Основными инструментами для обработки на токарном станке являются токарные резцы, сверла, развертки, зенкеры, зенковки и метчики.
Токарный резец состоит из головки, являющейся рабочей частью, и тела, или стержня (рис. 6.7). Стержень предназначен для закрепления резца в резцедержателе. Головка резца образуется тремя поверхностями: передней и двумя задними. Передняя поверхность — это поверхность резца, по которой сходит стружка. Задние поверхности — это поверхности, обращенные к обрабатываемой заготовке. Различаются главная и вспомогательная задние поверхности. Главная задняя поверхность — это поверхность, обращенная к плоскости резания. Вспомогательная задняя поверхность — это поверхность, обращенная к уже обработанной поверхности заготовки.
Пересекаясь, поверхности резца образуют режущие кромки. Основную работу резания выполняет главная режущая кромка, образованная пересечением передней и главной задней поверхностей. На пересечении главной и вспомогательной режущих кромок образуется вершина резца.
Основными геометрическими характеристиками резца являются главные и вспомогательные углы, углы в плане и угол наклона главной режущей кромки (рис. 5.8). Определение углов резца осуществляется в системе координатных плоскостей: плоскость резания, основная плоскость, главная и вспомогательная секущие плоскости.
Плоскость резания проходит через главную режущую кромку резца касательно к поверхности резания. Основная плоскость параллельна направлениям продольной и поперечной подачи. Для токарных резцов она совпадает с плоскостью их основания. Главная секущая плоскость перпендикулярна проекции главной режущей кромки на основную плоскость. Вспомогательная секущая плоскость перпендикулярна проекции вспомогательной реющей кромки на основную плоскость.
Главный задний угол а измеряется в главной секущей плоскости между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Угол заострения 3 — это угол между передней и главной задней поверхностью. Главный передний угол у — это угол между передней поверхностью резца и плоскостью, проходящей перпендикулярно плоскости резания через главную режущую кромку. Сумма эти: углов составляет 90°. Угол резания С находится между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главный угол в плане ф расположен методу проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Вспомогательный угол в плане ф! — это угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Угол при вершине в плане е образуется между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок не основную плоскость. Вспомогательный задний угол а измеряется во вспомогательной секущей плоскости между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную заднюю кромку перпендикулярно основной плоскости. Угол наклона главной режущей кромки X — это угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину угла параллельно основной плоскости.
В зависимости от характера выполняемых работ различаются виды резцов: проходные — для обработки гладких цилиндрических поверхностей (рис. 6.9, а, б); проходные упорные — для обработки ступенчатых цилиндрических поверхностей (рис. 6.9, в); отрезные и прорезные — для отрезания заготовок или прорезания канавок (рис. 6.9, г) и фасонные — для обтачивания галтелей (рис. 6.9, д).
Режимы резания при точении характеризуются скоростью резания, подачей и глубиной резания.
Скорость резания (главного движения) — это скорость рассматриваемой точки заготовки в главном движении резания, т. е. во вращательном движении заготовки. Скорость резания обозначается Vvl измеряется в метрах в минуту (м/мин).
Подача — это величина перемещения резца за один оборот обрабатываемой заготовки; она обозначается буквой S и выражается в миллиметрах за один оборот (мм/об) заготовки (шпинделя). Различаются два типа подачи: продольная (Snp), параллельная оси обрабатываемой заготовки, и поперечная {Snon), перпендикулярная оси обрабатываемой заготовки.
Глубина резания — это толщина снимаемого за один рабочий ход (проход) слоя металла, измеряемая перпендикулярно к поверхности обрабатываемой заготовки. Глубина резания обозначается буквой t, измеряется в миллиметрах (мм) и рассчитывается по формуле t = (D-d)l2, где D — диаметр заготовки до обработки; d — диаметр заготовки после снятия резцом одного слоя материала.
Рациональный выбор режимов резания заключается в определении значений скорости резания, подачи и глубины резания, позволяющих максимально использовать технологические возможности станка и режущего инструмента для получения поверхности с высокой точностью геометрических размеров и формы и малой шероховатостью.
Режимы резания обычно выбираются в следующем порядке:
1. Вначале устанавливается такая глубина резания в соответствии с припуском на обработку, которая может быть за наименьшее число рабочих ходов.
