Технология токарной обработки и оснастка

Технология токарной обработки и оснастка

Самым популярным способом обработки заготовок режущими инструментами является токарная обработка. Она используется для получения деталей, представляющих собой тела вращения, симметричные по осям. К ним относятся:

  • муфты;
  • гайки;
  • втулки;
  • кольца;
  • фланцы;
  • цапфы;
  • пальцы;
  • оси;
  • диски;
  • валы.

Главные токарные операции видны на рис. 1.

Токарные работы

Рис. 1. Токарные работы (стрелки указывают направления передвижения инструментов и вращения заготовки): а — внешняя обработка поверхностей в форме цилиндра; б — внешняя обработка поверхностей в форме конуса; в — выполнение токарной обработки торцов и уступов; г — выточка пазов, канавок, отрезание части заготовки; д — внутренняя обработка поверхностей в форме цилиндра либо конуса; е — обработка сверлением, зенкерованием и развертыванием отверстий; ж — нарезка резьбы снаружи; з — нарезка резьбы внутри детали; и — обработка фасонины; к — накатка рифленой поверхности.

При изготовлении деталей машин заготовки превращаются в изделия в результате их механической обработки режущими инструментами. При этом последовательно удаляется с заготовки тонкий слой металла в виде стружки.

Режущие инструменты

На токарных станках используется много различных режущих инструментов:

  • фасонный инструмент;
  • резьбонарезные головки;
  • плашки;
  • метчики;
  • развертки;
  • зенкеры;
  • сверла;
  • резцы.

Токарные резцы – наиболее популярные инструменты. Их используют для нарезания резьб, обработки фасонных, цилиндрических поверхностей, плоских деталей (рис. 2).

Виды токарных резцов для обработки различных поверхностей

Рис. 2. Виды токарных резцов для обработки различных поверхностей:
а — внешняя расточка с помощью проходного отогнутого резца; б — внешняя расточка с помощью прямого проходного резца; в — расточка, выполненная с подрезом выступа под углом 90º; г — вырезание канавки по сечению вала; д — расточка галтели по радиусу; е — расточка отверстия; ж и з — нарезка внешней и внутренней резьбы.

Часто на токарных станках производится сверление различных отверстий. Это один из распространенных способов обработки. Его применяют с целью начальной обработки отверстий. Только сверлом можно выполнить черновую расточку отверстия в цельной заготовке. Сверла бывают:

  • эжекторные;
  • центровочные;
  • глубинного сверления;
  • перовые;
  • спиральные.

Самую большую популярность получили спиральные сверла.

Крепеж режущих инструментов, их движение во время работы токарно-винторезного станка осуществляется различными узлами или сборочными единицами станка. Далее описываются схемы работы некоторых основных рабочих узлов.

Суппорт

Рис. 3. Суппорт:
1 — нижние направляющие продольного суппорта; 2 — винт подачи хода; 3 — поперечные направляющие суппорта; 4 — плита поворота; 5 — направляющие; 6 — держатель резца; 7 — головка поворота держателя резца: 8 — винт, крепящий резцы; 9 — рукоятка поворота держателя резцов; 10 — гайка; 11 — верхние направляющие продольного суппорта; 12 — направляющие; 13 и 14 — ручки; 15 — рукоятка для передвижения суппорта вдоль станка.

На рис. 3 изображен суппорт станка. Его устройство и работа: нижние направляющие 7 подаются по направляющим станины рукояткой 75 и резец двигается в нужном направлении. На салазках, расположенных внизу, по направляющим 12 передвигается поперечный суппорт 3. Он заставляет двигаться резец в сторону, перпендикулярную оси вращения обрабатываемой детали.

Рукояткой 13 по направляющим 5 поворотной станины подаются верхние салазки 77. Вместе со станиной 4 они прокручиваются в плоскости горизонта по отношению к поперечным салазкам 3 и заставляют резец подаваться под углом к оси вращения обрабатываемой детали.

Держатель резца или по-другому, резцовая головка на четыре позиции, прижимается ручкой 9 к верхним салазкам 77. С помощью этого универсального механизма резец мгновенно подается в работу с минимумом затрат времени.

Держатель резцов

Рис. 4. Держатель резцов:
1 — упорная шайба; 2 — поворотная головка; 3 — оправка с конусом; 4 — ручка; 5 — верхние салазки; 6 — головка с резцами четырехсторонняя; 7 — болт.

Как устроен держатель резцов, видно на рис 4. Центрирующая расточка верхних салазок 5 имеет оправку 3 конической формы с резьбой на конце. Четырехсторонняя резцовая головка 6 расположена на конусе оправки. Когда вращается рукоятка 4, головка 2 двигается вниз вдоль резьбы конической оправки 5.

