельных зон фасонной поверхности относительно технологической базы. Расчет осуществляется в прямоугольной и полярной системы координат при помощи измерительных стержней, устанавливаемых на базовые точки поверхности. Универсально-координатный метод относится к контактным способам контроля затачивания. Наличие погрешностей во время расчетов зависит от формы наконечников стержня.
2. Метод сравнения с образцом. Он заключается в сопоставлении значении профилей обработанной поверхности и шаблонной заготовки. Номинальные значения эталонных деталей прописаны в технологических картах. Во время измерений используются номинальные и предельные калибры с шаблонными значениями профиля. Они накладываются на поверхность изделия. Эта технология используется для контроля грубых фасонных поверхностей с большой величиной погрешности (от 0,2 мм).

Более точные результаты измерения точности заточки деталей можно получить при использовании оптических устройств. В этом случае производится фиксация базовых точек обработанного изделия при помощи наведения на них сетки оптического прицела.

Определяющие способ установки станка факторы

Правильный монтаж станков определяет качественные показатели их работы. При этом следует определиться с подходящим фундаментом.

Укрепление пола под установку станка

Фундаменты под станочное оборудование делятся на две группы:

• первую (I) составляют основания, являющиеся только опорой (обычный пол);
• ко второй (II) относятся отдельные фундаменты, жестко связанные со станком.

Статья по теме: Как правильно определить расстояние между сваями

Любое основание предназначено для распределения нагрузки от станка, определяющейся его массой и силами, возникающими при его работе. Фундамент должен обеспечивать надежное, устойчивое положение оборудованию.

Выбор способа установки оборудования (на отдельное основание либо непосредственно на существующий пол) определяется следующими факторами:

• весом станка (статической нагрузкой);
• необходимой точностью обработки деталей;
• величиной динамических нагрузок;
• рабочим режимом оборудования;
• несущими характеристиками перекрытия либо пола, а также свойствами располагающегося под ним грунта;
• жесткостью станины любого станка.

В таблице далее представлено станочное оборудование, разбитое по разным критериям, с привязкой к фундаментной группе.

Критерии разделения	Группы (разновидности) станков	Оптимальная фундаментная группа
1	Уровень точности обработки деталей
с нормальной точностью	I
обдирочные	I
прецизионные	II
2	Характер действующей нагрузки
только со статическими усилиями (характерны, главным образом, для агрегатов с основным вращательным типом движения рабочих частей)	I
с динамическими нагрузками (оборудование с возвратно-поступательным движением: строгальное, зубодолбежное и прочее)	II
3	Вес
легкие (до 2000 кг)	I
средние (2-10 т)	I
тяжелые (более 10 т)	II
4	Расположение приводного механизма
со встроенным размещением двигателей	I
с отдельно расположенными приводами	I
5	Степень жесткости станины
с жесткой станиной	I
с относительно нежесткой	II
6	Устойчивость
с малым основанием (отдельные модели изделий)	II
с нормальной площадью опоры	I

Независимо от того, будет станок устанавливаться на пол или специальный фундамент, должны быть обеспечены при монтаже его вертикальность и горизонтальность.

Важные факторы подбора

Выбор фасонных резцов устанавливается тремя главными критериями:

• Передний угол формируют на основе целевых материалов. Во многих случаях он составляет 0-25°. Причем величина угла должна быть напрямую связана с твердостью.
• Задний угол зависит от типа и формы резца. Его величина имеет обратную зависимость от прочности кромки резки. Стало быть, фасонные инструменты с большим задним углом не подойдут для обработки толстых заготовок. Для круглых моделей для безопасности его величину не делают более 10-15°. Для других видов фасонных резцов он составляет до 30°.
• Материалы в большинстве случаев подбирают твердосплавные самой большой плотности. Это вызвано большой температурой кромок при одновременном взаимном действии с несколькими точками ввиду большого сопротивления.

Шлифование — фасонная поверхность

Шлифование фасонных поверхностей производится фасонными шлифовальными кругами, а также при помощи копиров, по которым перемещаются обрабатываемые детали или шлифовальный круг.
 

Шлифование фасонных поверхностей является наиболее сложным видом работ. Поверхность, отличающуюся по геометрической форме от цилиндрической, конической и плоской, называют фасонной.
 

Шлифование фасонных поверхностей.

Шлифование фасонных поверхностей возможно также с помощью абразивных лент.
 

