Роль и значение обработки металлов резанием в общем производственном процессе.

Обработка металлов и других конструкционных материалов резанием на металлорежущих станках — весьма распространенный производственный процесс, назначением которого является придание заготовкам с помощью режущего инструмента правильной геометрической формы, требуемых размеров и чистоты поверхности. На большинстве машиностроительных заводов трудоемкость обработки резанием составляет 45—60% от общей трудоемкости изготовления машин, и поэтому совершенствование технологии резания металлов является актуальной народнохозяйственной задачей.

Изучение закономерностей явлений, связанных с резанием металлов, конструкцией режущих инструментов и металлорежущих станков, необходимо не только для сознательного управления процессами резания, но и для проектирования более совершенных технологических процессов изготовления деталей машин и приборов.

Широкое распространение имеют точение, фрезерование и сверление. Ими пользовались еще на заре развития машиностроения.

К методам обработки резанием относятся также строгание, растачивание резьбонарезание, зубонарезание, различные способы протягивания и шлифования, имеют место и другие способы.

Роль ученых и новаторов производства в развитии обработки металлов резанием.

Научное исследование процесса образования стружки и усилий, возникающих в процессе резания, впервые осуществил основоположник науки о резании металлов русский ученый Иван Августович Тимме (1838-1920 гг.). Значительный вклад в науку о резании металлов внес профессор К. А. Зворыкин, в 1893 г. он опубликовал результаты своих исследований о величине усилия резания в зависимости от глубины резания и подачи. Я. Г. Усачев положил начало изучению раздела науки о физике резания металлов.

Советские ученые, взяв за основу работы И. А. Тимме, К. А. Зворыкина, Я. Г. Усачева, опираясь на опыт передовиков-новаторов производства, создали советскую школу резания металлов, успешно решившую основные вопросы теории и практики скоростного резания металлов. Скорости резания поднялись до 500-2000 м/мин. Ценный вклад в практику скоростного резания внесли новаторы производства С. Г. Борткевич, П. Б. Быков, В. К. Семинский, В. А. Колесов и др., подтвердив еще раз, что содружество деятелей науки и новаторов производства позволяет успешно двигать вперед теорию и практику, заменяя новую технику новейшей.

Современная практика резания металлов предусматривает широкое применение станков с программным управлением, т. е. станков, производящих обработку без участия рабочего в управлении.

Классификация и нумерация металлорежущих станков.

По виду обработки и виду режущего инструмента станки называются токарными, сверлильными, фрезерными, шлифовальными и т. д. В зависимости от чистоты обработанной поверхности станки делят на обдирочные, чистовые, отделочные, доводочные, а по конструктивным особенностям — на горизонтальные, вертикальные (сверлильные, фрезерные, протяжные вертикальные и горизонтальные). По степени автоматизации станки делят на автоматы, полуавтоматы, станки с программным управлением.

По числу рабочих органов станка (шпинделей, суппортов) различают сверлильные одношпиндельные, сверлильные многошпиндельные, токарные односуппортные, многосуппортные и т. п.

Все металлорежущие станки в зависимости от специализации делят на следующие три группы:

1. Универсальные, применяемые для обработки различных по форме и размерам поверхностей на деталях многих наименований. Универсальные станки используются в штучном и отчасти в мелкосерийном производствах и в ремонтных цехах.

2. Специализированные, применяемые для обработки различных поверхностей на деталях одного наименования или немногих наименований, сходных по конфигурации, но различных размеров, например ступенчатых валиков, колес подшипников качения, шкивов и т. п. Специализированные станки используются главным образом в серийном производстве.

3. Специальные, применяемые для обработки одних деталей, как, например, обточки шеек коленчатых валов, для обточки фасонного профиля реборд вагонных колес и т. п.

Классификация металлорежущих станков в зависимости от веса и размеров:

• легкие станки, применяемые для обработки деталей приборов, часов, швейных машин;

• средние станки весом до 10 т, применяющиеся главным образом в среднем машиностроении;

• крупные станки весом от 10 до 30 т (за исключением внутришлифовальных, шлифовально-притирочных изубообрабатывающих, для которых предельный вес составляет 20 т);

• тяжелые станки весом от 30 до 100 т и особо тяжелые или уникальные (свыше 100 т).

Нумерация металлорежущих станков производится по системе, cогласно этой системе все станки делятся на девять групп. Каждому станку присваивается трех- или четырехзначный номер. Первая цифра номера означает группу станка: 1 — токарные, 2 — сверлильные и другие . Вторая цифра означает разновидность (тип) станков, например токарно-винторезные станки имеют вторую цифру 6, токарные полуавтоматы и автоматы одношпиндельные — вторую цифру 1 и т. д. Третья и четвертая цифры номера станка обозначают условно размеры обрабатываемой заготовки или размеры режущего инструмента. Для отличия новой модели станка от старой, выпускавшейся ранее, к номеру добавляют букву. Буква после первой цифры указывает на модернизацию станка (например, токарно-винторезный станок модель 1А62, 1К62), буква после всех цифр обозначает видоизменение (модификацию) основной модели станка (1Д62М — токарно-винторезный, 3153М — круглошлифовальный, 372Б — плоскошлифовальный модифицированный).

Механизмы станков для осуществления вращательного движения.

Для передачи вращательного движения в станках применяют:

• ременные осуществляется посредством плоских, клиновидных и реже круглых ремней и шкивов.

• Зубчатые осуществляется посредством цилиндрических зубчатых колес (при параллельных осях валов) или конических зубчатых колес (при пересекающихся осях валов).

• Червячные состоит из ведомого червячного колеса и ведущего червяка.

• Цепные состоит из двух звездочек и бесшумной или роликовой цепи.

• Фрикционные устро йства, работающие за счёт сил трения

• гидравлические

• и электрические устройства.

