Практическая работа №2. ۞ Обработка наружных цилиндрических поверхностей на токарном станке

Цель. Овладение приёмами обработки наружных цилиндрических поверхностей заготовок на токарном станке и заточки резцов.

Оборудование, инструмент и приспособления. Токарно-винторезный станок и принадлежности к нему, проходные, подрезные и отрезные резцы, необходимый контрольно-измерительный инструмент, точильно-шлифовальный станок.

Технические сведения. При обработке цилиндрических поверх­ностей заготовки закрепляют в патроне или в центрах. В патроне зажимаются, как правило, короткие детали, а в центрах - длин­ные (чтобы не отгибался правый конец заготовки). При отношении длины заготовки l к ее диаметру D, большем четырех ( l: D > 4), поддержка заготовки задним центром является обязательной.

Обтачивание цилиндрических поверхностей обычно производят в два приема: сначала снимают большую часть припуска (черновое обтачивание), а затем оставшуюся часть (чистовое точение).

Для получения заданного диаметра детали (при черновом обтачивании с учетом припуска на чистовое точение) необходимо установить резец· на соответствующую глубину резания. При этом следует иметь в виду, что после одного прохода резца заготовка уменьшается по радиусу на величину глубины резания, а по диа­метру соответственно на удвоенную величину данной глубины резания.

Установку глубины резания производят способом пробных стру­жек или с помощью лимба поперечной подачи.

Способ пробных стружек заключается в следующем. Включают шпиндель стан­ка. Вращением маховика про­дольной подачи и рукоятки вин­та поперечной подачи вручную подводят резец к заготовке так, чтобы его вершина коснулась поверхности около самого тор­ца. Установив момент касания, резец отводят вправо от заго­товки с помощью рукоятки поперечной подачи устанавли­вают требуемую глубину реза­ния. Затем ручной продольной подачей обтачивают заготовку на длине 3-5 мм (пробная струж­ка), возвращают резец вправо, останавливают станок и изме­ряют диаметр обработанной поверхности. Если диаметр получился больше требуемого, резец ус­танавливают на несколько большую глубину, снова снимают проб­ную стружку и производят измерение. Эти операции повторяют до тех пор, пока не получат заданный размер. После чего начи­нают обработку заготовки, вначале на длине 3 - 5 мм ручной по­дачей (врезание), а затем включают механическую. По окончании обработки выключают механическую подачу, отводят резец назад и останавливают станок. В таком же порядке производят и чистовое обтачивание.

Установка глубины резания с помощью лимба поперечной подачи. Для ускорения установки резца на требуемую глубину резания на современных токарных станках имеется специальное приспособление - лимб поперечной подачи (рис. 12). Он представляет собой втулку или кольцо, по окруж­ности которого нанесены деления. Располагается около рукоятки винта поперечной подачи. Деления отсчитываются по

риске, на­ходящейся на неподвижной втулке.

П ринцип устройства лимба прост. При полном обороте рукоятки винта поперечные салазки перемещаются на величину шага этого винта. Предположим, что лимб разделен на 100 равных частей, а винт поперечной подачи имеет резьбу с шагом 5 мм. За один оборот рукоятки винта, т. е. на 100 делений лимба, резец переместится в поперечном направлении на 5 мм. Если рукоятку повернуть только на одно деление, то перемещение резца составит 5 : 100 = 0,05 мм. Эту величину называют ценой деления лимба.

Устанавливая резец на определенную глубину резания с по­мощью лимба поперечной подачи, нужно учитывать зазор между винтом и гайкой или так называемый люфт винта. Если данное обстоятельство упустить из виду, то величина перемещения резца не будет соответствовать заданной по лимбу. Чтобы этого не произошло, необходимо соблюдать следующее правило. Всегда под­водить требуемое деление лимба к риске правым вращением ру­коятки винта. Ошибочный поворот рукоятки винта поперечной подачи больше требуемого нельзя исправлять поворотом рукоятки назад только на величину ошибки. Нужно сделать полный оборот рукоятки в обратную сторону и снова вращать ее вправо до сов­падения расчетного деления лимба с риской.

При установке глубины резания с помощью лимба также сле­дует делать пробные замеры, но в данном случае установка резца производится значительно быстрее и точнее.

Выбор величины подачи при обтачивании цилиндрических по­верхностей осуществляют в зависимости от вида обработки. При черновом обтачивании величина подачи обычно колеблется от 0,3 до 1,5 мм/об, а при получистовом и чистовом - от 0,1 до 0,3 мм/об.

Скорость резания определяют в зависимости от свойств материа­ла резца и обрабатываемой заготовки, глубины резания, подачи, вида охлаждения и других факторов.

Примеры величин скорости резания представлены в таблице 1.

Настройку станка на требуемую скорость резания производят установкой соответствующей частоты вращения шпинделя, кото­рую определяют по формуле:

где n - частота вращения шпинделя, мин^-1; v - скорость реза­ния, м/мин; D - диаметр заготовки, мм.