Шлифование фасонных поверхностей производится в большинстве случаев фасонными шлифовальными кругами: поверхностей вращения — на кругло — и бесцентрово-шлифовальных станках, а прямолинейных — на плоскошлифовальных с продольным движением стола.
 

Шлифовальные головки применяют для шлифования фасонных поверхностей штампов, металлических сварных соединений и других деталей. Форма ГЦ применяется также для внутреннего шлифования.
 

От чего зависит точность шлифования фасонных поверхностей каждого из трех способов.
 

Такая схема используется при шлифовании фасонных поверхностей и кольцевых канавок. В этом случае шлифовальный круг заправляют в соответствии с формой поверхности или канавки.
 

Схемы шлифования с радиальной подачей ( врезное шлифование.

Врезное шлифование широко применяют для шлифования фасонных поверхностей деталей профилированным шлифовальным кругом.
 

В случае строгания, фрезерования и шлифования фасонных поверхностей отклонение траектории движения инструмента, как правило, всегда приводит к искажению формы и размеров обрабатываемого изделия.
 

На рис. 58, б показано шлифование фасонной поверхности на круглошлифовальном станке методом врезания фасонным ( профилированным) кругом. На практике чаще всего применяют этот способ шлифования. Точность обработанных поверхностей зависит прежде всего от точности профилирования ( правки) шлифовального круга.
 

Приспособление для обработки по накладным копирам.

На рис. 14, а показана схема шлифования фасонной поверхности на профильно-шлифовальном станке с горизонтальным шпинделем. Равномерно поворачивая приспособление вокруг оси и прижимая копир к линейке, которая выполняет функцию ролика, на заготовке будет получен контур, аналогичный контуру копира. По этой схеме можно шлифовать наружные плоские фасонные контуры, не имеющие вогнутых участков.
 

Шлифование абразивными лентами является производи, тельным процессом обработки, особенно при шлифовании фасонных поверхностей.
 

Технические условия на изготовление фундамента.

Для станков нормальной точности: Несущая способность грунта 5кг/м2. При необходимости фундамент нагрузить дополнительной нагрузкой (бетонными блоками, блюмсами и т.п.), превышающей массу станка в 3-4 раза и ежедневно до окончания усадки проверять нивелиром высотные отметки по реперу, не связанному с фундаментом.

Статья по теме: Телескопическая опалубка перекрытий

Для станков повышенной точности: Фундамент должен выполняться со свободными боковыми гранями и применяться тяжелый бетон проектных марок по прочности на сжатие 150-200 кг/см2. Для заливки фундамента применять бетонную смесь с объёмным соотношением цемент-песок- щебень 1:1:3 (марка бетона не ниже М250). Глубина фундамента Н > 0,6 √F, где F — площадь фундамента. Фундамент армируется единой решёткой по длине, ширине и высоте с величиной ячейки 200 мм. Диаметр арматуры зависит от величины фундамента и может быть от 12 мм до 20 мм.

Прочность бетона фундамента. Монтаж станка может быть допущен при достижении бетоном прочности на сжатие не ниже 50% проектной (примерно соответствует семидневному бетону). К моменту пуска станка прочность бетона должна быть не ниже 70% проектной (примерно соответствует 15 дневному бетону). Срок полного твердения бетона – 28 дней. Качество бетона контролируют по прочности контрольных кубиков 200х200х200 мм. Прочность бетона в готовом фундаменте может быть грубо оценена по звуку и ударам.

Скорость резания

Расчёт скорости резания при точении и растачивании

Скорость главного движения резания (скорость резания) — это скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в направлении главного движения резания.

Скорость резания рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки. Величина скорости резания определяется из условия сохранения периода стойкости режущего инструмента.

При продольном и поперечном точении, при растачивании скорость резания, м/мин, рассчитывают по формуле

, (1)

Cv; xv; yv; mv — эмпирические коэффициент и показатели степени, приведённые в табл.14 для «стандартных» условий обработки.

Под «стандартными» условиями понимают:

обработка стали 45, с s в = 750 МПа, без корки, режущим инструментом из твёрдого сплава Т15К6 и т.д.

— период стойкости режущего инструмента, мин;

— глубина резания, мм;

— подача, мм/об .

Реальные условия обработки зачастую существенно отличаются от «стандартных«. Поэтому, для получения значения скорости резания в реальных условиях, вводится поправочный коэффициент kv, учитывающий их отличие от «стандартных«.

