2.3 Токарные станки
Токарные станки имеют два координатных перемещения: продольное z – вдоль оси и поперечное х. Их изготавливают в следующих исполнениях:
– патронные, без задней бабки;
– патронно-центровые с задней бабкой;
– лоботокарные;
– токарно-карусельные;
– прутковые.
Большинство патронных станков с ЧПУ изготавливают в вертикальной компоновке. Так называют станки, имеющие вертикальное или наклонное расположение направляющих станины. Такое исполнение обеспечивает более удобный сход стружки, что важно в условиях автоматизированного производства.
2.4 Режимы токарной обработки
Выбор режимов резания осуществляется в следующей последовательности: глубина, подача, скорость резания.
При выборе глубины следует учитывать, какой вид обработки из двух возможных предстоит выполнять: предварительную или окончательную.
При предварительной обработке стремятся снять припуск за минимальное число рабочих ходов, следовательно, работать с максимально возможной глубиной резания t. Ограничить такую глубину может протяженность L режущей кромки резца:
t ≤ L∙cosφ,
где φ – главный угол в плане.
Для упорно-проходных резцов t ≤ L, так как главный угол в плане φ равен 90°.
Вторым фактором ограничения глубины резания выступает виброустойчивость технологической системы. При достижении определенной глубины резания возникают вибрации, относящиеся к автоколебаниям. Эффективным путем выхода из автоколебаний является уменьшение глубины резания.
Выбор предельной глубины резания, ограниченной условиями виброустойчивости, является весьма сложной задачей, требующей от технолога большого практического опыта, так как многое зависит от состояния станка, зажимного приспособления и резца.
При выборе подачи также учитывают условия выполнения работы. При чистовой обработке необходимо получить на обрабатываемой поверхности определенную шероховатость, которую можно характеризовать средне-арифметической высотой микронеровности Ra (мкм). Используйте следующую формулу для подсчета подачи на оборот заготовки s0 (мм/об):
s0
= 0,14
,
где r – радиус при вершине резца в мм.
Например, при
необходимости получить шероховатость
Ra,
равную 1,0 мкм, при работе резцом с радиусом
при вершине 1,0 мм нужно использовать
подачу 0,14 мм/об, а при уменьшении радиуса
при вершине резца до 0,4 мм шероховатость
Ra
1,0 мкм может быть достигнута при подаче
s0
= 0,14
= 0,09 мм/об.
В настоящее время получило распространение использование быстросменных твердосплавных пластин с зачистной кромкой Wiper (Вайпер). Эта кромка имеет большой радиус, благодаря чему можно улучшить шероховатость, численно высоту микронеровности снизить в два раза.
При предварительной обработке шероховатость поверхности не имеет значения. Можно работать с большой подачей, не обращая особенно внимания на полученную шероховатость, которая может быть выражена высотой микронеровности Rz 80 и даже 120 мкм. Численная связь между Rz и Ra составляет примерно 4 : 1, т.е. Rz 80 – это примерно Ra 20. Ограничивает величину подачи прочность твердого сплава, материала весьма хрупкого.
Не следует выполнять точение твердосплавными резцами с подачей, превышающей 1,5 мм/об. Только твердые сплавы подгрупп применения более 30 могут работать с подачей до 2 мм/об.
Скорость резания в большой степени зависит от принятого периода стойкости. Если поднять скорость резания только на 25 %, то стойкость снизится в 2 раза, следовательно, в 2 раза вырастет расход режущего инструмента. Оснащение резцов быстросменными неперетачиваемыми пластинами и рост стоимости станков изменили оптимальное значение стойкости, которое экономически наиболее выгодно. В настоящее время оно равно 15 мин., в то время, как сравнительно недавно считался экономически выгодным период стойкости 30 мин.
Твердые сплавы без сверхтвердых покрытий работают со скоростями резания 100 – 140 м/мин. Сверхтвердые покрытия поднимают это значение до 180 – 220 м/мин.