Механизмы бесступенчатого регулирования частот вращения и подач в металлорежущих станках

Бесступенчатые приводы применяют для плавного и непрерывного изменения частоты вращения шпинделей или подачи. Οʜ позволяют получать оптимальные скорости резания и подачи при обработке различных деталей. Вместе с тем, они позволяют изменять скорость главного движения или подачу во время работы станка без его остановки. Вследствие этого применение в станках бесступенчатого привода способствует повышению производительности.

Электрическое регулирование производится изменением частоты вращения электродвигателя, который приводит в движение соответствующую цепь станка.

Систему генератор–электродвигатель применяют в тяжелых и мощных металлорежущих станках при частом реверсировании электродвигателœей или при крайне важности получения бесступенчатого регулирования частоты вращения, скоростей или подач. Диапазон регулирования, обеспечиваемый системой, R_n = 10¸15. Существенными недостатками системы генератор–электродвигатель является низкий КПД (примерно 0,65), громоздкость и высокая стоимость.

В механизмах главного движения станков с ЧПУ в основном применяются электродвигатели постоянного тока благодаря своим исключительным регулировочным свойствам, а также возможности изменения частоты вращения в определœенном диапазоне с постоянством передаваемой мощности. Размеры электродвигателя главного движения влияют на компоновку станка. У новых серий электродвигателœей уменьшена высота оси вращения, что обеспечивает их лучшую встраиваемость в станки.

Регулирование с помощью механических вариаторов. Большинство механических вариаторов, применяемых в станках, – фрикционные. Фрикционные передачи – механизмы, передающие движения с помощью сил трения соприкасающихся поверхностей. Величина передаваемой силы фрикционной передачи зависит от коэффициента трения.Фрикционные передачи обладают простотой конструкции, равномерностью передачи движения и бесшумностью работы, простым и легким управлением (изменение скорости главного движения и подачи можно производить во время работы без останова станка, что позволяет получить оптимальные скорости при обработке заготовок). Возможность регулирования частоты вращения на ходу станка является важным преимуществом перед ступенчатым приводом с зубчатыми колесами, так как дает возможность поддерживать постоянную скорость резания путем непрерывного автоматического изменения частоты вращения шпинделя, что крайне важно, к примеру, при поперечном обтачивании и резании резцами, когда диаметр обрабатываемой детали в процессе резания значительно изменяется.

Недостатками фрикционной передачи являются: большие нагрузки на валы и подшипники; повреждение дисков при буксовании, что приводит к неравномерному их изнашиванию; сравнительно небольшой диапазон регулирования (обычно не выше 6) и значительное снижение частоты вращения под нагрузкой; потери на трение; нежесткая характеристика – изменение передаваемой мощности при регулировании частоты вращения.

Реверсивные механизмы.

Реверсивные механизмы используются для изменения направления движения исполнительных органов станка. Реверсирование движений может осуществляться посредством реверсирования электродвигателей, гидродвигателей и механических устройств. В станках с механическими связями используются, как правило, механические реверсивные механизмы. На рисунке приведены схемы наиболее распространенных реверсивных механизмов.

Реверсивные механизмы с цилиндрическими колесами основаны на передаче вращательного движения от входного вала к выходному или через зубчатую передачу или с использованием промежуточного колеса. При этом управление реверсированием может осуществляться посредством передвижной шестерни или посредством кулачковой или фрикционной муфты с ручным или электромагнитным управлением.

Работа реверсивных устройств с коническими колесами основана на том, что два конических колеса, установленных на выходном валу, находясь в зацеплении с колесом входного вала, вращаются в противоположные стороны. Управление реверсированием обеспечивается или перемещением блока конических колес, или с использованием переключающей муфты.

Основной недостаток рассмотренных реверсивных механизмов - потеря некоторого количества движения в период переключения направления вращения. Поэтому при использовании таких механизмов во внутренних связях необходимо при выводе формулы настройки в уравнение кинематической цепи ввести соответствующий эмпирический коэффициент.

Указанный недостаток устранен в реверсивном механизме с составным колесом. Он состоит из ведущего колеса 1 и ведомого колеса, составленного из двух концентрических секторов внутреннего 2 и наружного 3 зацепления, соединенных между собой зубчатыми секторами 4 внутреннего зацепления. Все секторы составного колеса закреплены на торце колесе 5. Центр колеса 1 при зацеплении его с зубчатыми секторами 2 и 3 меняет положение от кулачка 6 через систему рычагов 7. Колесо 1 вращается с постоянной частотой в неизменном направлении, а колесо 5 изменяет направление вращения при неизменном зацеплении колеса 1 с зубчатыми секторами 2 и 3.

Реверсивный механизм с составным колесом используется во внутренних связях современных зубообрабатывающих станков для обработки конических зубчатых колес с прямыми и с круговыми зубьями

Механизмы станков для осуществления поступательного движения.

Подача может быть непрерывной (у большинства станков) или прерывистой (у строгальных и долбежных станков), чаще прямолинейной, реже круговой.

Для осуществления подачи широко применяют реечные и винтовые передачи. В первом случае вращение зубчатого колеса преобразуется в поступательное движение рейки, или наоборот. В винтовых передачах вращение винта преобразуется в поступательное движение гайки, перемещающейся вдоль оси этого винта. Эти гайки обычно делают разъемными, что позволяет выключить или включить движение подачи при любом положении гайки вдоль винта.

В автоматических станках движение подачи часто придается суппортам и столам станков путем поворота кулачков соответствующих механизмов.

В ряде станков для осуществления движения подач используют гидроприводы. В этом случае при поступлении масла в одну или в другую полость цилиндра поршень перемещает штоки, связанные со столом станка. Скорость перемещения поршня определяется объемом масла, поступающего в гидроцилиндр от насоса.

Механизмы прерывистых перемещений в металлорежущих станках.

Храповые зубчатые механизмы подразделяются на механизмы с наружным зацеплением (односторонние и двусторонние) и механизмы с торцовым зацеплением. Храповые механизмы применяются для получения периодических (прерывистых) движений подач в строгальных и долбежных станках, поворотов револьверных головок, цикличных движений в автоматах. Они удобны в тех случаях, когда периодические перемещения строго ограничены временем перебега или обратного хода резца.

