[Токарная обработка] – один из распространенных методов обработки металла, посредством которого обычная стальная заготовка становится подходящей деталью для механизма.
Для токарных работ используются токарные станки, инструменты и приспособления в виде резцов, которые являются многофункциональными и способны создавать детали любых геометрических форм: цилиндрических, конических, сферических из всех металлов: титана, бронзы, нержавеющей стали, чугуна, меди и др.
Токарная технология
Токарная обработка металла производится на токарном станке, имеющим сверла, резцы и иные режущие приспособления, срезающие слой металла с изделия до установленной величины. Является оптимальной для работы с деталями из нержавеющей стали.
Вращение обрабатываемой детали называется главным движением, а постоянное перемещение режущего инструмента обозначается движением подачи, обеспечивающим непрерывную резку до установленных показателей.
Возможность сочетать различные движения позволяет обтачивать на токарном устройстве детали резьбовых, конических, цилиндрических, сферических и многих других поверхностей.
Также на токарных устройствах нарезается резьба, отрезаются части деталей из разных металлов и нержавеющей стали, обрабатываются различные отверстия сверлением, развертыванием, растачиванием. Все процессы подробно представлены на видео.
Для таких видов резания обязательно нужно использовать разнообразные измерительные приспособления (штангенциркули, нутромеры и т.д.).
Эти инструменты и приспособления определяют формы и размеры, и иные параметры деталей, изготовленных из различных материалов: свинца, железа, титана, нержавеющей стали и др.
Технология токарной обработки следующая. Когда под воздействием усилия в деталь врезается кромка режущего инструмента, данная кромка отмечает зажим обрабатываемого изделия.
В это время резцом удаляется лишний слой металла, превращающийся в стружку. Принцип резания можно посмотреть на видео.
Стружка подразделяется на следующие виды:
слитая — возникает при высокоскоростной обработке олова, меди, пластмасса, мягкой стали;
элементная — образовывается при низкоскоростной обработке твердого металла, например, титана;
надлом — образовывается при обработке малопластичных заготовок;
ступенчатая — образовывается при среднескоростной обработке металлов средней твердости.
Для производительного резания нужно правильно произвести расчет режима.
Расчет режимов производится на основе справочных и нормативных сведений, которые объединяет специальная таблица.
Таблица отображает режимы скорости резания для разных материалов: меди, чугуна, титана, латуни, нержавеющей стали и т.д. Также таблица отображает плотность и другие физические параметры материала.
Расчет режимов служит гарантией подбора оптимальных значений всех показателей и обеспечения высокоэффективного резания стали.
Любой расчет начинается с подбора глубины резания, после чего устанавливается подача и скорость.
Расчет должен выполнять строго в данной последовательности, так как скорость больше всего влияет устойчивость и износ резца.
Расчет режимов будет идеальным, если учесть геометрическую форму резца, металл изготовления резца и материал обрабатываемой заготовки.
В первую очередь, производится расчет величины шероховатости заготовки.
Исходя из данного показателя, выбирается оптимальный способ обточки поверхностей заготовки, таблица содержит данные значения.
Таблица содержит данные, указывающие на то, какой инструмент рекомендуется для резания.
Нужно иметь в виду, что таблица также содержит иллюстрации, демонстрирующие рациональные способы токарной обработки поверхностей разных металлов: олова, алюминия, титана, меди, нержавеющей стали.
Расчет глубины высчитывается показателем припуска на обточку поверхностей. На расчет величины подачи влияет уровень требуемой чистоты обточки.
Максимальные показатели выставляются для черновой обработки, минимальные – для чистовой.
Расчет скорости обработки поверхностей основывается на основе полученных значений по формулам. Допускается брать скорость, значения которой содержит таблица.
Также необходим расчет усилия резания по эмпирическим формулам, установленным для каждого типа обработки.
