14.11.2024
1255
Обработка поверхностей на токарных станках: способы и правила
О чем речь? Обработка поверхностей на токарных станках выполняется для придания детали требуемых размеров и формы. Для этого используют резцы, которые классифицируются по ряду параметров.
На что обратить внимание? На токарных станках обрабатывают наружные и торцевые поверхности, а также делают канавки и отверстия. Если оператор игнорирует технологию, велик риск на выходе получить брак.
В статье рассказывается:
Суть обработки на токарных станках
В процессе точения заготовка вращается в горизонтальной плоскости, а режущий орган движется поступательно вдоль этой заготовки. За один проход снимается определенная толщина металла. Обрабатываемое изделие фиксируется кромкой резца. Удаление металлического слоя заданной толщины осуществляется режущим органом через преодоление силы трения.
Токарный станок позволяет устанавливать различные резцы, сверла, прочий инструмент и при обработке сочетать два разных вида движения. Это дает возможность обтачивать цилиндрические, конические, фасонные и прочие поверхности, а также нарезать резьбу на заготовках, выполнять сверление отверстий и пр.
На данном оборудовании, в частности, изготавливаются разного рода крепежные детали, муфты, шкивы, валы.
Точность токарной обработки обеспечивается специальными измерительными приспособлениями. Например, используют штангенциркули, микрометры, нутромеры, линейки, предельные калибры. С помощью этих инструментов во время точения контролируется взаимное расположение поверхностей заготовки, измеряются ее фактические размеры.
Инструменты для обработки поверхности на токарных станках
Основным рабочим органом является товарный резец. Применяются разные виды инструментов в зависимости от назначения будущей детали и материала, из которого она изготовлена.
Резцы различаются по форме режущей кромки:
- Прямые (для внешней обточки, торцевания, обработки плоских поверхностей заготовки).
- Криволинейные (для обработки сложных форм).
- Торцевые (для обработки наружных поверхностей на токарных станках, а также для торцевания).
С точки зрения крепления режущей пластины различают:
- Цельные резцы (представляют собой монолитные стальные или твердосплавные режущие органы).
- Сменные резцы (в основании инструмента предусмотрен узел для крепления, имеется возможность замены пластины при сильном износе).
Используется классификация резцов по материалу изготовления:
- Быстрорежущая сталь (такие инструменты обладают хорошей термо- и износостойкостью).
- Твердые сплавы (резцы также устойчивы к износу, но более хрупкие по сравнению со стальными из-за повышенной твердости).
- Керамика (материал твердый и устойчивый к высоким температурам, но хрупкий).
- Алмаз, нитрид бора (с помощью кубических борнитридных и алмазных резцов выполняется высокоточная обработка очень твердых материалов).
По назначению различают:
- Резцы для нарезания резьб (отличаются соответствующим профилем).
- Резцы для точения (качественная заточка обеспечивается наличием режущей кромки).
- Резцы для растачивания (с их помощью обрабатываются внутренние поверхности заготовок).
Конкретная разновидность рабочего инструмента выбирается исходя из задач обработки, материала изделия и необходимой точности исполнения.
Виды обработки поверхностей на токарных станках
Токарная обработка наружных поверхностей цилиндрической формы
Для этого обычно используют проходной резец.
Во время черновой проходки заготовка обтачивается с большой скоростью вращения. При этом выбирается максимально большая толщина слоя металла с невысокой точностью. На данном этапе задается нужный диаметр, сглаживаются все неровности.
Далее выполняется чистовая обработка. Резец фиксируется особым образом для обеспечения высококачественного точения. Чистовая обработка цилиндрических поверхностей на токарных станках всегда выполняется на низкой скорости со снятием небольших слоев металла. Применяют прямые, упорные и отогнутые резцы. Оснастка отличается друг от друга в данном случае углом установки:
- прямые резцы — 45, 60 и 70 градусов;
- отогнутые резцы — 45 градусов;
- упорные резцы — 90 градусов.
Угол установки влияет на стойкость инструмента к износу и определяет допустимую скорость подачи. Чем меньше данный параметр, тем быстрее может проходить резец. Например, при черновом точении за один оборот снимается 0,3–1,5 мм металла, а при чистовом — всего 0,1–0,4 мм.
С увеличением скорости подачи ужесточаются требования не только к надежности крепления резца, но и к жесткости всей токарной системы. Последний критерий обеспечивается массой оборудования. Чем тяжелее станок, тем выше его жесткость и, соответственно, качество обработки, так как возникающие внутренние вибрации поглощаются элементами самого станка.