Основные схемы храповых механизмов показаны на рис. 39. Ведущим звеном является собачка 1, совершающая возвратно-качательное движение, а ведомым — храповое колесо 2, которое может быть с наружным (рис. 39, а), внутренним (рис. 39, б) и торцовым (рис. 39, в) зацеплениям и. При каждом цикле качания собачка поворачивает храповое колесо на заданное число зубьев и отходит в исходное положение, проскальзывая по зубьям храповика.

В механизме с наружным храповым колесом (см. рис. 39, а) при равномерном вращении кривошипа К, связанного с ним шатуна Ш_Н рычаг Р_Г получает непрерывное качательное движение относительно точки 0₂. С рычагом Р_Г связана собачка 1, упирающаяся в зубья колеса z₂. При качании коромысла по стрелке, а—б (в сторону б) собачка приподнимается, скользит по спинкам зубьев и колесо не поворачивается. Принцип действия других конструкций аналогичен.

улачковые механизмы по виду движения разделяются на механизмы радиального и аксиального движения.

Наибольшее распространение получили плоские кулачковые механизмы, которыми легко осуществлять разнообразные функции управления при сравнительной компактности и несложной конструкции. Через плоские кулачковые механизмы преобразуется вращательное движение кулачка в поступательное движение толкателя. В механизмах с цилиндрическими кулачками барабанного типа (рис. 40, а) или торцового типа (рис. 40, б) ведущим звеном является кулачок 1 с пазом, по которому перемещается ролик толкателя 2. Такие механизмы применяются в станках-автоматах и полуавтоматах для осуществления автоматического цикла работы. Максимальная длина хода (по кривой кулачка) для барабанных кулачков составляет до 300 мм, для дисковых плоских кулачков 100—120 мм.

Принцип работы дискового кулачка (рис. 40, в) торцового типа состоит в следующем. Дисковый кулачок 1 равномерно вращается от привода вокруг оси О₁. На поверхность профильного кулачка опирается ролик 2 с рычажным механизмом, заканчивающимся ползуном С, связанным с рабочим органом Р₀. При равномерном вращении ролик 2 будет качаться соответственно профилю кулачка и через рычажный механизм, и ползун С передает прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочему органу Р₀. Материалами для кулачков обычно служат стали 50 и 40Х с поверхностной закалкой, при нагреве токами высокой частоты (ТВЧ) и закалке до твердости НRС 52—58.

Мальтийские механизмы. На рис. 41, а изображена схема мальтийского механизма, где ведущим звеном является вал I с кривошипом 1, а ведомым шестипазовый диск 2 — мальтийский крест, жестко закрепленный на валу II. При каждом обороте кривошипного вала I палец кривошипа 1 входит в один из пазов мальтийского креста и сообщает ему прерывистый поворот на угол 2α = 360°/z, где z — число пазов креста. Для плавного поворота креста, без жестких ударов в начале и конце поворота, должно удовлетворяться условие α + β = 90°, где β — половина центрального угла пальца креста.

В четырехпозиционном мальтийском механизме при равномерном вращении кривошипа 2, закрепленный на нем ролик 1 в определенный момент входит в один из четырех пазов мальтийского креста 4 и поворачивает его на 90°. За каждый последующий полный оборот кривошипа 2 вал с мальтийским крестом сделает только 1/4 оборота. Диск 3, жестко связанный с кривошипом, служит для фиксации положения креста в каждой из его четырех позиций.

Фиксирующие устройства. Многие перемещаемые узлы и детали станков при их установке в рабочее положение должны точно координироваться относительно других узлов и деталей станка. Для этого применяют фиксаторы. Круглый конический фиксатор (рис. 42, а) дает точную фиксацию, так как зазор между коническими поверхностями штифта 1 и втулки 2 отсутствует. Плоский конический фиксатор (рис. 42,6) обеспечивает большую жесткость и точность фиксации. Клин 1 подтягивается винтом 2 для устранения зазора между корпусом 3 и фиксатором 4. Фиксаторы применяют, например, для фиксации в рабочее положение поворотной револьверной головки на токарно-револьверном станке или автомате, для обеспечения соосности осей шпинделя и соответствующего гнезда револьверной головки, для установки режущего инструмента. Поворотный шпиндельный блок многорезцового токарного автомата должен точно координироваться относительно режущих инструментов так, чтобы прутковые и инструментальные шпиндели располагались соосно.

Механизмы обгона являются разновидностью дифференциальных механизмов. Их применяют в тех случаях, когда необходимо передавать два вращательных движения от двух независимых источников на один вал, а также используют для обеспечения медленных рабочих и быстрых холостых движений. Колесо 2 храповой муфты обгона (рис. 43, а) получает медленное вращение РХ (рабочий ход) против часовой стрелки. Оно свободно сидит на валу 4 и имеет на пальце собачку 3. Храповое колесо 1 при помощи шпонки жестко посажено на вал, который может быстро вращаться в том же направлении со скоростью XX (холостой ход). При рабочем ходе колесо 2 через собачку 3 вращает храповое колесо 1, ас ним и вал 4. При включении холостого хода от отдельного электродвигателя или другого устройства вал 4 получает быстрое вращение. В этом случае храповик будет обгонять собачку, и тогда медленное движение от колеса 2 на вал передаваться не будет.

Колесо 2 роликовой муфты обгона (рис. 43, б) свободно сидит на диске 3 с угловыми вырезами, в которые помещены ролики 1.

Контакт роликов с кольцом осуществляется подпружиненными пальцами 4. Диск получает быстрое, а кольцо медленное движение в одном направлении. Кольцо 2 непрерывно медленно вращается и увлекает за собой ролики 1, которые, перекатываясь, заклиниваются в угловом пазу между кольцом и диском 3, который получает таким образом медленное вращение. При этом можно сообщить быстрое вращение валу, несущему диск 3, который, обгоняя кольцо 2, расклинивает ролики 1.