2. Затем определяется подача с учетом прочности механизма подач и жесткости заготовки (для черновой обработки), а та! же требуемой шероховатости поверхности, геометрии инструмента и материала заготовки (для чистовой обработки).
3. Далее устанавливается допустимая скорость резания с учетом выбранных глубины резания и подачи, а также мощности станка, материала заготовки, геометрии и стойкости инструмента.
4. Наконец, рассчитывается частота вращения шпинделя по формуле и — 1 ООО Vl(nD) и устанавливается на коробке скорости» станка. Причем если ее величина не совпадает с паспортными данными станка, то выбирается ближайшее, но меньшее по величине значений частоты вращения.
При определении режимов обработки следует использовать специальные справочные таблицы для определения глубины резания, подачи и скорости резания.
dlja-mashinostroitelja.info
Разберем пример обработки простой детали. Допустим, требуется изготовить на токарном станке один штырь, показанный на рисунке 4.
Для этого штыря заготовку принимаем из прутка. Задаемся припуском на обработку по 2 мм на сторону по диаметру 20 мм. Тогда получим диаметр прутка равный 20+(2x2) = 24 мм. Принимая припуск на подрезание каждого торца заготовки 1 мм и ширину отрезного резца 3 мм, получим длину заготовки 45 мм. Чтобы отрезать заготовку длиной 45 мм от прутка на расстоянии 5 мм от кулачков патрона, нужно будет пруток выдвинуть на 50 мм от них.
Для обработки такого штыря потребуется три резца: проходной отогнутый с углом , проходной упорный прямой с угломи отрезной.
Проходным отогнутым резцом с углом можно обточить пруток по диаметру, подрезать торцевую поверхность и обточить фаску. Проходным упорным резцом с угломможно обточить пруток и подрезать уступ.
Отрезным резцом будет отрезаться заготовка от прутка.
На рис. 5 показаны эскизы обработки штыря на токарном станке. После выдвигания прутка на 50 мм из кулачков самоцентрирующего патрона (рис. 5,а) и его закрепления подрезают торцовую поверхность в размер 49 мм (рис. 5,6), снимая припуск 1 мм. Затем обтачивают проходным упорным резцом с углом пруток на диаметр 16мм на длине 25 мм от торцовой поверхности (рис. 5, в), а потом проходным отогнутым с углом на диаметр 20мм на длине 20 мм (рис. 5, г); этим же резцом снимают фаску 2X45° на конце прутка, обточенном на 016 мм (рис. 5, д), и отрезным резцом отрезают заготовку длиной 41 мм (рис. 5, е). Вынув заготовку из патрона, устанавливают ее концом, обточенным на 016 мм в кулачки патрона, подрезают торцовую поверхность (рис. 5, ж) и снимают фаску (рис. 5, з). Это будет вторая установка прутка в патрон. Таким образом, штырь обтачивается за две установки.
Рисунок 4. Штырь.
Рисунок 6. Эскизы обработки одного штыря.
При изготовлении 50 (и более) штырей ту же обработку целесообразно дифференцировать, т. е. расчленить. Например, сначала выдвинуть пруток на 50 мм (рис. 6, а) и отрезать заготовку длиной 42 мм (рис. 6, б). Отрезав все 50 заготовок, приступают на этом же или на другом токарном станке к обтачиванию одного конца длиной 26 мм диаметр 16 мм (рис. 6,в) у всей партии (все 50 заготовок, обрабатываемых одновременно, принято называть партией). Затем на этом же или на другом токарном станке у всей партии заготовок, установленных в патрон обточенной поверхностью, обтачивают цилиндрическую поверхность на диаметр 20 мм (рис. 6, г). Такое деление (дифференцирование) обработки значительно упрощает работу токаря, позволяя широко использовать перемещение резца в поперечном направлении по лимбу или по поперечному упору, а в продольном направлении по лимбу или по продольному упору с ограничителями, что значительно снижает время обработки, повышая производительность труда.