Преимуществами токарного резания можно назвать:
возможность производства деталей самых сложных форм: сферических, цилиндрических и др.;
возможность обработки любых металлов (и деталей из них) и сплавов: бронзы, нержавеющей стали, чугуна, титана, меди;
высокая скорость, качество и точность обработки металла и деталей;
минимальное количество отходов, так как образовавшаяся стружка может повторно переплавляться и использовать для создания деталей.
Какие используются резцы?
Широкий спектр токарных работ обеспечивается разнообразием обрабатывающих инструментов. Наиболее распространенным инструментом являются резцы.
Ключевое отличие всех резцов — форма режущей кромки, влияющей на тип обработки.
Все режущие приспособления изготовлены из металлов, прочность которых превышает прочность обрабатываемого изделия: вольфрама, титана, тантала.
Также можно встретить резцы керамические и алмазные, использующиеся для обточки, требующей высокой точности.
На эффективность работы оборудования влияет глубина и скорость обработки, величина продольной подачи заготовки.
Данные параметры обеспечивают:
высокую скорость вращения шпинделя механизма и обточки детали;
высокую устойчивость устройства для рассекания;
максимально допустимое количество образовывающейся стружки.
Скорость резки зависит от вида металла, типа и качества режущего приспособления. Показатель обточки и скорость рассекания устанавливают частоту вращения шпинделя.
Токарный механизм может иметь чистовые или черновые резцы.
Геометрические размеры режущего приспособления позволяют срезать малые и большие площади слоя. По направлению движения резцы делятся на правые и левые.
По размещению лезвия и форме резцы бывают следующих видов:
оттянутые (когда ширина резца меньше ширины крепления).
По назначению режущие приспособления подразделяются на:
- резьбовые;
- расточные;
- фасонные;
- проходные;
- канавочные;
- подрезные;
- отрезные.
Эффективность токарной обработки значительно увеличивается при грамотном подборе геометрии резца, влияющей на качество и скорость обработки.
Для правильного выбора нужно знать про углы, представляющие собой углы между направлением подачи и кромками режущего инструмента.
Углы бывают следующих видов:
Угол при вершине выставляется в зависимости от расточки резца, а главный и вспомогательный – от установки резца.
При больших показателях главного угла снизится стойкость резца, так как в работе будет только небольшая часть кромки.
При низких показателях главного угла, резец будет устойчивым, что обеспечит эффективную обработку резцом.
Для тонких деталей средней жесткости главный угол выставляется в значении 60-90°, для деталей с большим сечением выставляется угол в 30-45°.
Вспомогательный угол для создания деталей должен составлять 10-30°. Большое значение угла ослабит вершину резца.
Для торцовых, сферических и цилиндрических поверхностей деталей одновременно используются упорные проходные резцы.
Для наружных поверхностей используются отогнутые и прямые резцы, отрезные резцы применяются для обточки канавок и отрезания определенных частей изделия.
Обточка фасонных поверхностей, у которых образуется линия длиной до 4 см, осуществляется фасонными резцами круглыми, стержневыми, тангенциальными и радиальными по направлению подачи.
Какое оборудование используется?
Самым востребованным оборудованием для резания поверхностей является токарно-винторезный станок, который считается широко универсальным.
Основными узлами данного оборудования являются:
передняя бабка на станке, имеющая коробку скоростей и шпиндель, и задняя бабка, оснащенная корпусом, продольной салазкой и пинолью;
суппорт – верхне- и среднеполочные, продольные нижние салазки на станке, держатель резца;
станина горизонтального плана с тумбами, в которых расположены двигатели на станке;
Главным критерием токарного станка считается скорость, напрямую увеличивающая производительность.
Для получения высокоточных линейных и диаметральных геометрических величин часто используются программируемые станки с ЧПУ.
Плюсами резания механизмом с ЧПУ являются:
высокая антивибрационная устойчивость;
наличие программ предварительного нагрева узлов, что снижает термическую деформацию заготовок;
отсутствие станочных приводов-зазоров в передаточных устройствах;
рассекание любых металлов: чугуна, меди, титана, нержавеющей стали и др.;
обточка поверхностей любых форм: сферических, цилиндрических и т.д.