Муфты обгона используют в токарных, многорезцовых, сверлильных и других станках для передачи рабочих и ускоренных движений, а также для ручной подачи и других целей.

Основные элементы гидропривода.

Элементами гидропривода являются гидродвигатель, контрольно-измерительная и распределительная аппаратура, кондиционеры рабочей жидкости, гидроаккумулято­ры и др.

Гидродвигатель - это машина, которая предназначена для преобразования механической (гидравлической) энергии по­тока рабочей жидкости в механическую энергию движения вы­ходного звена.

По виду движения выходного звена различают три класса объемных гидродвигателей, применяемых в гидроприводах:

гидроцилиндры, которые имеют поступательное движение вы­ходного звена; при этом различают поршневые, плунжерные, телескопические и мембранные гидроцилиндры одно и двухсто­роннего действия;

гидромоторы, имеющие неограниченное вращательное движе­ние выходного звена. По конструкции гидромоторы делятся на шестеренные, винтовые, пластинчатые и аксиально-поршневые;

поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена (а < 360°), к которым относят пластинчатые, поршневые, мембранные, одно-, двух- и трехлопастные.

Гидроаппаратура предназначена для регулирования движения силового органа, поддержания заданного давления в гидросистеме и выходных звеньях при разных режимах работы гидропривода.

В гидроаппаратуру входят гидравлические дроссели (регули­руемые, линейные и нелинейные), гидроклапаны (предохрани­тельные, шариковые, конические, напорные, редукционные, об­ратные, гидравлические замки), а также гидрораспределители (золотниковые, клапанные и крановые).

К вспомогательным устройствам относятся гидробаки откры­того и закрытого типов, уплотнители, в качестве которых ис­пользуют поршневые кольца и манжеты, а также гидроаккумуля­торы.

Гидроаккумуляторы используют для подачи жидкости при ра­боте гидропривода. Они предназначены для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением.

По способу накопления потенциальной энергии различают гидроаккумуляторы грузовые и с упругим элементом, по кон­струкции - со свободной поверхностью, поршневые, мембран­ные, малогабаритные, пружинные и инерционные. Фильтры применяют сетчатые, пластинчатые и войлочные, а также с предохранительным клапаном, грубой, нормальной, тонкой и особо тонкой очистки.

Кинематические схемы и условные обозначения механизмов.

На кинематических схемах изображают только те элементы машины или механизма, которые принимают участие в передаче движения (зубчатые колёса, ходовые винты, валы, шкивы, муфты и др.) без соблюдения размеров и пропорций.

Условные обозначения элементов кинематических схем

Наименование	Тип	Условные обозначения
Подшипники скольжения и качения на валу без уточнения типа	– радиальные
	– упорные
Подшипники скольжения	– радиальный
	– радиально-упорный односторонний
	– радиально-упорный двусторонний
	– упорный односторонний
	– упорный двусторонний
Подшипники качения	– радиальный
	– радиально-упорный односторонний
	– радиально-упорный двусторонний
	– упорный односторонний
	– упорный двусторонний
Муфта	(общее обозначение без уточнения типа)
Муфты нерасцепляемые (неуправляемые)	– глухая
	– упругая
	– компенсирующая
Муфты сцепляемые (управляемые)	– общее назначение
	– односторонняя
	– двусторонняя
Муфты сцепляемые механические	– синхронная (например, зубчатая)
	– асинхронная (например, фрикционная)
Муфта сцепляемая электрическая
Муфта сцепляемая гидравлическая или пневматическая
Муфты автоматические (самодействующие)
	– обгонная (свободного действия)
	– центробежная фрикционная
	– предохранительная с разрушающим элементом
	– предохранительная с неразрушающим элементом
Тормоз	(общее обозначение без уточнения типа)
Храповые зубчатые механизмы	– с наружным зацеплением (односторонний)
	– с внутренним зацеплением (односторонний)
Шкив ступенчатый, закрепленный на валу
Соединения детали с валом	– свободное вращение
	– подвижное без вращения
	– с помощью вытяжной шпонки
	– глухое
Передачи фрикционные	– с цилиндрическими роликами
	– с коническими роликами
	– с коническими роликами регулируемыми
Передачи ременные	– без уточнения типа ремня
	– плоским ремнем
	– клиновидным ремнем
	– круглым ремнем
	– зубчатым ремнем
Передача цепью	(общее обозначение без уточнения типа цепи)
Передачи зубчатые цилиндрические с внешним зацеплением	– общее обозначение без уточнения типа зубьев
	– прямыми, косыми и шевронными зубьями
Передачи зубчатые цилиндрические с внутренним зацеплением	– общее обозначение без уточнения типа зубьев
Передачи зубчатые с пересекающимися валами	(конические без уточнения типа зубьев)
Передачи зубчатые со скрещивающимися валами	(червячные с цилиндрическим червяком)
Передачи зубчатые реечные	(общее обозначение без уточнения типа зубьев)
Передачи зубчатые сектором	(общее обозначение без уточнения типа зубьев)
Винт, передающий движение
Винт – гайка качения
Винт – гайка скольжения	– гайка неразъемная
	– гайка разъемная
Электродвигатель
Насос	(без уточнения типа)

Кинематические цепи и их анализ.

Кинематические цепи по характеру относительного движения звеньев разделяются на плоские и пространственные. Кинематическая цепь называется плоской, если точки её звеньев описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях. Кинематическая цепь называется пространственной, если точки её звеньев описывают неплоские траектории или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях.

По виду звеньев, входящих в кинематические цепи, последние разделяются на простые и сложные.

Простой называется такая цепь, у которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары (рис.2).

Сложной кинематической цепью называется цепь, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары (рис.3).

Рис.2 Рис.3

Замкнутой называется кинематическая цепь, каждое звено которой входит в две и более кинематических пар.