Для подрезания торцовой поверхности диаметром 20 мм на длину 41 мм (рис. 6, д) устанавливают каждую заготовку поочередно также в патрон обточенным концом Ø 16 мм так, чтобы уступ упирался в торцы кулачков; при подрезании торцовой поверхности используют продольный упор на станине станка. Затем у всей партии обтачивают фаску 2x45° у торцовой поверхности Ø 20 мм (рис. 6, е). После снятия фаски устанавливают заготовки в патрон обточенным концом 0 20 мм так, чтобы уступ заготовки совпадал с торцами кулачков (рис. 6, ж) и подрезают торцовую поверхность Ø 16 мм на длину 40 мм. Подрезав эти торцовые поверхности у всей партии, заканчивают обработку штыря обтачиванием фаски 2x45° у торца Ø 16 мм (рис. 6, з). Так как фаску 2X45° можно обтачивать и с продольной и с поперечной подачей, то используют соответственно продольный или поперечный упор. Дифференциация обработки целесообразна лишь при значительной партии обрабатываемых деталей. При меньшей партии деталей обрабатывать такой штырь следует за меньшее число операций. Например, после подрезания торцовой поверхности Ø 16 мм на длину 40 мм (рис. 6,ж) у той же заготовки обтачивают фаску 2x45° (рис. 6, з) за одну установку.
Обработку одной или нескольких поверхностей детали на одном станке у всей партии принято называть операцией. Таким образом один штырь (см. рис. 5) обрабатывался за одну операцию (укрупненный процесс), а 50 штырей — за 7 операций (дифференцированный процесс). Партию меньше 50 штырей целесообразно обрабатывать за меньшее число операций.
Основные работы, выполняемые на токарно-винторезных станках
Обработка цилиндрических поверхностей, плоскостей, прорезание канавок, отрезка. Для обработки цилиндрических поверхностей нужно применять продольное перемещение суппорта или резцовых салазок. Внешние цилиндрические поверхности обрабатывают обычно проходными резцами (см. рис.5), внутренние — расточными. Если отверстие должно быть получено в сплошном материале, его предварительно просверливают. Сверление, зенкерование и развертывание отверстий производят соответствующими инструментами, установленными в пиноли задней бабки или в держателе центрового инструмента, закрепленном в резцедержателе. | Растачивают сквозные цилиндрические отверстия резцами 12 на (рис.5), а глухие—резцом 13. В зависимости от формы и разменов заготовок для их закрепления используют различные устройства патроны, центры, оправки и др.).
Рис.9. Обработка плоскостей и отрезка на токарном станке.
Плоскости обрабатывают проходными прямыми и отогнутыми, а также подрезными резцами с поперечной подачей (рис.9,б,в). Прорезают канавки и отрезают заготовки также с поперечной подачей канавочными (см. рис. 5) и отрезными (рис.9.г, д) резцами. При отрезании детали резцами с наклонным лезвием (рис. 9,д) торец получается чистым и не требуется последующая его подрезка.
Конические поверхности
Конические поверхности обрабатывают следующими методами: резцом с соответственно размещенной главной режущей кромкой; поворотом верхней каретки суппорта; смещением задней бабки; с помощью копировальной конусной линейки.
Резцом с соответственно размещенной главной режущей кромкой (рис. 10.б) обрабатывают конические поверхности небольшой длины. При обработке конических поверхностей с помощью поворота верхней каретки суппорта (рис.10,6) направляющие резцовых салазок устанавливают, пользуясь градусной шкалой поворотного круга под углом ф к оси вращения заготовки, равным половине угла при вершине обрабатываемого конуса.
Подачу резца осуществляют вручную, а глубину резания устанавливают винтом поперечной подачи. Так можно обрабатывать внешние и внутренние конические поверхности, длина которых не превышает длины резцовых салазок. Используя метод смещения задней бабки, заготовку устанавливают в шариковых центрах, а заднюю бабку смещают в поперечном направлении (рис.10,e) на величину h = L sin φ мм, где L — длина конуса, а φ— половина его угла при вершине. Обработку ведут с автоматической продольной подачей, так как образующая конуса параллельна направляющим станины. Этим методом обрабатывают только внешние конические поверхности значительной длины с углом при вершине конуса не больше 10...12°.