Все устройства с ЧПУ оснащены износостойкими направляющими с низкими показателями силы трения, что обеспечивает высокую точность и скорость обработки.
В устройстве с ЧПУ направляющие могут быть расположены вертикально и горизонтально.
Для максимально эффективного использования токарного устройства с ЧПУ должен быть тщательно подготовлен весь процесс и составлена программа управления.
Важным моментом является грамотное связывание системы координат механизма с ЧПУ, положение обрабатываемой заготовки и исходной точки передвижения режущего инструмента.
Основой программирования механизма с ЧПУ является движение режущего приспособления по отношению к системе координат двигателя, которая находится в состоянии покоя.
Обработка деталей механизмом с ЧПУ производится следующим образом:
Разделение процесса на 3 стадии: черновую, чистовую и дополнительную отделочную. Если есть возможность, то последние оба вида отделки нужно совместить, что увеличит производительность и снизит трудоемкость;
Соблюдение конструкторских и технологических правил для уменьшения погрешностей крепления и размещения детали;
Обеспечение полной обработки детали при минимальном количестве установок;
Рациональная работа с деталями.
Важной частью процесса резания на устройстве с ЧПУ является, так называемая, отдельная операция, подразумевающая обработку одного изделия на одном станке.
Процесс состоит из нескольких переходов, которые делятся на самостоятельные проходы.
Правильное программирование механизма с ЧПУ нуждается в разработке последовательности процесса.
Для этого нужно задать общее количество установок, количество переходов и проходов, тип обработки.
Также для резания используются такие виды станков, как токарно-револьверные, предназначенные для сложных изделий, токарно-карусельные, многорезцовые полуавтоматические, токарно-винторезные, токарно-фрезерные, лоботокарные.
Частое применение получили винторезные и карусельные станки. Отличаются карусельные станки возможностью обработки крупных заготовок, на винторезном механизме это невозможно.
В токарно-револьверном оборудовании режущие приспособления фиксируются в барабане.
Такой вид оборудования оснащается приводными блоками, расширяющими спектр работ в отличие от стандартных устройств, например сверление отверстий, нарезание резьбы, фрезеровка.
Используются подобные станки на крупных предприятиях.
С использованием токарного обрабатывающего центра выполняется токарно-фрезерная обработка в полуавтоматическом режиме.
Токарно-фрезерная обработка часто используется для титана, алюминия и других сложных в обработке материалов.
Токарная обработка металла – один из популярных методов резания любых металлов: алюминия, титана, меди, олова и других, однако осуществить такую обработку можно лишь на предприятии, что обусловлено использованием станков.
Технология резания представлена на видео в нашей статье.
Токарная обработка — это механическая обработка резанием наружных и внутренних поверхностей вращения, в том числе цилиндрических и конических, торцевание, отрезание, снятие фасок, обработка галтелей, прорезание канавок, нарезание внутренних и наружных резьб на токарных станках. Точение — одна из самых древних технических операций, которая была механизирована с помощью примитивного токарного станка.
Вращательное движение заготовки называют главным движением резания, а поступательное движение режущего инструмента — движением подачи. Различают также вспомогательные движения, которые не имеют 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.
Точение [ править | править код ]
Точение, наиболее распространенный метод изготовления деталей типа тел вращения (валов, дисков, осей, пальцев, цапф, фланцев, колец, втулок, гаек, муфт и др.) на токарных станках.
- Обтачивание — обработка наружных поверхностей.
- Растачивание — обработка внутренних поверхностей.
- Подрезание — обработка плоских торцевых поверхностей.
- Резка — разделение заготовки на части или отделение готовой детали от заготовки.
Токарная обработка
Под точением понимают обработку наружных поверхностей заготовок. Разновидности точения следующие: растачивание — обработка внутренних поверхностей, подрезание — обработка плоских (торцовых) поверхностей, разрезание — разделение заготовки на части [2].