Незамкнутой кинематической цепью называется кинематическая цепь, в которой есть звенья, входящие только в одну кинематическую пару.

При равном числе подвижных звеньев замкнутые цепи имеют меньшее число степеней свободы, чем незамкнутые. Замкнутые цепи широко применяются в кинематических цепях рабочих машин, станков, автоматов и т.д., разомкнутые - в цепях манипуляторов и роботов.

В машинах обычно применяются такие кинематические цепи, у которых одно из звеньев неподвижно, т.е. является стойкой. Например, в механизме двигателя внутреннего сгорания кривошип, шатун, поршень и цилиндр образуют кинематическую цепь, у которой неподвижным звеном (стойкой) является цилиндр с рамой двигателя (рис.4 а,б).

Звено механизма, на которое действуют внешние силы, приводящие его в движение, называется ведущим. Звено, к которому приложены полезные сопротивления, ради преодоления которых построен механизм, называется ведомым.

Рис.4 а Рис.4 б

При исследовании кинематики механизма, движение одного из звеньев считают заданным. Его называют входным. Звено, движение которого хотят определить в зависимости от движения входного, называют выходным. В нашем примере ползун - выходное звено, кривошип -входное.

Основные типы токарных станков и их назначение.

На токарных станках обрабатывают детали, имеющие преимущественно форму тел вращения (валики, оправки, втулки, заготовки для зубчатых колес и др.). При изготовлении таких деталей приходиться обрабатывать цилиндрические, конические, фасонные поверхности, нарезать резьбы, вытачивать канавки, обрабатывать торцовые поверхности, сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия и др. При выполнении этих работа токарю приходиться пользоваться разнообразными режущими инструментами: резцами, сверлами, зенкерами, развертками, метчиками, плашками и др.

Типы токарных станков.

Токарные станки составляют наиболее многочисленную группу металлорежущих станков на машиностроительных заводах и являються весьма разнообразными по размерам и по типам.

Основными размерами токарных станков являются:

наибольший допустимый диаметр обрабатываемой заготовки на д станиной, или высота центров над станиной;

расстояние между центрами, т.е. расстояние, равное наибольшей длине детали, которая может быть установлена на данном станке..

Все токарные станки по высоте центров над станиной могут быть разделены на:

мелкие станки - с высотой центров до 150 мм;

средние станки - с высотой центров 150-300 мм;

крупные станки - с высотой центров более 300 мм.

Расстояние между центрами у мелких станков не более 750 мм, у средних 750, 1000 и 1500 мм, у крупных от 1500 мм и больше. Наиболее распространены на машиностроительных заводах средние токарные станки.

По типам различают:

токарно-винторезные станки, предназначенные для выполнения всех токарных работ, включая нарезание резьбы резцом (эти станки имеют самое широкое распространение);

токарные станки, предназначенные для выполнения разнообразных токарных работа, за исключением нарезания резьбы резцом.

К станкам токарной группы относятся револьверные, карусельные и многорезцовые токарные станки; токарные автоматы и полуавтоматы; сециальные токарные станки, например для обработки коленчатых валов, выгонных осей и др.

При выполнении работ на токарных станках обрабатываемая заготовка получает вращательное движение, а резец - поступательное перемещение, или движение подачи. Сочетание таких движений обеспечивает получение разнообразных поверхностей вращения: цилиндрических, конических, фасонных и др.

Устройство и назначение токарно-винторезного станка.

Универсальный токарно-винторезный станок предназначен для обработки деталей из черных и цветных металлов. Помимо вышеуказанных операций на таких агрегатах можно выполнять нарезание резьбы (модульной, питчевой, метрической и дюймовой), а также точение конусообразных конструкций.

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из следующих основных узлов:

• станина;

Станина является одним из базовых узлов, по которому перемещаются суппорт и задняя бабка, также станина выступает в качестве несущей опоры под обе бабки (заднюю и переднюю).  Сама станина состоит из двух стальных балок, соединенных поперечными ребрами жесткости. На каждой из балок имеется по две направляющие, на правой обе направляющие призматические, на левой — внутренняя направляющая плоская.

• передняя и задняя бабка;

Назначение передней бабки — фиксация обрабатываемой заготовки и передача на нее вращения от электродвигателя. Вращение заготовке сообщает шпиндель, расположенный внутри корпуса бабки. Снаружи ее корпуса смонтированы рукоятки для управления коробкой скоростей, позволяющие регулировать частоту оборотов шпинделя.

Задняя бабка поддерживает правую сторону детали. При использовании вспомогательного инструмента, в нее устанавливаются сверла, метчики, развертки и т.д.  В зависимости от конструктивных особенностей бабки классифицируются на два вида — с обычным и вращающимся центром.

• шпиндель;

Шпиндель – это полый стальной вал, на торце которого расположено коническое отверстие,  которое монтируется передний центр станка. Полость шпинделя необходима для возможности установки прутка, посредством которого из посадочного гнезда выбивается центр.

• суппорт;

Суппорт — изменение положения резцедержателя, фиксирующего рабочий инструмент, в поперечной, продольной и наклонной плоскостях.

• коробка подач.

Коробка подач, сообщающает вращение от шпинделя к суппорту.

Принадлежности к токарным станкам.

Приспособления и вспомогательный инструмент токарных станков предназначены для установки и крепления заготовок и инструмента.

Наиболее применяемы токарные патроны различных исполнений, центры, оправки, люнеты, планшайбы, переходные втулки и хомутики.

Токарные патроны предназначены для крепления в них заготовок или инструмента. Самоцентрирующие трехкулачковые патроны предназначены для установки и крепления симметричных заготовок. Для перемещения кулачков в патроне служит диск с одной стороны которого имеется спиральная канавка, а с другой зубчатый обод. Диск приводится во вращение одной из трех ведущих шестерен. Вращаемый диск приводит в движение зажимные кулачки.