Для подрезания торцов и уступов вершину резца устанавливают точно по линии центров. Если пользуются поперечной подачей, то главную режущую кромку поворачивают на угол 90̊.

Уступы небольшой высоты можно подрезать подрезным резцом при продольной подаче одновременно с обтачиванием цилиндри­ческой поверхности. Положение полученного уступа в этом случае будет зависеть от положения главной режущей кромки. Она долж­на устанавливаться перпендикулярно к оси детали.

При подрезании торцов за­готовки, закрепленной в цент­рах, рекомендуется устанавли­вать в заднюю бабку полуцентр (рис. 13, а), обеспечивающий подрезание всего торца.

Подрезание торцов заготов­ки, закрепленной в патроне, целесообразно производить не подрезным, а отогнутым про­ходным резцом. Он имеет более массивную режущую часть и допускает более высокие режи­мы обработки.

Глубиной резания при подре­зании торцов и уступов попереч­ной подачей является толщина снимаемого слоя, а подачей ­величина перемещения резца в поперечном направлении за один оборот заготовки.

Небольшие торцы и уступы при обработке их в поперечном направлении подрезаются, как правило, ручной подачей. Для больших поверхностей торцов и уступов можно рекомендовать следующие поперечные подачи: для черновой обработки - от 0,3 до 0,7 мм/об при глубине реза­ния от 2 до 5 мм, для чистовой обработки - от 0,1 до 0,3 мм/об при глубине резания 0,7 ­1,0 мм.

Величины скорости резания при подрезании торцов и усту­пов выбирают примерно такие же, как и при обработке цилин­дрических поверхностей, а число оборотов подсчитывают по наибольшему диаметру.

При отрезании (рис. 13, в) заготовку за­крепляют в патроне и по воз­можности поджимают задним центром. Ни в коем случае нель­зя производить отрезание при закреплении заготовки в центрах, что всегда приводит к поломке резца, а иногда и к несчастным случаям.

Отрезные резцы устанавливают перпендикулярно к оси заго­товки точно по линии центров. При установке резца ниже линии центров его передний угол уменьшается, повышается давление на переднюю поверхность, что может привести к поломке резца. Уста­новка резца выше линии центров приводит к уменьшению его заднего угла, к увеличению трения задней поверхности резца об обрабатываемую поверхность. Это тоже может служить причиной поломки резца.

Отрезание заготовки следует производить как можно ближе к кулачкам патрона. Не нужно перемещать резец до самого центра заготовки, так как в месте отрезания может образоваться очень тонкий стержень, который под давлением резца и тяжести отрезае­мой части заготовки согнется, резец окажется защемленным и про­изойдет его поломка. Как только между частями заготовки, за­крепленной в патроне и отрезаемой, останется перемычка, которая может быть легко переломлена, следует вывести резец, остановить станок и отломить отрезаемую часть. После чего снова включить станок и зачистить торец оставшейся в патроне части заготовки.

Чтобы производить отрезание сразу до конца, применяют резец, у которого правый угол режущей кромки идет впереди левого. Бобышка, оставшаяся у закрепленной части заготовки, срезается при последующей обработке.

За глубину резания t при отрезании принимают ширину про­реза, а подачей s считают величину перемещения резца в попереч­ном направлении за один оборот заготовки.

Примерные режимы обработки при отрезании: при работе бы­строрежущими резцами по стали средней твердости величину пода­чи берут от 0,07 до 0,2 мм/об, а скорость резания - от 15 до 30 м/мин; при работе твердосплавными резцами также по стали сред­ней твердости величину подачи принимают от 0,07 до 0,1 мм/об, а скорость резания 150-180 м/мин.

Обработку гладких валиков с закреплением заготовки в патроне выполняют в следующей последовательности:

устанавливают трехкулачковый патрон на шпинделе станка;

располагают на рабочем месте чертеж, измерительный и режу­щий инструмент, приспособления и т. д.;

проверяют соответствие размеров заготовки размерам на чертеже детали;

устанавливают, выверяют и закрепляют заготовку в патроне; устанавливают и закрепляют проходной резец в резцедержателе; настраивают коробку скоростей станка на требуемую частоту вращения шпинделя;

включают прямое вращение шпинделя; устанавливают резец на заданную глубину резания;

обтачивают поверхность заготовки на длину 3-5 мм при руч­ной подаче резца;

отводят резец от заготовки и перемещают в исходное положе­ние;

останавливают станок, измеряют диаметр обточенной части заготовки штангенциркулем. Если диаметр получился больше тре­буемого размера, резец устанавливают в первоначальное положе­ние по лимбу, вторично подают на требуемую глубину резания, затем выполняют вторичный проход и вновь измеряют диаметр обрабатываемой поверхности;

при получении требуемого диаметра перемещают резец на вре­зание ручной продольной подачей, включают станок и обтачивают гладкую цилиндрическую поверхность на заданную длину; выключают станок и снимают заготовку.

