Токарная обработка металла — все о технологии токарных работ
К наиболее распространенным методикам изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами относится токарная обработка металла. Суть данной методики, позволяющей также получать поверхность с требуемой шероховатостью, заключается в том, что с заготовки убирают лишний слой металла.
Процесс токарной обработки металла
Принципы токарной обработки
Технология токарных работ по металлу предполагает использование специальных станков и режущего инструмента (резцы, сверла, развертки и др.), посредством которого с детали снимается слой металла требуемой величины. Токарная обработка выполняется за счет сочетания двух движений: главного (вращение заготовки, закрепленной в патроне или планшайбе) и движения подачи, совершаемого инструментом при обработке деталей до заданных параметров их размера, формы и качества поверхности.
За счет того, что существует множество приемов совмещения этих движений, на токарном оборудовании работают с деталями различной конфигурации, а также осуществляют целый перечень других технологических операций, к которым относятся:
- нарезание резьбы различного типа;
- сверление отверстий, их растачивание, развертывание, зенкерование;
- отрезание части заготовки;
- вытачивание на поверхности изделия канавок различной конфигурации.
Основные виды токарных работ по металлу
Благодаря такой широкой функциональности токарного оборудования на нем можно сделать очень многое. Например, с его помощью выполняют обработку таких изделий, как:
- гайки;
- валы различных конфигураций;
- втулки;
- шкивы;
- кольца;
- муфты;
- зубчатые колеса.
Естественно, что токарная обработка предполагает получение готового изделия, которое соответствует определенным стандартам качества. Под качеством в данном случае подразумевается соблюдение требований к геометрическим размерам и форме деталей, а также степени шероховатости поверхностей и точности их взаимного расположения.
Для обеспечения контроля над качеством обработки на токарных станках применяют измерительные инструменты: на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями, – предельные калибры; для условий единичного и мелкосерийного производства – штангенциркули, микрометры, нутрометры и другие измерительные устройства.
Измерительные инструменты, часто используемые в токарном деле
Первое, что рассматривают при обучении токарному делу, – это технология обработки металлов и принцип, по которому она осуществляется. Заключается этот принцип в том, что инструмент, врезаясь своей режущей кромкой в поверхность изделия, зажимает его. Чтобы снять слой металла, соответствующий величине такого врезания, инструменту надо преодолеть силы сцепления в металле обрабатываемой детали. В результате такого взаимодействия снимаемый слой металла формируется в стружку. Выделяют следующие разновидности металлической стружки.
Такая стружка формируется тогда, когда на высоких скоростях обрабатываются заготовки, выполненные из мягкой стали, меди, олова, свинца и их сплавов, полимерных материалов.
Образование такой стружки происходит, когда на небольшой скорости обрабатываются заготовки из маловязких и твердых материалов.
Стружка такого вида получается при обработке заготовок из материала, отличающегося невысокой пластичностью.
Формирование такой стружки свойственно для среднескоростной обработки заготовок из стали средней твердости, деталей из алюминиевых сплавов.
Виды стружки при токарной обработке
Режущий инструмент токарного станка
Эффективность, которой отличается работа на токарном станке, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи. Чтобы обработка детали была высококачественной, необходимо организовать следующие условия:
- высокую скорость вращения заготовки, фиксируемой в патроне или планшайбе;
- устойчивость инструмента и достаточную степень его воздействия на деталь;
- максимально возможный слой металла, убираемый за проход инструмента;
- высокую устойчивость всех узлов станка и поддержание их в рабочем состоянии.
Скорость резки выбирается на основе характеристик материала, из которого сделана заготовка, типа и качества применяемого резца. В соответствии с выбранной скоростью резки выбирается частота вращения шпинделя станка, оснащенного токарным патроном или планшайбой.
При помощи различных типов резцов можно выполнять черновые или чистовые виды токарных работ, а на выбор инструмента основное влияние оказывает характер обработки. Изменяя геометрические параметры режущей части инструмента, можно регулировать величину снимаемого слоя металла. Выделяют правые резцы, которые в процессе обработки детали передвигаются от задней бабки к передней, и левые, движущиеся, соответственно, в обратном направлении.