Технологический метод формообразования поверхностей точением предполагает вращательное движение заготовки и поступательное движение инструмента — резца. Движение подачи осуществляется либо параллельно оси вращения заготовки (продольное движение подачи), либо перпендикулярно оси вращения заготовки (поперечное движение подачи), либо под углом к оси вращения заготовки (наклонное движение подачи). Как правило, на токарных станках обрабатывают детали типа тел вращения — гладкие и ступенчатые валы (рис. 5.1, а), зубчатые колеса, втулки (рис. 5.1, б), крышки (рис. 5.1, в) и др.
Рис. 5.1. Обрабатываемые типы деталей: а – ступенчатые валы; б— зубчатые колеса; в — крышки
При обработке заготовки на токарных станках обрабатываемая заготовка и режущий инструмент совершают определенные движения — движения формообразования. Эти движения подразделяются на основные, служащие для осуществления процесса резания, и вспомогательные, не участвующие непосредственно в процессе резания. Основными являются движения резания (вращение шпинделя станка с закрепленной на нем заготовкой) и подачи (продольное или поперечное перемещение режущего инструмента, жестко закрепленного в резцедержателе станка).
При продольном точении скорость резания постоянна. При подрезке торца, когда резец движется от периферии заготовки к центру, скорость резания переменна и равна нулю в центре заготовки. При токарной обработке различают оборотную подачу SQ, мм/об, т.е. перемещение режущей кромки инструмента за один оборот заготовки, и минутную подачу S, мм/мин, — перемещение за 1 мин, при этом S = SQn. Значения t, Уи S, зависящие от условий обработки, физико-механических характеристик материала заготовки, материала режущей части инструмента, вида обработки и жесткости, приводятся в справочниках.
Токарные резцы в зависимости от формы головки и ее положения относительно стержня разделяются на прямые (рис. 5.2, а, б), изогнутые (рис. 5.2, в), отогнутые (рис. 5.2, г, д).
Рис. 5.2. Типы токарных резцов
Основными типами токарных резцов являются:
- 0 проходные, служащие для продольной обточки напроход — черновой и чистовой. Широкие проходные резцы дают высокую чистоту при больших подачах;
- 0 подрезные, служащие для поперечной черновой и чистовой подрезки торцов (рис. 5.2, е);
- 0 отрезные, служащие для отрезки и подрезки канавок (рис. 5.2, ж);
- 0 расточные, служащие для черновой и чистовой расточки сквозных и глухих отверстий (рис. 5.3);
Рис. 5.3. Схема расточки
0 фасонные, служащие для чистовой обработки фасонных поверхностей. Профиль фасонного резца должен соответствовать профилю фасонной оборачиваемой поверхности. По конструкции фасонные резцы разделяют на призматические и круглые; по виду подачи — на радиальные и тангенциальные.
Рис. 5.4. Круглый фасонный резец
Круглые фасонные резцы (рис. 5.4) получили широкое применение в массовом производстве, так как обеспечивают высокую производительность, точность, большое число переточек, не вызывая изменение профиля.
По направлению подачи резцы подразделяются на правые (рис. 5.2, б) и левые (рис. 5.2, а). Правые резцы (при наложении на них ладони правой руки главная режущая кромка оказывается расположенной на стороне большого пальца) при обработке перемещаются справа налево, а левые — слева направо;
О резьбовые, предназначенные для нарезания резьбы (рис. 5.5) и имеющие профиль, соответствующий профилю резьбы. Во избежание искажения профиля резьбы эти резцы изготовляют с у = 0° и обязательно устанавливают вершиной на высоте линии центров станка; кроме того, ось резца перпендикулярна оси центров;
0 резцы для тонкого чистового точения, изготовленные из твердых сплавов или алмазов.
Рис. 5.5. Резьбовой резец, у = 0°
По способу изготовления токарные резцы подразделяются на цельные, напайные, наварные, наплавленные и резцы с механическим креплением твердосплавных пластин.