Кроме того, существуют четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачков, патроны с эксцентриковым зажимом кулачков, цанговые патроны, поводковые патроны

Центры. Токарные центры используют для крепления заготовок на станке. Центр имеет рабочую часть, на которую крепят заготовку и хвостовик исполняемый в виде конуса Морзе.

Для крепления заготовок типа втулка применяют различные виды оправок.

Длинные и тонкие заготовки, длина которых превышает диаметр в 10 – 15 раз при обработке прогибаются. В результате деталь получается неправильной формы. Во избежание прогиба применяю подвижные и неподвижные люнеты. Неподвижные люнеты закрепляют на направляющих станины. Подвижные устанавливают на каретке суппорта и перемещают вместе с кареткой.

Переходные втулки. Для закрепления инструмента в пиноли задней бабки применяют переходные конические втулки.

Обработка конических и эксцентрических поверхностей точением.

Наружные и внутренние конусы длиной до 15 мм обрабатывают резцом, главная режущая кромка которого устанавливается под требуемым углом а к оси конуса, осуществляя продольную или поперечную подачу (рис. 30, а). Этот способ применяется в том случае, когда обрабатываемая заготовка жесткая, угол уклона конуса большой, а к точности угла уклона конуса, шероховатости поверхности и прямолинейности образующей не предъявляют высоки требований.

Внутренние и наружные конусы небольшой длины (но длиннее 15 мм) при любом угле наклона обрабатывают при повернутых верхних салазках. Верхние салазки суппорта устанавливают под углом в осевой линии станка, равным углу уклона обтачиваемого конуса, по делениям на фланце поворотной части суппорта. Угол поворота отчитывается от риски, нанесенной на поперечных салазках суппорта. Обработка наружных конусов при смещенной задней бабке применяется для заготовок относительно большой длины с малым углом уклона. Заготовку при этом закрепляют только в центра. Учитывая неизбежность износа центровых поверхностей даже при малых углах уклона конуса, обработку ведут резцом в два приема. Сначала обрабатывают конус начерно. Затем производят подправку центровых отверстий. После этого осуществляется чистовое обтачивание. Для уменьшения разработки центровых отверстий в таких случаях успешно применяют центры с вершинами в виде шаровой поверхности. Поперечное смещение задней бабки допускается обычно не более чем на 1/5 часть длины заготовки. бтачивание наружных и внутренних конических поверхностей при помощи универсальной копирной линейки применяется при обработке заготовок любой длины с малым углом уклона конуса, примерно до 12°. Копирная линейка устанавливается на плите параллельно образующей обтачиваемой конической поверхности, верхняя часть суппорта при этом поворачивается на 90°. Отсчет угла поворота линейки при наладке производится по делениям (миллиметровым или угловым), нанесенным на плите. Плита крепится при помощи кронштейнов к станине станка. После поворота линейки вокруг оси на требуемый угол а она закрепляется гайкой. В пазу линейки расположена ползушка, жестко соединенная с поперечными салазками суппорта. При точении резец вместе с суппортом перемещается в продольном направлении и под действием ползушки, скользящей в прорези линейки,— в поперечном направлении. При этом будет обтачиваться коническая поверхность с углом при вершине. Угол поворота линейки должен быть равен углу уклона конуса.

Эксцентриковые валики обычно обтачивают в центрах. При величине эксцентриситета более 8 - 10 мм сверлят на торцах заготовки валика по два центровых отверстия, смещенных по отношению друг друга на величину эксцентриситета е. Некоторые отверстия служат для обтачивания поверхностей Ø d и Ø d₁, а отверстия для эксцентрично расположенной поверхности Ø D. Особое внимание следует обращать на точность расположения центровых отверстий на торцах заготовки эксцентрикового валика.

Технология нарезания резьб на токарном станке.

На токарно-винторезных станках наиболее широко применяют метод нарезания наружной и внутренней резьб резцами . Резьбонарезные резцы бывают стержневые, призматические и круглые; их геометрические параметры не отличаются от геометрических параметров фасонных резцов.Резьбы треугольного профиля нарезают резцами с углом в плане при вершине ε= 60° ± 10' для метрической резьбы и ε= 55° ± 10' для дюймовой резьбы. В зависимости от требований чертежа резьба может заканчиваться канавкой для выхода резца.

Для более удобного и точного нарезания резьбы на торце обрабатываемой детали выполняют уступ длиной 2...3 мм, диаметр которого равен внутреннему диаметру резьбы. По этому уступу определяют последний проход резца, после окончания нарезания резьбы уступ срезают.

Точность резьбы во многом зависит от правильной установки резца относительно линии центров. Для того чтобы установить резец по биссектрисе угла профиля резьбы перпендикулярно к оси обрабатываемой детали, используют шаблон, который устанавливают на ранее обработанной поверхности детали вдоль линии центров станка. Профиль резца совмещают с профилем шаблона и проверяют правильность установки резца по просвету. Резьбонарезные резцы следует устанавливать строго по линии центров станка.

На токарно-винторезных станках резьбу нарезают резцами за несколько проходов. После каждого прохода резец отводят в исходное положение. По нониусу ходового винта поперечного движения подачи суппорта устанавливают требуемую глубину резания и повторяют проход. При нарезании резьбы с шагом до 2 мм подача составляет 0,05...0,2 мм на один проход. Если резьбу нарезать одновременно двумя режущими кромками, то образующаяся при этом стружка спутывается и ухудшает качество поверхности резьбы. Поэтому перед рабочим проходом резец следует смещать на 0,1...0,15 мм поочередно вправо или влево, используя перемещение верхнего суппорта, в результате чего обработка ведется только одной режущей кромкой. Число черновых проходов — 3...6, а чистовых — 3.