(2)

— коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала (табл.7- 10);

— коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (табл.11);

— коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (табл. 12).

Скорость резания при отрезании, прорезании пазов и фасонном точении определяется по формуле

(3)

Определённая по формулам (1) и (3) скорость резания является расчетной и носит рекомендательный характер.

По расчётной скорости резания определяется требуемая частота вращения шпинделя станка, мин -1

, (4)

— диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

По паспортным данным станка подбирается nст , ближайшее к расчётному, меньшее , паспортное значение частоты вращения шпинделя или (при выполнении лабораторных работ) ближайшее меньшее целое число, и определяется фактическая скорость резания, м/мин

(5)

Во всех дальнейших расчётах участвуют значения фактической скорости резания (Vф) и паспортное значение частоты вращения шпинделя станка(nст) .

Методы обработки фасонных поверхностей на специальных станках

Все поверхности считаются фасонными, если они формируются за счет криволинейной и комбинацией прямолинейных образующих. Фасонные поверхности располагаются под определенными углами к оси детали.

Фасонные поверхности получаются посредством применения токарных станков.

Это осуществляется за счет:

• ручного или автоматического поперечного или продольного движения подачи резца по отношению к заготовке с подгонкой профиля обрабатываемой поверхности по шаблону;
• фасонных резцов;
• специальных агрегатов и копирного оборудования, что позволяет обработать поверхность заданного профиля;
• сочетания вышеупомянутых методов.

Самым несложным и вполне эффективным методом становится обработка по копиру. Данный агрегат имеет специальный элемент, который точно повторяет деталь. Он закрепляется в пиноле задней бабки.

Также агрегат оснащается щупом. Щуп в свою очередь фиксируется в суппорте и своим концом касается копира.

Когда осуществляется обработка фасонных поверхностей таким методом, то необходимо совместить вручную подачу продольного и поперечного типа.

При этом следует поддерживать щуп с копиром в соприкосновении. Также вершина первой детали обязательно должна располагаться на линии центров.

Классификация резцов для токарной обработки

Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:

• цельный инструмент, полностью изготовленный из легированной стали. Существуют также резцы, которые изготавливаются целиком из инструментальной стали, но используются они крайне редко;
• резцы, на рабочую часть которых напаивается пластина, выполненная из твердого сплава. Инструменты данного типа получили наибольшее распространение;
• резцы со сьемными твердосплавными пластинами, которые крепятся к их рабочей головке при помощи специальных винтов или прижимов. Используются резцы данного типа значительно реже по сравнению с инструментами других катего.

Обработка цилиндрических поверхностей

относится к числу самых простых операций по выбору типа инструмента, расчету режимов резания и программированию обработки. Точение — это комбинация двух движений — вращения заготовки и перемещения инструмента. В случае обработки цилиндрических поверхностей подача инструмента производится вдоль оси вращающейся заготовки, таким образом производится съем припуска металла, то есть обработка диаметра заготовки. Разновидностью наружного точения являются обработка ступенчатых валов с помощью проходных упорных и подрезных резцов.

На станках с ЧПУ оптимизация процесса точения происходит в направлении повышения скорости и возможности проведения обработки несколькими инструментами за один установ, что позволяет в одном цикле производить как черновую, так и чистовую обработку

Также важно повышение контроля процесса точения, что в конечном итоге сказывается на качестве обрабатываемых деталей и надежности всей работы

При токарной обработке цилиндрических поверхностей на станках с ЧПУ высокая точность точения достигается благодаря жесткости системы, современному режущему инструменту и различным системам контроля процесса обработки.

Для обеспечения жесткости системы станок-инструмент-деталь применяют следующие способы крепления заготовки:

1. при обработке в патроне — уменьшение вылета заготовки (современные токарные станки имеют увеличенное отверстие в шпинделе)

2. при обработке длинных и тяжелых деталей — фиксация в центрах передней и задней бабки. В пиноль, как правило, вставляют вращающийся центр и им поджимают заготовку. Поводковая планшайба передает крутящий момент от шпинделя токарного станка изделию.

2.Закрепление деталей со сравнительно небольшой длиной в трех- или четырехкулачковом токарных патронах. Длинные заготовки также могут закрепляться в патроне шпинделя, а их консольная часть при резании поддерживается люнетом. Люнет устанавливается на направляющие станины или суппорт.