Рис.10.Обработка конических поверхностей на токарном станке
Метод обработки конусов с помощью копировальной конусной линейки точнее и производительнее других. Рассмотрим устройстве конусной линейки. На кронштейн 5 (рис. 10,г), прикрепленный к суппорту, установлено основание 7 линейки, которая может скользить по специальным направляющим на кронштейне. В основании линейки закреплен стержень 8, другой конец которого входит в отверстие кронштейна 10 и закрепляется в нем болтом 9. Этот кронштейн закреплен на станине болтами 11. Линейка 1 с пазом 6 установлена на основании 7. К ползунку 2, который скользит в пазу болтом 4 присоединена тяга 5, другой конец которой соединен с поперечными салазками суппорта. Наладка станка заключается в следующем: поперечные салазки отключают от винта поперечной подачи, конусную линейку поворачивают по шкале на угол ср, равный половине угла при вершине конуса, и закрепляют. При автоматической или ручной продольной подаче суппорта ползунок 2 и резец двигаются параллельно образующей обрабатываемого конуса.
studfiles.net
При точении главным движением является вращательное движение заготовки, а вспомогательное движение - подача - обеспечивает перемещение резца вдоль обрабатываемой поверхности. Подача может осуществляться по прямой, параллельной оси вращения заготовки - продольная подача, перпендикулярной оси вращения - поперечная подача, используется также косая подача (при обработке конических поверхностей) и подача по криволинейной траектории (при обработке фасонных поверхностей).
скорость резания - V , м/мин;
подача - S , мм/об;глубина резания - t , мм.Подача – величина перемещения инструмента в направлении вспомогательного движения за время одного оборота заготовки. При расчетах времени обработки и производительности удобнее пользоваться размерностью подачи в мм/мин.
Глубина резания – толщина слоя металла, удаляемого за один проход инструмента. При точении,
где D - диаметр обрабатываемой поверхности,
d - диаметр обработанной поверхности.
При работе отрезным резцом в режим резания вместо глубины резания t входит ширина резания B (мм). Составляющие режимы резания выбирают в следующей последовательности: глубина резания, величина подачи, скорость резания. Глубину резания и величину подачи стремятся увеличить насколько это допустимо прочностью и жесткостью инструмента и заготовки, мощностью станка, шероховатостью поверхности и другими ограничивающими факторами.
Скорость резания рассчитывают по эмпирическим формулам, учитывающим влияние большого числа факторов, основными из которых являются материал заготовки, материал режущего инструмента, величины подачи и глубины резания, стойкость инструмента (время его работы между переточками), наличие или отсутствие охлаждения.На практике величины составляющих режима резания колеблются в очень широких пределах: скорость резания от нескольких м/мин до нескольких сот м/мин, величина подачи от сотых долей мм до нескольких мм, глубина резания от сотых долей мм до 10-15 мми более.При выполнении лабораторной работы режимы резания задаются в технологической карте или указываются преподавателем. По заданным режимам резания необходимо произвести настройку станка - установить с помощью рукояток управления частоту вращения шпинделя – n об/мин и величину подачи S мм/об.
, об/мингде - заданная скорость резания, м/мин;D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;
1000 - коэффициент перевода м в мм.
Действительная скорость резания составит:
, м/мин2. Основные виды токарной обработки и токарных резцов
Основное назначение точения - обработка поверхностей вращения (цилиндрических, конических и фасонных).Большое разнообразие работ, выполняемых на станках токарной группы, обусловило наличие разнообразных токарных резцов.Любой токарный резец состоит из рабочей части (головки) и стержня (державки), служащего для закрепления резца в резцедержателе станка.Различают следующие основные типы токарных работ и токарных резцов.Точение - обработка наружных поверхностей - выполняется проходными резцами: прямыми 1,2; отогнутыми 3,4; правыми 1,3; левыми 2,4.
Подрезание торца (торцевое точение) выполняют проходным упорным резцом 1, проходным отогнутым резцом 2 или подрезным резцом 3.
Отрезку и подрезание канавок выполняют отрезным резцом .
Растачивание сквозных и глухих предварительно просверленных отверстий большого диаметра осуществляют расточными резцами.
На токарном станке отверстия можно обрабатывать также сверлами, установленными в пиноли задней бабки, с ручной или механической подачей .Фасонные поверхности обрабатывают специальными фасонными резцами (рис. 2.2, д) с поперечной подачей. Фасонные поверхности обрабатывают также проходными резцами с помощью копировальных устройств.