Основные типы токарных резцов
По форме и расположению лезвия резцы классифицируются следующим образом:
- инструменты с оттянутой рабочей частью, ширина которой меньше ширины их крепежной части;
- прямые;
- отогнутые.
Различаются резцы и по цели применения:
- подрезные (обработка поверхностей, перпендикулярных оси вращения);
- проходные (точение плоских торцовых поверхностей);
- канавочные (формирование канавок);
- фасонные (получение детали с определенным профилем);
- расточные (расточка отверстий в заготовке);
- резьбовые (нарезание резьбы любых видов);
- отрезные (отрезание детали заданной длины).
Качество, точность и производительность обработки, выполняемой на токарном станке, зависят не только от правильного выбора инструмента, но и от его геометрических параметров. Именно поэтому на уроках в специальных учебных заведениях, где обучаются будущие специалисты токарного дела, очень большое внимание уделяется именно вопросам геометрии режущего инструмента.
Углы токарного резца
Основными геометрическими параметрами любого резца являются углы между его режущими кромками и направлением, в котором осуществляется подача. Такие углы режущего инструмента называют углами в плане. Среди них различают:
- главный угол – φ, измеряемый между главной режущей кромкой инструмента и направлением подачи;
- вспомогательный – φ1, расположенный, соответственно, между вспомогательной кромкой и направлением подачи;
- угол при вершине резца – ε.
Угол при вершине зависит только от того, как заточен инструмент, а вспомогательные углы можно регулировать еще и его установкой. При увеличении главного угла уменьшается угол при вершине, при этом уменьшается и часть режущей кромки, участвующей в обработке, соответственно, стойкость инструмента тоже становится меньше. Чем меньше значение этого угла, тем большая часть режущей кромки участвует как в обработке, так и в отводе тепла от зоны резания. Такие резцы являются более стойкими.
Практика показывает, что для токарной обработки не слишком жестких заготовок небольшого диаметра оптимальным является главный угол, величина которого находится в интервале 60–90 градусов. Если обрабатывать необходимо заготовку большого диаметра, то главный угол необходимо выбирать в интервале 30–45 градусов. От величины вспомогательного угла зависит прочность вершины резца, поэтому его не делают большим (как правило, он выбирается из интервала 10–30 градусов).
Особое внимание на уроках по токарному делу уделяется и тому, как правильно выбирать тип резца в зависимости от вида обработки. Так, существуют определенные правила, по которым обработку поверхностей того или иного типа выполняют с помощью резца определенной категории.
- Обычные прямые и отогнутые резцы необходимы для обработки наружных поверхностей детали.
- Упорный проходной инструмент потребуется для торцевой и цилиндрической поверхностей.
- Отрезной резец выбирают для протачивания канавок и обрезки заготовки.
- Расточные резцы применяются для обработки отверстий, просверленных ранее.
Отдельную категорию токарного инструмента составляют резцы, с помощью которых можно обрабатывать фасонные поверхности с длиной образующей линии до 40 мм. Такие резцы подразделяются на несколько основных типов:
- по конструктивным особенностям: стержневые, круглые и призматические;
- по направлению, в котором осуществляется обработка изделия: радиальные и тангенциальные.
Токарно-винторезный станок 1В625МП
Виды оборудования для токарной обработки
Из всех типов оборудования для токарной обработки наибольшее распространение и на крупных, и на мелких предприятиях получил токарно-винторезный станок. Причиной такой популярности является многофункциональность этого устройства, благодаря которой его с полным основанием можно назвать универсальным.
Перечислим основные элементы конструкции такого станка:
- две бабки – передняя и задняя (в передней бабке размещают коробку скоростей станка; шпиндель с токарным патроном (или планшайбой), на задней бабке размещены продольные салазки и пиноль оборудования);
- суппорт, в конструкции которого различают верхние и нижние салазки, поворотную плиту и резцедержатель;
- несущий элемент оборудования – станина, установленная на две тумбы, в которых размещают электродвигатели.
- коробка подач.