3.Применяют комбинированное (1 и 2) закрепление обрабатываемых изделий.

4. К технологическим приемам часто относят возможности управления шпинделем станка на околорезонансных частотах (управляемый колебательный разгон-торможении шпинделя).

Эффективное выполнение различных токарных операций требует применения специально разработанного инструмента. Подробно о токарном инструменте рассказано в статье:

К наиболее известным и распространенным системам контроля процесса обработки можно отнести станочные датчики контроля режущей кромки инструмента. Учет времени резания каждым инструментом и автоматическая смена на резервный инструмент.

Фрезерное дело

§ 22. Общие сведения о фасонных поверхностях

Поверхностью вращения называется поверхность, которая получается от вращения какой-нибудь линии АВ, называемой образующей, вокруг неподвижной прямой ОО₁, называемой осью вращения. При этом любая точка М образующей А В остается на постоянном расстоянии от оси ОО₁ и, следовательно, сделав полный оборот вокруг нее, возвращается в свое первоначальное положение, т. е. описывает окружность с радиусом MN и с центром в точке N (рис. 94, а).

Рис. 94. Классификация фасонных поверхностей

Цилиндрической поверхностью называется поверхность, создаваемая движением некоторой прямой (образующей), перемещающейся в пространстве параллельно данной прямой и пересекающей при этом некоторую кривую (направляющую) (рис. 94, б).

Конической поверхностью называется поверхность, производимая движением прямой (образующей), перемещающейся в пространстве так, что она постоянно проходит через неподвижную точку S (вершину) и пересекает данную линию (направляющую). Если направляющей будет окружность, то полученная таким образом коническая поверхность является конической поверхностью вращения (рис. 94, в).

Классификация поверхностей. В технике находят широкое применение детали с фасонными поверхностями.

Все многообразие фасонных поверхностей можно разделить наследующие типы:

1. Фасонные поверхности вращения (см. рис. 94, а, б, в).
2. Фасонные поверхности замкнутого криволинейного контура с прямолинейной образующей (рис. 94, г). Эти поверхности являются цилиндрическими поверхностями, ограниченными двумя плоскостями (основаниями). От цилиндрических поверхностей тел вращения они отличаются тем, что направляющей таких поверхностей является замкнутая кривая, а не окружность. Эти поверхности в большинстве случаев представляют собой плоские кулачки.
3. Фасонные поверхности незамкнутого контура с криволинейной направляющей или, наоборот, с прямолинейной образующей и криволинейной направляющей (рис. 94, д), например, зуб фасонной фрезы, фасонные пазы и др.
4. Пространственно-сложные фасонные поверхности. К этой группе фасонных поверхностей относятся все остальные фасонные поверхности, не вошедшие в предыдущие группы, например, поверхности лопаток турбин, кузовов автомобилей, пресс-форм и т. д. (рис. 94, е).

Поверхности зубьев зубчатых колес и шлицев, поверхности винтовых канавок и резьб также относятся к фасонным поверхностям. Они находят широкое применение в машиностроении и для их обработки применяют, как правило, специальные (реже универсальные) станки и режущие инструменты.

Обработка зубчатых колес и винтовых канавок рассматривается в гл. VIII

Метод обработки фасонных поверхностей зависит от конфигурации, размеров, требуемой точности, материала заготовки, количества обрабатываемых деталей и других условий.

В большинстве случаев такие детали обрабатывают на универсальных фрезерных станках, копировально-фрезерных станках и на фрезерных станках с программным управлением.

Виды фасонных резцов и их основные характеристики

Фасонный резец, по сути, является инструментом, чья режущая кромка в точности повторяет профиль обрабатываемой поверхности, то есть она имеет криволинейную либо ступенчатую форму. Основные виды подобных резцов представлены на рисунке 1. Это инструменты, которые предназначены для изготовления фасонных деталей.

Рисунок 1. Основные типы фасонных резцов

На представленном изображении под буквой «а» представлен стержневой резец, используемый для получения вогнутой поверхности. Его преимущества сводятся к простоте конструкции и дешевизны производства. Что касается недостатков, то наиболее значимым является быстрый износ инструмента. После определенного числа переточек (выполняется по передней поверхности, чтобы можно было сохранить профиль) пластинка истирается, за счет чего высота по центру, определяемая при закреплении инструмента, становится недопустимо маленькой. Из этого следует, что дальнейшую обработку такой резец производить не может. По этой причине стержневые резцы чаще всего применяются на производствах, которые не отличаются массовым характером.