Обработку конических поверхностей осуществляют, проходными резцами при смещении задней бабки при угле конуса до 8° или с поворотом верхних поворотных салазок суппорта станка.
Нарезание резьбы производят наружными 1 или внутренними 2 резьбовыми резцами, профиль которых соответствует профилю нарезаемой резьбы.
Нарезание наружной резьбы может быть выполнено на токарном станке с помощью специального резьбонарезного инструмента - плашки.
Сверление. Сверлением называется получение отверстия в сплошном материале с помощью сверла. При сверлении чаще всего применяют спиральные сверла. Спиральное сверло состоит из двух основных частей: рабочей части, включающей режущую часть; хвостовика цилиндрического или конического.
Угол при вершине конуса рабочей части сверла зависит от обрабатываемого материала, он может быть от 80-90° для мягких материалов до 130-140° для твердых.Сверление на токарных станках производят обычно ручной подачей пиноли задней бабки, в которой закреплено сверло.Скорость резания V при сверлении - окружная скорость наиболее удаленной от оси точки режущей кромки сверла.
, м/мингде D - диаметр сверла, мм;
n - число оборотов заготовки (сверла), об/мин.
Подача при сверлении - перемещение сверла вдоль его оси за время одного оборота заготовки (сверла), мм.Глубина резания при сверлении t - равна половине диаметра сверла (при сверлении в целом металле).
Глубина (длина) сверления l - равна пути, пройденному сверлом в процессе работы вдоль его оси.
media.ls.urfu.ru
Токарная обработка металла – это трудоемкая и востребованная слесарная операция. Для того чтобы обеспечить производительность труда, высокое качество изготавливаемой детали и её низкую стоимость, выполняют расчет режима резания. Из данной статье вы узнаете, как правильно его рассчитывать и какие данные использовать при вычислениях.
Чаще всего под этим термином имеют в виду вычисление глубины, подачи и скорости резания. Это основные параметры, без которых выточить деталь невозможно. Кроме того, также в расчет могут входить припуски на обработку, частота вращения шпинделя, масса заготовки и другие элементы обработки, которые оказывают влияние на условия протекания процесса точения.
Рассчитать режим резания можно несколькими способами. Первый и самый точный – это аналитический, и он предполагает собой использование эмпирических формул. Второй способ – табличный. Для его осуществления требуется изучение и анализ большого количества информации из различных справочников. Кроме того, для расчета режимов резания также могут быть использованы различные программы. Они значительно упрощают вычисление. Для этого требуется только ввести все известные параметры, и программа сама выполнит расчет.
Технологический маршрут обработки детали или поверхности включает в себя наименования необходимых операций и состоит из переходов. Для каждого из них необходимо рассчитать режим резания, определить оборудование, на котором будет производиться обработка, выбрать режущий инструмент, сделать чертеж и назначить необходимые размеры. Это необходимо для того, чтобы минимизировать затраты на производство и получить качественную деталь. Так, не выполнив расчет режима резания при точении, можно как сломать режущий инструмент, так и повредить деталь. Все это принесет убытки компании или предприятию, где выполнялась обработка. Выполнив расчет глубины, скорости резания и подачи, токарь с легкостью сможет выполнить свою работу.
Токарная работа выполняется на токарных станках при помощи резцов. Их существует огромное множество. Они классифицируются по виду обработки, по материалу, по виду конструкции. Отрезной резец – один из самых популярных. Из названия становится понятным, что он предназначен для отрезания торцов под прямым углом. Еще один наиболее популярный – расточной. Он предназначен для растачивания отверстий. Глубина резания для такого резца равна величине отгиба его рабочей части. Выбор режущего инструмента, прежде всего, зависит от требуемой операции и материала заготовки. Так, например, для чугунных изделий рекомендуется выбирать вольфрамовые резцы (ВК6М,ВК2, ВК3), для ковочных и жаропрочных сталей - титано-тантало-вольфрамовые (ТТ20К9, ТТ8К6, Т14К8). Чаще всего для обработки обычной стали используют инструмент из быстрорежущей стали (Р18,Р9) и с добавлением легирующих элементов (Р18К5Ф2, Р6МЗ, Р18Ф2). Кроме того, возможно применение резцов из углеродистой стали (У10А и У12А), однако следует учитывать, что при нагревании этого материала выше 200 °С он теряет стойкость и становится непригодным для дальнейшей работы. Режимы резания при обработке поверхностей обязательно учитывают режущий инструмент и его материал.