Токарный станок с ЧПУ
Все большее распространение получают станки, управление которыми осуществляется при помощи специальных компьютерных программ, – станки с ЧПУ. Конструкция таких станков отличается от обычной только тем, что в ней присутствует специальный блок управления.
В отдельные категории выделяют следующие виды станков токарной группы:
- токарно-револьверное оборудование, применяемое для обработки деталей сложной конфигурации;
- токарно-карусельные станки, среди которых различают одно- и двухстоечные;
- многорезцовое полуавтоматическое оборудование, которое можно встретить на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями;
- обрабатывающие комплексы, на которых можно выполнять как токарные, так и фрезерные операции.
Без токарной обработки сегодня крайне сложно представить многие производственные отрасли. Поэтому данный вид работы с металлом продолжает развиваться, несмотря на и без того высокий уровень, позволяющий обеспечить высочайшее качество и скорость обработки.
Источник
Основные сведения о токарной обработке
1.1. Сущность токарной обработки
Токарная обработка — один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.
На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки, кольца, муфты, гайки и т.д.
Основными видами работ, выполняемых на токарных станках, являются: обработка цилиндрических, конических, фасонных, торцовых поверхностей, уступов; вытачивание канавок; отрезание частей заготовки; обработка отверстий сверлением, растачиванием, зенкерованием, развертыванием; нарезание резьбы; накатывание (рис. 1).
Инструменты, применяемые для выполнения этих процессов, называются режущими. При работе на токарных станках используются различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки и др.
Процесс резания подобен процессу расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов — клину (рис. 2).
При действии усилия Р на резец его режущая кромка врезается в заготовку, а передняя поверхность, непрерывно сжимая лежащий впереди слой металла и преодолевая силы сцепления его частиц, отделяет их от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском.
Все способы обработки металлов, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, определяются понятием резание металла. Для успешной работы необходимо, чтобы процесс резания протекал непрерывно и быстро. Форма обрабатываемой детали обеспечивается, с одной стороны, относительным движением заготовки и инструмента, с другой, — геометрией инструмента.
Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения — вращения заготовки и поступательного движения резца, называемого движением подачи, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.
Рис. 1. Основные виды токарных работ: а — обработка наружных цилиндрических поверхностей; б — обработка наружных конических поверхностей; в — обработка торцов и уступов; г — вытачивание канавок, отрезка заготовки; д — обработка внутренних цилиндрических и конических поверхностей; е — сверление, зенкерование и развертывание отверстий; ж — нарезание наружной резьбы; з — нарезание внутренней ’резьбы; и — обработка фасонных поверхностей; к — накатывание рифлений; 1 проходной прямой резец; 2 — проходной упорный резец 3 — проходной отогнутый резец; 4 — отрезной резец; 5 — канавочный резец; б — расточной резец; 7 — сверло; 8 — зенкер; 9 — развертка; 10 — резьбовой резец; 11 — метчик; 12 — фасонный резец; 13 — накатка (стрелками показаны направления перемещения инструмента вращения заготовки).
Рис. 2. Схемы работы клина (а) и резца (6): 1 — стружка; 2 — резец; 3 — заготовка; 4 — снимаемый слой металла; Р сила, действующая на резей и клин при работе; (5 — угол заострения.)
Вращение заготовки называется главным движением, так как оно выполняется с большей скоростью. На обрабатываемой заготовке выделяются следующие поверхности; обрабатываемая, обработанная и поверхность резания. При срезании припуска образуется элемент, называемый стружкой.
Выделяются следующие виды стружки (рис. 3):
- элементная стружка (стружка скалывания) образуется при обработке твердых и маловязких материалов с низкой скоростью резания (например, при обработке твердых сталей). Отдельные элементы такой стружки слабо связаны между собой или совсем не связаны;
- ступенчатая стружка образуется при обработке стали средней твердости, алюминия и его сплавов со средней скоростью резания. Она представляет собой ленту — гладкую со стороны резца и зазубренную с внутренней стороны;
- слитая стружка образуется при обработке мягкой стали«меди, свинца, олова и некоторых пластмасс при высокой скорости резания. Эта стружка имеет вид спирали или длинной (часто путаной) ленты;
- стружка надлома образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.