Шайба 7 вместе с опорным подшипником жестко удерживают резцовую головку 6 на конусе оправки 3. Головка 2 закреплена к резцовой головке 6 с помощью винтов 7. От проворота резцедержатель предохраняет шарик. Он заклинивается между пазом, имеющимся в конусе оправки 3 и отверстием в резцедержателе 6.

В конструкции токарно-винторезного станка основное назначение задней бабки – поддержка слишком длинных деталей в момент обработки. Еще бабка применяется с целью крепежа инструментов, назначение которых – обработка различных отверстий. Это могут быть развертки, зенкера, сверла. И еще – нарезание резьбы – резьбонарезные головки, плашки, метчики.

Задняя бабка

Рис. 5. Задняя бабка:
1 — картер; 2 — центровочное приспособление; 3, 6 — ручки; 4 — пиноль; 5, 12 и 14 — болты; 7 — маховик; 8 — тяга; 9, 10 — рычаги; 11, 13 — гайки

Задняя бабка наглядно представлена на рис. 5. Маховик 7 раскручивает винт 5 и в корпусе 7 двигается пиноль 4. Она закрепляется ручкой 3. Режущий инструмент либо центр 2 установлен конусным хвостовиком в пиноли. Продольным суппортом либо вручную по салазкам станка задняя бабка совершает движение.

Если бабка неподвижна, она фиксируется ручкой 6. Ручка имеет связь с тягой 8 и рычагом 9. Винтом 72 и гайкой 77 регулируется мощность прижима рычага 9 тягой 8 к станине. Чтобы более жестко укрепить заднюю бабку, затягивают винт 14 и гайку 13. Рычаг 10 прижимает их к станине.

В револьверной поворотной головке, рассчитанной на много позиций, закрепляют разнообразные инструменты на токарно-винторезных станках, когда необходимо обрабатывать детали сложной формы и конструкции. Индексируя (поворачивая) ее, последовательно вводят в рабочий цикл настроенные инструменты.

Модификаторы для станков зависят от назначения и делятся на три группы:

  • модификаторы для крепежа деталей на станке;
  • механизмы для удержания режущего инструмента при обработке;
  • модификаторы для модернизации технологических возможностей станков. Они дают возможность станку осуществлять не свойственные операции. Это фрезерование на токарном станке, выполнение нескольких отверстий одновременно и т. д.


Модификаторы для крепежа деталей на станке

Чтобы закрепить заготовки в рабочем пространстве станка, используются патроны на 2, 3 и 4 кулачка. Они могут быть с механизированным и ручным зажимным приводом. Самым популярным является самоцентрирующийся трехкулачковый патрон (рис. 6). Вместе с диском 4 синхронно передвигаются кулачки 3, 2, 1.

Трехкулачковый самоцентрирующий патрон

Рис. 6. Трехкулачковый самоцентрирующий патрон:
1, 2 и 3 — кулачки; 4 — диск; 5 — шестерня; 6 — шайба патрона

С одного торца диска изготовлены пазы в форме спирали Архимеда. В пазах установлены нижние выступы кулачков. С другого торца диска вырезана коническая шестерня. Она находится в зацеплении с тремя коническими шестернями 5. Проворачивая специальным универсальным ключом одну шестерню 5, диск 4 в результате зубчатого зацепления вынужден провернуться.

Через спираль синхронно передвигаются вдоль пазов корпуса 6 все кулачки патрона. Направлений движения всего два: кулачки стремятся к оси патрона, зажимая заготовку, либо отдаляются, отпуская ее. Конструктивно кулачки выполнены с тремя ступенями. Для сопротивления износу их подвергают закалке.

Кулачки могут захватывать детали во время обработки внешней и внутренней поверхности. Крепеж внутри заготовки предусматривает наличие технологического отверстия, куда заходят кулачки. Самоцентрирующиеся патроны с тремя кулачками удерживают детали шестигранного и круглого сечения, круглые прутки с большим сечением.

Самоцентрирующиеся патроны с двумя кулачками удерживают поковки и фасонные отливки. В кулачках подобных патронов крепят только одну заготовку. В самоцентрирующихся патронах на четыре кулачка крепят прутки с квадратным сечением. Патроны, где установлена индивидуальная регулировка кулачков, удерживают изделия несимметричной либо прямоугольной конфигурации.

Разновидности центров

Рис. 7. Разновидности центров:
а — центр с упором; б — обратный центр; в — полуцентр упорный; г — со сферой; д — рифленый конус; е — с наконечником из твердых сплавов; 1 — рабочая часть; 2 — хвостовик; 3 — опорный выступ.

Размеры и формы заготовок предоставляют возможность при обработке использовать различные центры (рис. 7). В вершине рабочего места центра угол равняется 60˚ (рис. 7, а). Конусные поверхности хвостовика 2 и рабочего места 1 должны быть гладкими, без забоин. В противном случае, обрабатывая детали, это приведет к погрешности.