Для нарезания наружной резьбы на винтах, болтах, шпильках и других деталях применяют плашки. Участок детали, на котором необходимо нарезать резьбу плашкой, предварительно обрабатывают. Диаметр обработанной поверхности должен быть несколько меньше наружного диаметра резьбы. Для метрической резьбы диаметром 6...10 мм эта разница составляет 0,1...0,2 мм, диаметром 11...18 мм — 0,12...0,24 мм, диаметром 20...30 мм — 0,14...0,28 мм. Для образования захода резьбы на торце детали необходимо снять фаску, соответствующую высоте профиля резьбы.

Плашку устанавливают в плашкодержатель (патрон), который закрепляют в пиноли задней бабки или гнезде револьверной головки. Скорость резания v при нарезании резьбы плашками для стальных заготовок 3...4 м/мин, для чугунных — 2...3 м/мин и для латунных — 10... 15 м/мин.

Внутренние метрические резьбы диаметром до 50 мм часто нарезают метчиками. Обычно на токарном станке применяют машинные метчики, что позволяет нарезать резьбу за один проход. Для нарезания резьбы в деталях из твердых и вязких материалов применяют комплекты, состоящие из двух или трех метчиков. В комплекте из двух метчиков первый (черновой) выполняет 75 % всей работы, а второй (чистовой) — доводит резьбу до требуемого размера. В комплекте из трех метчиков первый (черновой) выполняет 60 % всей работы, второй (получистовой) — 30 % и третий (чистовой) — 10 %. Метчики в комплекте различают по заборной части, наибольшую длину имеет заборная часть чернового метчика.

При установке метчика в револьверную головку на его хвостовик надевают и закрепляют винтом кольцо, вместе с которым метчик устанавливают в патрон для плашек и закрепляют, как плашку.

Скорость резания v при нарезании резьбы метчиками для стальных заготовок 5... 12 м/мин, для чугунных, бронзовых и алюминиевых — 6...22 м/мин. Нарезание резьбы производят с охлаждением эмульсией или маслом.

Резьбонарезные винторезные головки применяют для нарезания наружной и внутренней резьбы на токарных, токарно-револьверных станках и на токарных автоматах.

С помощью хвостовика резьбонарезная головка устанавливается в пиноли задней бабки или в револьверной головке станка. В винторезных головках применяют радиальные, тангенциальные и круглые гребенки. В конце нарезания резьбы гребенки автоматически расходятся и при обратном ходе не соприкасаются с резьбой.

При нарезании наружной резьбы большое распространение получили головки с круглыми гребенками, так как они просты по конструкции, позволяют осуществлять много переточек и обладают большей стойкостью, чем радиальные и тангенциальные гребенки. Устройство и принцип работы существующих винторезных головок имеют незначительные различия.

При нарезании длинных винтов и червяков для повышения производительности применяют резцовые головки, которые устанавливают на суппорте станка. Эти головки оснащают обыкновенными и чашечными резцами и используют при нарезании наружных и внутренних резьб.

Устройство и назначение револьверного станка.

Токарно-револьверные станки предназначены для обработки деталей из прутков или штучных заготовок. На них возможно выполнение почти всех видов токарных работ.

Детали, подлежащие обработке на токарно-револьверных станках, имеют несколько обрабатываемых поверхностей, что определяет необходимость многоинструментальной наладки.

Револьверная головка позволяет осуществить такую наладку, так как имеет несколько гнезд для крепления державок с инструментом. В державке, в свою очередь, может быть установлено также несколько инструментов. Сочетание поперечного суппорта с револьверной головкой дает возможность обрабатывать несколько поверхностей детали одновременно.

Токарно-револьверные станки снабжены устройствами для сокращения вспомогательного времени при выполнении операции: командоаппаратами или упорами, которые осуществляют автоматическое переключение частот вращения шпинделя и подач, устройством для поворота револьверной головки и т. д.

Токарно-револьверные станки разделяют на две группы: с вертикальной осью вращения револьверной головки и с горизонтальной осью вращения револьверной головки

Устройство и назначение вертикально-сверлильного станка. Приспособления к сверлильным станкам.

Н а станине (колонне) 1 станка (рис. 6.4) размещены основные узлы. Станина имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается стол 9 и сверлильная головка 3, несущая шпиндель 7 и двигатель 2. Управление коробками скоростей и подач осуществляют рукоятками 4, ручную подачу — штурвалом 5. Контроль глубины обработки производят по лимбу 6. В нише размещают электрооборудование и противовес. В некоторых моделях для электрооборудования предусмотрен шкаф 12. Фундаментная плита 11 служит опорой станка. В средних и тяжелых станках ее верхнюю плоскость используют для установки заготовок. Иногда внутренние полости фундаментной плиты являются резервуаром для СОЖ. Стол станка служит для закрепления заготовки. Он может быть подвижным (от рукоятки 10 через коническую пару зубчатых колес и ходовой винт), неподвижным (съемным) или поворотным (откидным). Стол монтируют на направляющих станины или изготовляют в виде тумбы, установленной на фундаментной плите.

Приспособления для сверлильных станков:

• оборудование для удержания обрабатываемого элемента (поворотные и наклонные столы);

• оборудование для позиционирования обрабатываемого элемента (тиски и др.);

• крепления для рабочих инструментов (патроны);

• непосредственно рабочие элементы (свёрла, центровки и др.);

• вспомогательные инструменты (освещение, подача смазки);

• измерительные инструменты.

Устройство и назначение радиально-сверлильного станка.

Радиально сверлильные станки используют для сверления отверстий в деталях больших размеров. На этих станках совмещение осей отверстий и инструмента достигается перемещением шпинделя станка относительно неподвижной детали.

Основными размерами сверлильных станков являются наибольший условный диаметр сверления, размер конуса шпинделя, вылет шпинделя, наибольший ход шпинделя, наибольшие расстояния от торца шпинделя до стола и до фундаментной плиты и др.

Компоновка станков традиционная для радиально-сверлильных станков и включает: колонну, поворачивающуюся вокруг вертикальной оси на подшипниках цоколя; рукав с возможностью вертикального перемещения по колонне и с возможностью вращения вокруг вертикальной оси вместе с колонной; сверлильную головку с возможностью горизонтального перемещения по направляющим рукава; шпиндель, смонтированный в цилиндрической гильзе, с возможностью вертикального перемещения в корпусе сверлильной головки.