Под буквой «б» на этом же рисунке представлен призматический резец. Его передняя поверхность представляет собой торцевую часть бруска, использованного при производстве данного инструмента. При этом задний угол образуется за счет наклонного расположения резца 1 в державке 3. Для такого соединения оба этих элемента оснащаются специальными пазами, выполненными в форме ласточкиного хвоста. Более того, державка несколько надрезана, поэтому она сжимается все сильнее с затягиванием винта 2, за счет чего гарантируется надежная фиксация резца. Главные «минусы» этого типа фасонного резца связаны со сложностями его производства.

С дисковым фасонным резцом также можно ознакомиться, глядя на рисунок 1 (он расположен под буквой «в»). На изображении показано, что передняя поверхность инструмента находится несколько ниже, чем ось. Эта величина обозначается h и составляет десятую часть диаметра резца. За счет такого расположения образуется требуемый задний угол и в большинстве случаев он равен 12°, а передний угол — 0°. Такое исполнение не доставляет трудностей при изготовлении инструмента. К тому же, оно предотвращает затягивание резца в заготовку и благодаря этому полученная поверхность характеризуется отменным качеством. Ширина дискового резца, как правило, не превышает 40 мм, хотя в некоторых ситуациях она достигает 100 мм.

Особенности обработки фасонных, резьбовых, торцевых, шлицевых поверхностей

При изготовлении изделий из металла, поверхность материала подвергается обработке.

Это позволяет добиться заданных параметров:

• размеры и масса изделия;
• конфигурация детали;
• класс чистоты обработки;
• отделение детали от заготовки.

В зависимости от особенностей формы и типа материала используют следующие технологические решения:

• резка;
• полировка и шлифовка;
• штамповка;
• фрезеровка;
• сварка и сверловка.

Каждый тип операций предусматривает применение профильного оборудования и инструментов.

Обработка фасонных поверхностей

Это тип поверхностей, который отличается от простых геометрических форм – прямоугольника, цилиндра или конуса. Сюда относятся резьбовые, шлицевые, торцевые и другие поверхности с замкнутым и незамкнутым контуром.

Обработка фасонных поверхностей позволяет создавать такие элементы деталей машин и механизмов, как шестерни, валы со шлицами, детали с наружной и внутренней резьбой и другие элементы со сложной конфигурацией. Рассмотрим каждую технологию подробнее.

Обработка шлицевых поверхностей

Шлицевое соединение предназначено для передачи крутящего момента от ведущей детали к другим узлам конструкции. Наглядный пример – вал и передаточная шестерня.

По своей форме шлицы делятся на три группы:

• эвольвентные;
• треугольные;
• прямые.

Каждый из вариантов обладает своей формой и особенностями сцепления с передаточным механизмом. Обработка шлицевых поверхностей происходит на горизонтально-протяжных станках в один или два захода (зависит от твердости металла и заданного класса чистоты поверхности).

Изготавливают шлицы холоднокатаным методом или нарезают при помощи червячных или дисковых фрез.

Обработка торцевых поверхностей

Обработка торцевых поверхностей происходит на токарном станке при помощи специальных подрезных резцов.

Технология схожа с методом обработки цилиндрической поверхностью, только у резцов особый угол заточки и расположение рабочей кромки относительно торца детали.

Обработка резьбовых поверхностей

Обработка резьбовых поверхностей делится на три направления:

• внутренняя нарезка. Для этого используют метчики, резцы или гребенчатые фрезы. Нарезание при помощи метчика – наиболее эффективный способ, который сочетает высокую скорость и точность. Этот метод используется при массовом производстве изделий с резьбовым соединением;
• внешняя накатка. В основе метода не срезание части металла, а продавливание его специальными накатными плашками по заранее подготовленным канавкам. Способ используется при массовом изготовлении болтов и крепежа с резьбовой поверхностью. Высокий уровень качества и четкий шаг получают на мягких металлах;
• шлифовка. Дорогостоящий и трудоемкий процесс, который используют для получения высокоточных резьбовых соединений с большим шагом.

Больше о современных способах обработки поверхностей металлических изделий можно узнать на выставке «Металлообработка».

Методы обработки поверхностейОбработка сложных поверхностей