Сечение опорного выступа 3 должно быть меньше, чем малое сечение конуса хвостовика. Данная пропорция дает возможность выбивать инструмент из гнезда, оставляя целым конус его рабочей части.

Работая с большими нагрузками и скоростями резания, используют задние центры вращения (рис. 8). Внутрь хвостовой части центра 4 на подшипниках качения 2, 3, 5 запрессована ось. Она заканчивается выходящей наружу рабочей частью 1. Это позволяет оси вращаться с деталью во время обработки.

Устройство вращающегося центра

Рис. 8. Устройство вращающегося центра:
1 — рабочая поверхность; 2, 3 и 5 — подшипник; 4 — хвостовик.

Чтобы передать вращение от патрона к заготовке, закрепленной в центрах станка, используются хомутики (рис. 9). Хомутик одевают на деталь и стягивают винтом 1 (рис. 9, а). Хвостовик 2 хомутика должен упираться в палец поводкового патрона.

Токарные хомутики

Рис. 9. Токарные хомутики:
а —простой: 1 — болт; 2 — хвостовая часть; б — с самозатягиванием; 1 — упорный винт; 2 — хвостовая часть; 3 — пружинная пластина; 4 — палец; 5 — призматический корпус.

Когда деталь обрабатывается в центрах, движение ей передает поводковый патрон посредством пальца-поводка через хомутик, стянутый на заготовке винтом. Сократить время черновой обработки валов сечением 15…90 мм помогают поводковые самозажимные патроны.

Назначение цанговых патронов – крепеж холоднотянутого прутка. Также они применяются для повторного крепежа деталей на предварительно обработанной поверхности.

Мембранные патроны используются для получения деталей высокой точности центрирования.

Расположение обрабатываемых деталей в патроне с использованием поджатия заднего центра

Рис. 10. Расположение обрабатываемых деталей в патроне с использованием поджатия заднего центра:
1 — обрабатываемая деталь; 2 и 3 — резцы

Методы крепежа и установки обрабатываемых деталей на станок применяют исходя из их твердости, точности обработки, габаритных размеров. Если соотношение I/D<4, где I – длина заготовки, мм, D – сечение заготовки, мм, то заготовку крепят в патроне.

Если 4<I/D<10, заготовку крепят в патроне с поджимом задним центром либо в центрах (рис. 10). Если I/D>10, то заготовку помещают а центр либо патрон. Практикуется крепеж в центре задней бабки и поддержка с помощью люнета (рис. 11).

Устройство люнетов

Рис. 11. Устройство люнетов:
а — с движением; б — без движения: 1 — откидывающийся механизм; 2 и 3 — болты; 4 — роликовый механизм; 5 — прижимная планка; 6 — гайка с винтом.

Наиболее популярной установкой обрабатываемой детали принято считать в центрах станка. Она установлена в центрах при необходимости придания ей концентричности поверхностей. Если дальнейшую обработку будут выполнять на шлифовальном станке – тоже в центрах. Это должно быть предусмотрено технологической картой обработки.

Детали, у которых имеются отверстия, крепятся в центрах с использованием токарных оправок (рис. 12). Облегчить труд станочника в операциях по закреплению деталей на станках способствуют механизированные приводы:

  • магнитные;
  • электрические;
  • гидравлические;
  • пневматические.

Токарные оправки

Рис. 12. Токарные оправки:
а — оправка с малой конусностью (обычно 1:2000): 1 — центровое отверстие; 2 — хомутик; 3 — оправка; 4 — заготовка; б — цилиндрическая оправка: 1 — заготовка; 2 — оправка; 3 — прижимная шайба; 4 — шайба; в — разжимная (цанговая) оправка: 1 — заготовка; 2 — коническая оправка; 3, 5 — гайки; 4 — полая оправка; г — шпиндельная оправка: 1 — цанга; 2 — заготовка; 3 — разжимная оправка; 4 — патрон; д — оправка с упругой оболочкой: 1 — план-шайба; 2 — втулка; 3 — заготовка; 4 — отверстие для ввода гидропласта; 5, 6 — винт

Инструмент для вспомогательных операций

Данный инструмент служит для установки и крепежа режущего инструмента на станке. Он помогает добиться точности и повысить производительность токарной обработки. Его принципы работы одинаковые для всех токарных станков.

Разный по конфигурации только хвостовик, служащий для фиксации приспособления.

Виды вспомогательных инструментов:

  • державки байонетного типа;
  • державки со сложной конфигурацией и цилиндрическим хвостовиком;
  • призматические державки с цилиндрическим хвостовиком;
  • цилиндрические державки.

Ограничивают подачу валов и прутков, разворачивают револьверную головку, у которой горизонтальная ось вращения, набор специальных упоров. Они изготавливаются откидные, регулируемые, жесткие.

Вернуться к списку