Обработку гладких валиков с закреплением заготовки в центрах

выполняют в следующей последовательности:

налаживают станок для обработки заготовки в центрах; определяют припуск на обработку и режимы резания; настраивают станок для обработки заготовки;

проверяют соосность центров. Для этого снимают пробную стружку на три четверти длины заготовки. Останавливают станок и измеряют диаметры обработанной поверхности заготовки в раз­ных местах. Они должны быть равными. Если диаметр заготовки у задней бабки меньше, чем у передней, то корпус задней бабки нужно сместить по делениям на основании в поперечном направле­нии (от себя);

обтачивают заготовку на три четверти ее длины;

переставляют хомутик на обработанный конец заготовки и устанавливают заготовку необработанным концом к заднему центру;

обтачивают необработанную часть заготовки; выключают станок и снимают заготовку.

Обтачивание ступенчатых валиков выполняют в следующей последовательности:

устанавливают и закрепляют заготовку;

устанавливают и закрепляют проходной и подрезной резцы; определяют режимы обработки и настраивают станок на заданные режимы резания;

обтачивают цилиндрические поверхности ступеней валика проходным резцом;

подрезным резцом подрезают уступы; выключают станок и снимают деталь.

Возможно уменьшить затраты времени на изготовление ступенек работая только проходным упорным резцом, предварительно выставив его главную режущую кромку строго перпендикулярно оси вращения заготовки.

Подрезание торцов заготовок выполняют в следующей последовательности:

устанавливают заготовку в патроне; устанавливают подрезной торцовый резец; подрезают торец заготовки;

открепляют заготовку, измеряют ее длину и определяют припуск на обработку второго торца;

закрепляют заготовку и подрезают второй торец, выдержав дли­ну заготовки по чертежу;

выключают станок и снимают заготовку.

Отрезание заготовок (рис. 13, в) выполняют в следующей последовательности:

устанавливают и закрепляют заготовку; устанавливают и закрепляют отрезной резец; настраивают станок на требуемые режимы резания;

размечают и отрезают заготовку на заданную длину попереч­ной подачей, поперечной и продольной подачами с разгонкой рез­цом или специальным отрезным резцом со скошенной режущей кромкой;

выключают станок и снимают деталь.

Затачивание резцов выполняют в следующей последователь­ности:

проверяют техническое состояние заточного станка, наличие и исправность ограждений, заземления;

затачивают проходной резец по главной задней поверхности; затачивают резец по вспомогательной задней поверхности; затачивают резец по передней поверхности;

проверяют углы заточки резца шаблоном;

окончательно затачивают резец по главной и вспомогательной задним поверхностям;

закругляют вершину головки резца; доводят по фаске переднюю поверхность;

доводят по ленточке главную заднюю поверхность; выдерживают угол наклона главной режущей кромки относительно вершины головки резца.

При обтачивании цилиндрических поверхностей возможны сле­дующие виды брака.

Часть поверхности детали осталась необработанной. Здесь возможен ряд причин: из-за недостаточных размеров заготовки (малого припуска на обработку), кривизны заготовки, неправиль­ной ее установки и неточной выверки, неточного расположения центровых отверстий или смещения заднего центра.

Неправильные размеры обточенной поверхности. Причины: неточная установка резца на глубину резания или неправильное измерение детали при снятии пробной стружки.

Неточность геометрической формы цилиндрической поверх­ности (овальность, конусность или бочкообразность). Овальность обработанной детали получается обычно при биении шпинделя из-за выработки его подшипников или износа шеек. Конусность обточенной поверхности, как правило, результат смещения заднего центра относительно переднего. Бочкообразность - следствие прогиба заготовки.

Несовпадение поверхностей при обработке валика в центрах с двух сторон. Наиболее распространенные причины: биение перед­него центра или разработка центровых отверстий.

Шероховатость обработанной поверхности не соответствует тре­бованиям чертежа. Причин этого может быть несколько: большая подача резца, дрожание резца из-за большого вылета или недостаточно прочного закрепления его в резцедержателе, дрожание детали вследствие непрочного закрепления ее или биения шпин­деля, малый радиус закругления вершины резца и т. п.

Характерные виды брака при подрезании торцов u уступов и его причины (таблица 3).

Неправильное расположение подрезанного торца или уступа по длине детали. Причины: неточная установка резца, несвоевре­менное выключение механической

продольной подачи или недо­статочное закрепление заготовки в патроне.

Неперпендикулярное расположение торца или уступа к оси детали. Эго зависит от нескольких причин: неточность направляю­щих суппорта при работе с поперечной подачей, отжим резца из-за его непрочного закрепления в резцедержателе, отход плохо засто­поренной каретки, неправильная установка резца при работе с продольной подачей.

Меры по предупреждению брака при обтачивании наружных цилиндрических поверхностей указаны в таблице 2.

Таблица 2

Брак при обтачивании наружных цилиндрических поверхностей