Торцевание
На токарный станках могут формироваться торцы изделий строго под прямым углом к оси вращения детали. Одновременно выполняется подрезка заготовки по нужному размеру.
Для этих задач используют проходные резцы упорного и отогнутого вида. Ниже приведены рекомендации по режимам резания:
- Черновая обточка: 0,3–0,7 мм за один оборот при глубине обработки 2–5 мм.
- Чистовая обточка: 0,1–0,3 мм за один оборот при глубине обработки 0,7–1 мм.
Поперечная подача инструмента позволяет ему перемещаться в 1,5 раза быстрее.
[sgInset53]Расточка канавок
Для такой токарной обработки применяют прорезные (прямые либо отогнутые) и отрезные резцы. Инструмент подается только вручную с помощью рукоятки горизонтального перемещения. Далее резец начинает обрабатывать нужную область заготовки. При этом происходит вращение рукоятки перемещения поперечных салазок.
Чтобы задать необходимую глубину обработки, используется специальная шкала. Она обычно расположена на салазках. При ширине канавки, превышающей 5 мм, расточка выполняется, как правило, в несколько приемов. Поперечное перемещение рабочих органов на глубине недопустимо. Во время чистовой проходки оставляется припуск 0,5–1 мм без замены резца. Изменяется только скорость подачи.
Качественная обработка канавок возможна только при наличии тщательно заточенного, отцентрованного по отношению к обрабатываемой детали рабочего органа. Установка резца даже на десятую долю миллиметра выше нормы увеличивает риск выхода из строя станка. Если же установить оснастку на такую же величину ниже, с большой вероятностью останется как минимум один необработанный участок.
Обработка отверстий
С отверстиями на токарном станке можно выполнять разные действия.
Сверление. В патроне станка фиксируется сверло, возвратно-поступательными движениями которого создаются непосредственно отверстия. Техника сверления в ряде случаев требует многократной обработки. Например, когда глубина отверстия должна быть гораздо больше его ширины, сверло нужно периодически поднимать для очистки канала от образовавшейся стружки. Это необходимо и для охлаждения рабочего органа.
Читайте также
«Резьбовое отверстие: виды и алгоритм создания»Обработка алюминиевых изделий требует дополнительного использования СОЖ. Сверло подается со скоростью, определяемой в зависимости от диаметра этого сверла и материала заготовки. Так, подача рабочего органа для чугунных изделий осуществляется из расчета 0,2–0,6 мм за один оборот. При этом диаметр сверла должен быть в пределах 5–30 мм. Для стали потребуется перемещаться со скоростью 0,1–0,3 мм/об.
Зенкерование. Разные виды зенкеров используются для черновой и чистовой обработки. Подача режущего органа осуществляется с той же скоростью, как и при сверлении. В случае обработки твердосплавных изделий необходимо применять оснастку только из твердых сортов стали. При этом скорость подачи понижается на треть от нормативного значения.
Финальная обработка отверстий (развертывание). Для окончательной проточки и центрирования отверстий используют специальные развертки, устраняющие асимметрию и сглаживающие неровности. Инструмент подается со скоростью 1–4 мм/об для чугунной заготовки и 0,5–2 мм/об для стальной заготовки.
Растачивание. Во время сверления при отсутствии сверла нужного диаметра можно воспользоваться сверлом меньшего диаметра.
Полученное отверстие затем подвергается растачиванию и зенкерованию. Для этого используются специальные расточные резцы, снимающие очень тонкий слой стружки, но дающие повышенную вибрацию.
Скорость подачи инструмента при растачивании значительно снижается. Во время черновой обработки она составляет 0,08–0,2 мм/об (при использовании твердосплавных резцов допускается ее повышать до 50–100 мм/об). В процессе чистового растачивания скорость в продольном направлении снижается до 0,05–0,1 мм/об. (или 40–80 м/мин). Твердосплавные резцы могут подаваться со скоростью 150–200 м/мин
Указанные операции на токарном станке можно комбинировать. Это требуется, например, для создания изделий сложных форм — втулок, вилок, болтов, штуцеров, валов.
Возможные дефекты обработки поверхностей на токарных станках
Несоответствие показателя шероховатости поверхности требованиям чертежной документации
Превышение норматива обычно возникает по следующим причинам:
- Слишком высокая скорость подачи.
- Повышенная вибрация заготовки или неправильная ее фиксация.
- Износ подшипников шпинделя.