Прежде чем приступить к расчету режимов резания, необходимо выбрать режущий инструмент и определить, из какого материала выполнена его режущая часть и сама заготовка. Так, для хрупких металлов выбирают наименьшие значения. Кроме того, нужно знать, что при точении деталь нагревается и если скорость резания будет слишком высокая, из-за повышения температуры может деформироваться сама деталь. Далее, определяют вид обработки (черновая, чистовая). Для этих двух операций режим резания существенно отличается. Для чистовой обработки выбирают наименьшие допустимые значения, для получения необходимого класса точности. В зависимости от толщины срезаемого слоя также выбирают и количество проходов, за которые будет обработана поверхность.
Одним из важных элементов режима резания является толщина срезаемого слоя за один проход – глубина. Если выполняется подрезание торца, то за глубину необходимо принимать всю снимаемую поверхность – её диаметр. Как уже было сказано ранее, немаловажным является и количество проходов. Они рассчитываются в зависимости от припусков на обработку. При этом около 60 % уходит на черновую обработку, 20-30 % - на получистовую и на чистовую (последний проход) - 10-20 %. Для цилиндрических поверхностей глубина резания t завит от диаметров детали. Так, расчет выполняют по формуле t = (D - d) / 2. Для плоских деталей, в расчете вместо диаметра используют длину. Для черновой обработки глубина принимается больше 2 мм, при получистовом – 1-2 мм, а при чистовом 0,3-1 мм. В целом, конечно же, этот параметр зависит от необходимого качества получаемой поверхности. Чем меньший класс точности необходим, тем меньшая должна быть глубина резания и тем больше будет проходов.
Величина перемещения резца за один оборот заготовки именуется подачей. При черновом точении этот параметр выбирается максимально допустимым. При чистовой обработке величина подачи будет зависеть от требуемого квалитета шероховатости. Конечно же, подача зависит и от глубины резания и размера детали. Чем меньше деталь, тем меньшее число необходимо выбрать. Что же касается срезаемого слоя, то чем он больше, тем подача меньше. Для удобства существуют специальные таблицы. В них можно увидеть зависимость величины этого значения от других параметров. Кроме уже вышеописанных элементов, иногда требуется знать размер державки резца, так он также влияет на величину подачи. При выборе этого параметра существуют и определенные исключения. Так, при токарных режимах резания с ударными нагрузками, значение из таблицы необходимо умножить на коэффициент 0,85. А если обрабатывается жаропрочная сталь, то подача не должна превышать 1 мм/об.
Еще один важный элемент режимов резания – это скорость. В первую очередь она зависит от выполняемой операции. Например, отрезание торца можно производить на достаточно высокой скорости. Режимы резания при сверлении и точении весьма отличаются. По этой причине перед выполнением расчета необходимо точно знать название слесарной операции, используемый инструмент и материал заготовки. При токарной обработке для вычисления скорости диаметр детали умножают на количество её оборотов в минуту и на π. Полученное число делят на 1000. Как уже говорилось ранее, используя табличный метод можно не выполняя расчет подобрать скорость резания.
После того как подача, глубина и скорость резания назначены, их необходимо проверить. Полученные значения не должны превышать те, которые записаны в паспорте станка. В противном случае при точении может быть поврежден не только режущий инструмент, но и сам станок.
Первый и самый важный показатель, который необходимо проверить, – это мощность двигателя станка и её необходимо вычислить по формуле: P x V / 1000, где Р – это сила резания, а V – уже рассчитанная действительная скорость резания. Теперь полученную мощность необходимо сравнить с допустимой по паспорту станка. Если она не превышает это значение, значит, расчет выполнен верно. Можно приступать к обработке. Если же расчетная мощность больше паспортной, то необходимо корректировать скорость резания, подачу и глубину.
www.syl.ru