Рис. 4. Токарные станки: а — токарно-винторезный, б — токарно-револьверный, в — лоботокарный, г — токарно-карусельный
Токарная обработка выполняется на токарных станках разных типов, различающихся по назначению, компоновке, степени автоматизации и другим признакам.
К станкам токарной группы относятся: токарно-винторезные, токарно-револьверные, лоботокарные, токарно-карусельные (рис. 4), токарные автоматы и полуавтоматы, токарные станки с программным управлением.
1.2. Устройство токарно-винторезных станков
Токарный станок, оснащенный специальным устройством для нарезания резьбы, называется токарно-винторезным. Станок состоит из следующих основных частей и узлов (сборочных единиц) (рис. 5).
Станина 7— массивное чугунное основание, на котором смонтированы основные узлы станка. Верхняя часть станины имеет две плоские и две призматические направляющие, по которым перемещаются суппорт и задняя бабка. Передняя бабка 2 — чугунная коробка, внутри которой расположены главный рабочий орган станка — шпиндель и коробка скоростей.
Рис. 5. Токарно-винторезный станок: 1- коробка подач, 2 — передняя бабка, 3 — поперечные салазки, 4 — верхние салазки суппорта, 5 — задняя бабка, 6 — продольные салазки, 7 — станина, 8 — ходовой винт, 9- ходовой вал, 10 — фартук, 11 — гитара сменных зубчатых колес, 12 — маховики управления продольным и поперечным перемещениями, 13 — электрошкаф
Механическое (автоматическое) движение подачи суппорт получает от ходового вала 9 или ходового винта 8 (при нарезании резьбы).
Суппорт состоит из следующих сборочных единиц; продольных салазок 6, фартука 10, поперечных салазок 3, верхних (резцовых) салазок 4, рез резцедержателя. Коробка подач представляет собой механизм, передающий вращение от шпинделя к ходовому валу или ходовому винту. Коробка подач служит для изменения скорости движения подачи суппорта (величины подачи). Вращательное движение к коробке подач передается от шпинделя через реверсивный механизм (трензель) и гитару со смежными зубчатыми колесами.
Гитара 11 предназначена для настройки станка на различные виды нарезаемых резьб.
Задняя бабка 5 предназначена для поджатая с помощью центра длинных заготовок в процессе обработки, а также для закрепления и подачи стержневых инструментов (сверл, зенкеров, разверток).
Электрооборудование станка размещено в шкафу 13.
Включение и выключение электродвигателя, пуск и останов станка, управление коробкой скоростей, коробкой подач, механизмом фартука и т.д. производится соответствующими органами управления (рукоятками, кнопками, маховичками).
Для наиболее ясного представления о работе и взаимосвязях деталей в станках применяют кинематические схемы, в которых детали и передачи изображены условными упрощенными обозначениями. На этих схемах указываются числа зубьев зубчатых колес, диаметры шкивов, число заходов червяков и число зубьев червячных колес, шаг винтовых передач, мощность и частота вращения вала электродвигателя, порядковая нумерация валов, муфт и т.д. На этих схемах четко просматриваются кинематические цепи, связывающие источник движения и исполнительные органы станка, с помощью которых обеспечиваются передача движения, изменение скорости и направление движения.
1.3. Организация рабочего места токаря
Рабочим местом токаря называется участок производственной площади цеха, оснащенный; одним или несколькими станками с комплектом принадлежностей; комплектом технологической оснастки, состоящим из различных приспособлений, режущего, измерительного и вспомогательного инструментов; комплектом технической документации, постоянно находящейся на рабочем месте (инструкции, справочники, вспомогательные таблицы и т.д.); комплектом предметов ухода за станком (масленки, щетки, крючки, совки, обтирочные материалы и т.д.); инструментальными шкафами, подставками, планшетами, стеллажами и т.п.; передвижной и переносной тарой для заготовок и изготовленных деталей; подножными решетками, табуретками или стульями. Комплект технологической оснастки и комплект предметов ухода (за станком и рабочим местом) постоянного пользования устанавливаются в зависимости от характера выполняемых работ, типа станка и типа производства. Наибольшим количеством такой оснастки располагают токари, работающие в условиях единичного и мелкосерийного производств, и значительно меньшим — токари, работающие в условиях-серийного и крупносерийного производств. Планировка рабочего места, как и его оснащение, зависят от многих факторов, в том числе от типа станка и его габаритных размеров и формы заготовок, типа и организации производства и др.