- Образование зазора между элементами суппорта.
- Ненадежное закрепление резца.
- Слишком малый радиус режущего инструмента около вершины режущей кромки.
- Некачественная заточка резца.
- Повышенная вязкость материала заготовки.
- Неверные геометрические размеры режущего инструмента.
Для устранения указанных недочетов обычно достаточно снять тонкий слой металла.
Овальная форма обработанной поверхности
Форму овала заготовка приобретает вследствие биения шпинделя. Обычно это происходит по следующим причинам:
- Неравномерный износ подшипников.
- Неравномерный износ шеек шпинделя.
- Загрязнение отверстия шпинделя, попадание туда мелкой металлической стружки.
При этом ось заготовки нередко смещается относительно оси шпинделя, что приводит к превышению значения радиального биения над величиной радиального припуска.
Чтобы избежать данной проблемы, необходимо:
- периодически поверять оборудование;
- своевременно его ремонтировать;
- регулярно очищать конические отверстия и передние центры от грязи и стружки.
Также перед началом работ нужно проверять, надежно ли установлена заготовка в патроне. При этом обязательно контролируются радиальное и торцевое направления. Тщательный контроль правильности установки позволит минимизировать риск биения.
Конический профиль обработанной поверхности
Деталь может приобрести коническую форму из-за смещенного заднего центра относительно переднего. Такая проблема возникает вследствие загрязнения заднего отверстия пиноли.
Необходимо выполнить следующие шаги:
- Корректная установка заднего центра.
- Очистка центра и конического отверстия пиноли.
- При необходимости перемещение корпуса задней бабки на ее основании.
В некоторых случаях нужно исправлять линейное перемещение суппорта вдоль оси. Это требуется делать на карусельных станках, а также на оборудовании без задней бабки.
Неправильные габариты детали в результате обработки
Несоответствие заданным значениям возникает чаще всего по следующим причинам:
- Глубина резания установлена неточно.
- Были допущены ошибки измерения во время снятия пробной стружки.
Устранить дефект уже не получится, если диаметр оказался меньше нужного. Иначе необходимо снимать слои металла до достижения заданной величины.
Неполная обработка детали
Если часть заготовки оказалась необработанной, скорее всего, были допущены такие ошибки:
- Некорректно заданы начальные размеры изделия.
- Обработка велась с недостаточным припуском.
- Обеспечена плохая правка заготовки.
- Изделие было установлено неправильно.
- Заготовка плохо выверена.
- Центровые отверстия расположены неточно.
- Задние центры оказались смещены.
Исправить данный дефект, как правило, невозможно. Его необходимо предотвращать следующими мерами:
- своевременный контроль расположения отверстий;
- постоянная проверка установки задних центров;
Читайте также
«Коническая резьба: виды, размер и нарезка»- контроль надежности установки детали;
- обеспечение необходимых припусков;
- предварительное измерение заготовок;
- тщательная правка обрабатываемых изделий перед установкой в станках.
Часто задаваемые вопросы об обработке поверхностей на токарных станках
Какие нормы регулируют работу на токарном оборудовании?
Всего на сегодняшний день действуют четыре стандарта:
- ГОСТ 12.3.025–80 (Требования безопасности при металлообработке).
- ГОСТ 18097–93 (Нормы точности станков).
- ГОСТ 25762–83 (Определения и термины металлообработки).
- ГОСТ 20872–80 (Допустимые размеры режущих инструментов).
Какие токарные станки сегодня используются?
Оборудование классифицируется по видам:
- Токарно-револьверные станки. На них чаще всего обрабатываются отливки, прутки, поковки и детали сложной формы.
- Токарно-карусельные станки с одной или двумя стойками. Используются для создания крупногабаритных деталей.
- Токарно-фрезерные станки. Могут применяться как для серийного изготовления, так и для производства индивидуальных изделий со сложными формами.
- Лоботокарные станки. Предназначены для обработки шкивов, фланцев, колес, шестерен, звездочек и подобных деталей.
От чего зависит качество обработки?
Значительное влияние оказывают возникающие при работе вибрации. Они образуются на высоких скоростях обработки, когда конструкция имеет недостаточную жесткость.
Чем станок тяжелее, тем более жесткими должны быть его составляющие.
Токарная обработка поверхностей является одной из основных функций в токарном деле. Использование современных методик и новейшего оборудования позволяет обеспечивать высокую точность работы и превосходное качество получаемых деталей. Это критичный фактор для производственной и строительной отраслей.
Читайте также
