Формирование фасонных поверхностей при токарной обработке происходит путем вращения криволинейных образующих вокруг оси изделий. Образующие могут представлять собой также сочетания линий различного профиля, создающих при вращении определенную конфигурацию детали. Существует несколько способов изготовления и контроля формы изделий с фасонными поверхностями, в том числе с использованием:
- шаблона;
- фасонного инструмента;
- копира;
- сочетанием указанных способов.
При использовании шаблонов подача резца осуществляется как в продольном, так и в поперечном направлении. После срезания определенной толщины слоя к детали прикладывается шаблон для определения размера следующего срезаемого слоя.
Наиболее простым способом получения фасонной поверхности детали является использование резца с режущей кромкой, повторяющей заданную криволинейную образующую.
Применение копира дает возможность получения наиболее точную конфигурацию детали. Иногда на практике приходится использовать комбинацию всех перечисленных способов – чаще всего это касается вытачивания удлиненных изделий с использованием твердосплавного и быстрорежущего инструмента.
Современное станочное оборудование обеспечивает высокую точность обработки заготовок, при этом деталь должна быть надежно закреплена в шпинделе или центрах станка. В случаях, если длина заготовки значительно превышает ее диаметр, применяются добавочные опоры – люнеты. Таким образом, можно значительно увеличить жесткость установки детали, что способствует точности обработки.
Применение на практике резцов с криволинейной конфигурацией ограничивается шириной их режущей части, которая не должна превышать 60 мм. Радиус чугунных и стальных заготовок из чугуна или стали ограничивают 20-ю миллиметрами. В таких случаях важно учитывать, что действующие усилия в зоне резания должны соответствовать общей жесткости всех составляющих системы СИД.
Если необходимо получить радиус обрабатываемой детали, превышающий 20 мм, используют проходные резцы, радиус закругления которых меньше, чем радиус закругления сопрягаемой детали, к примеру, подшипника.
Фасонные резцы:
а – цельный; б – с механическим креплением режущей части; в - дисковый
Обработка проходными резцами
В единичном производстве требования к точности изготовления невелики, поэтому вытачивание на станках фасонных поверхностей выполняется в ручном режиме, а качество исполнения обеспечивается за счет высокой квалификации рабочих. Это объясняется отсутствием автоматических настроек: процесса резания и точность выполнения работы обеспечивает исполнитель, сочетая продольное и поперечное перемещение резца. Для получения практических навыков обработки готовую деталь заданного фасонного профиля устанавливают в шпинделе станка, вдоль которой токарь вручную, используя рукоятки суппорта станка, перемещает резец таким образом, чтобы его режущая часть повторяла контур изделия.
Процесс токарной обработки происходит в двух позициях. Сначала заготовка рукоятки крепится в шпинделе станка за цилиндрическую часть А, выполняется обработка ступенчатой фасонной поверхностью (B, C, D, E) хвостовика. Перед этим на заготовку наносится разметка по длине. Затем деталь переворачивают, закрепляют за обработанный ступенчатый хвостовик и ведут обработку части G детали. Сначала выполняют снятие чернового припуска в несколько проходов, далее – обеспечивают доводку до требуемого размера. Останавливая вращение шпинделя, к неподвижной заготовке несколько раз прикладывают шаблон, измеряют максимальный и минимальный диаметры рукоятки, чтобы за несколько проходов довести ее форму до заданных размеров. В целях ускорения процесса резания продольное перемещение устанавливают в автоматический режим, оставляя ручное управление для поперечного суппорта.
Последовательность обработки фасонной поверхности рукоятки прохладным резцом с применением продольной и поперечной подач:
а – готовая деталь; б, в и г – полуфабрикаты для получения детали; A, B, C, D, E и G – обрабатываемые поверхности
При работе с копиром используют специальное приспособление, в комплекте из копира 5, тяги 3 с пальцем 4. Палец 4, проскальзывая вдоль копира, обеспечивает перемещение тяги, соединенной с суппортом, передвигая его и установленный на нем режущий инструмент в соответствии с контуром копира. Ход суппорта в продольном направлении рекомендуется выполнять в автоматическом режиме, поперечную подачу отключить. Инструмент, повторяя движение тяги, формирует рельеф вращающейся заготовки.
Обработка фасонных поверхностей по копиру:
1 – резец, 2- рукоятка, 3 – тяга, 4 – палец, 5 - копир
Использование фасонных резцов
Детали небольшой длины целесообразно изготавливать при помощи резцов рабочей кромкой, в точности совпадающий с заданным контуром. Обязательное условие точного выполнения технических параметров резания – передняя поверхность режущего инструмента должна располагаться на уровне линии центров токарного станка. Для затачивания резцов для фасонной обработки ведется используется передняя поверхность, что важно учитывать, если возникнет необходимость их неоднократной установки. Следует проверить, чтобы резец был установлен перпендикулярно по отношению к линии центров станка – это условие существенно влияет на качество и чистоту реза. Проверяется перпендикулярность при помощи угольника, одно ребро которого располагается по направлению оси детали, другое – вдоль одной из боковых сторон резца. Тело резца в сечении может быть круглым и прямоугольным – это облегчает обработку поверхностей со сложным рельефом.
Местом установки призматических радиальных фасонных резцов являются горизонтальная револьверная головка либо поперечный суппорт. Линия режущей кромки фасонного резца должна быть на уровне центра закрепленной в шпинделе или в центрах детали. Размеры задних углов α можно выставить, регулируя положение резца в державке, что достаточно удобно на этапе подготовительных работ.
На металлообрабатывающих производствах предпочтение отдается, как правило, резцам с винтовыми образующими режущих кромок по сравнению с резцами, в которых режущие кромки выполнены в виде кольцевых образующих. Это объясняется тем, что поверхность, обработанная резцами с винтовой образующей, менее шероховатая, в то же время процесс резания происходит гораздо быстрее.
Высокая производительность резцов с винтовой образующей режущей кромки в полной мере используется при их установке в револьверной головке. Для улучшения качества резания используется равномерная подача не более 0,05 мм/об при ширине резца 10…20 мм. Более широкие фасонные резцы (шириной больше 20 мм) рассчитаны на подачу до 0,03 мм/об.
Способы контроля фасонных поверхностей
Основным способом контроля фасонных поверхностей деталей является шаблон, с которым сверяют профиль полученной в результате обработки детали. Если размеры детали имеют отклонения от чертежа, причинами могли стать такие факторы как погрешности при обработке, неточности режущих параметров резца, ошибки в его установке. Возможно также, что отклонения произошли из-за деформаций изделия в процессе обработки – в таком случае следует уменьшить подачу режущего инструмента.