Рис. 6 Схема размещения оргоснастки на рабочем месте токаря: 1- станок, 2- урна для мусора, 3 — планшет для чертежей, 4 — инструментальный шкаф, 5 — лоток для инструмента, 6 — решетка, 7 — тара, 8 — стеллаж
При обработке заготовок с установкой в центрах, левой рукой планировка рабочего места соответствует схеме, изображенной на рис. 6.
Инструментальный шкаф в этом случае располагается с правой стороны от рабочего, а стеллаж для деталей слева, если токарь устанавливает заготовку и снимает обработанные детали правой рукой, то инструментальный шкаф располагается с левой стороны от рабочего, а стеллаж — с правой. Перед станком на полу укладывают деревянную решетку. Высоту расположения решеток выбирают в зависимости от роста рабочего.
В верхнем ящике инструментального шкафа хранят чертежи, технологические карты, рабочие наряды, справочники, измерительные инструменты, в среднем — резцы, сгруппированные по типам и размерам. Ниже последовательно располагают режущие инструменты, переходные втулки, центры, хомутики, подкладки. В самое нижнее отделение укладывают патроны, а также кулачки к ним. Не следует загромождать шкаф излишним запасом инструмента: все необходимое для работы лучше получать в начале смены из кладовой. Перед началом работы все предметы, которые берут правой рукой, располагают справа от рабочего; а предметы, которые берут левой рукой, — слева; предметы, которыми пользуются чаще (на пример, ключ патрона), кладут ближе к рабочему, чем предметы, которыми пользуются реже <например, ключ резцедержателя). Часто применяемые ключи и подкладки укладывают на лоток, который помещают на передней бабке, станине или на специальной стойке.
Рабочее место важно всегда содержать в чистоте, так как грязь и беспорядок приводят к потере рабочего времени, браку, несчастным случаям, простою и преждевременному износу станка. Пол на рабочем месте должен быть ровным и чистым, не иметь подтеков масла и смазочно-охлаждающей жидкости. Рабочее помещение оборудуется устройствами для удаления загрязненного воздуха и притока свежего.
Температура воздуха в цехе (мастерской) должна быть 15 — 18 градусов С.
Для достижения высокой производительности труда при наиболее полном использовании технических возможностей производственного оборудования и при нормальной физической нагрузке работающего организация рабочего места должна отвечать требованиям научной организации труда (НОТ).
Научная организация труда предусматривает: рациональную планировку рабочего места; оснащение рабочего места необходимым комплектом инвентаря, приспособлений, режущего и измерительного инструмента; своевременную подачу необходимого количества заготовок на рабочее место и вывоз готовых деталей или перемещение их на соседнее рабочее место; своевременный контроль деталей контролером отдела технического контроля (ОТК); четкую организацию получения и сдачи инструментов, их своевременную заточку; своевременное обеспечение технической документацией (чертежами, операционными картами, рабочими нарядами); использование наиболее рациональных режимов резания.
Токарь обязан обслуживать свое рабочее место: ежедневно убирать станок и околостаночное пространство, проводить очистку смазочно-охлаждающей жидкости и т.д.
Другие статьи по сходной тематике
Основные понятия о токарной обработке и токарных станках.
Стали марок AISI 409, 430, 439 — аналоги отечественных марок 08×13, 12×17 и 08×17Т
Гидравлические гильотинные ножницы, гильотинные ножницы с ЧПУ для раскроя и обработки листовых материалов.
Правила нанесения обозначений шероховатости поверхностей на чертежах
Источник