Устройство и назначение станка поперечно-строгального.

Основные узлы станка с кривошипно-кулисным механизмом и их назначение. На рис. 13 показан общий вид одного из наиболее распространенных поперечно-строгальных станков (модель 736) . Основным узлом этого станка является станина 9, но горизонтальным направляющим 8 которой перемещается ползун 7 с суппортом 5. По вертикальным направляющим 8 станины передвигается поперечина 10, а по направляющим поперечины - стол 2, который для большей устойчивости поддерживается стойкой 1.

Обрабатываемая деталь закрепляется на столе, на горизонтальной и вертикальной опорных поверхностях которого для этой цели предусмотрены Т-образные пазы. Резец 4 закреплен в резцедержателе, установленном на суппорте Б.

Главное рабочее движение (прямолинейное возвратно-поступательное) сообщается ползуну с резцом. Движение подачи при строгании горизонтальных поверхностей сообщается обрабатываемой детали, которая вместе со столом 2 перемещается по направляющим поперечины. При строгании вертикальных и наклонных поверхностей подача осуществляется перемещением суппорта по вертикальным направляющим.

Вертикальную подачу можно также осуществлять вертикальным перемещением поперечины 10 по направляющим 8 станины. Однако, как правило, это перемещение используется только как установочное при настройке станка в соответствии с габаритами обрабатываемой детали. Вертикальное ручное перемещение суппорта применяется также при строгании горизонтальных поверхностей для установки резца на глубину резания в процессе настройки и при повторных проходах.

Типы и назначение строгальных и долбежных станков.

Строгальные и долбежные станки предназначены для обработки резцами плоскостей и фасонных линейчатых поверхностей, канавок, пазов в условиях единичного и мелкосерийного производства. Станки данной группы характеризуются главным возвратно-поступательным движением, которое может сообщаться заготовке или режущему инструменту.

Строгальные станки подразделяются на продольно-строгальные и поперечно-строгальные. Продольно-строгальные станки предназначены для обработки крупных заготовок. По конструкции продольно-строгальные станки бывают одно- и двухстоечные. Основными параметрами продольно-строгальных станков являются наибольшая длина (ход стола) и ширина строгания, максимальная высота подъема поперечины. В современных станках наибольшая длина строгания - 2 - 25 м, наибольшая ширина строгания - 0,6 - 5 м, наибольшая высота подъема поперечины — 0,55 - 4,5 м. Движение резания в продольно-строгальных станках сообщается заготовке, закрепленной на столе станка.

Строгальный станок может быть продольно-строгальным или поперечно-строгальным. Первый тип предназначен преимущественно для обработки заготовок крупного размера и также делится на одностоечные и двухстоечные. В процессе резания у продольно-строгального станка движение передается заготовке, предварительно фиксированной на столе станка. Основными характеристиками такого станка является ширина строгания и длина. Максимальная длина при этом доходит до 25 метров, а ширина до 5 метров. Второй тип станка (поперечно-строгальный) используется для работы с более мелкими или средними заготовками. Движение же передается не заготовке, а режущему инструменту, который располагается на ползуне. Основными характеристиками такого станка является длина хода ползуна, которая доходит до 2,5 метров. Стол на котором фиксируется заготовка можно передвигать как в вертикальной так и горизонтальной плоскостях.

Долбежные станки в основном применяют для обработки сложных внутренних контуров. Их параметрами являются: наибольший ход долбяка — 100 - 1600 мм, а диаметр стола — 240 - 1600 мм.

Долбежные станки по своей конструкции и принципам работы близки к строгальным. Однако в отличие от поперечно- строгального станка, долбежные предусматривают не горизонтальное движение ползуна, а вертикальное. Именно по этому долбежный станок иногда называют вертикальным поперечно-строгальным. Подача стола бывает круговой, продольной или поперечной. Долбежные станки в основном применяют для обработки сложных деталей – подготовки шпоночных канавок, сложных контуров и т.п.

Типы фрезерных станков и их назначение.

Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся инструментом). Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ.

Во фрезерных станках главным движением является вращение фрезы, а движение подачи — относительное перемещение заготовки и фрезы.

Виды фрезерных станков

• универсальные (с пово­ротным столом);

• горизонтально-фрезерные консольные (с горизонтальным шпинделем и консолью);

• широкоуниверсальные (с дополни­тельными фрезерными головками);

• широкоуниверсальные инструментальные (с верти­кальной рабочей плоскостью основного стола и поперечным дви­жением шпиндельных узлов);

• вертикально-фрезерные (с вертикальным шпинделем), в том числе консольные;

• бесконсольные (называемые также с крестовым столом);

• с передвижным порталом;

• копировально-фрезерные;

• фрезерные непрерывного действия, в том числе карусельно-фрезерные;

• барабанно-фрезерные.

Устройство и назначение универсального горизонтально-фрезерного станка.

В зависимости от расположения узлов станка (компоновка) различают консольные и бесконсольные фрезерные станки. Основным конструктивным отличием в устройстве консольного фрезерного станка (рис. 1) является наличие консоли [1], перемещающейся в вертикальном направлении по направляющим станины [2]. На консоли выполнены горизонтальные направляющие, по которым движутся салазки [3], несущие стол [4], на котором закрепляют заготовку.

Консольные горизонтальные универсальные станки отличаются тем, что на салазках [3] установлена промежуточная поворотная плита 5, по горизонтальным направляющим которой перемещается стол [4]. Шпиндель [6] станка расположен горизонтально, а на станине [2] смонтирован хобот [7], несущий поддерживающую серьгу [8]. Фрезу или набор фрез закрепляют в оправке, один конец которой устанавливают в шпиндель, а другой — в отверстие серьги.

Широкоуниверсальный горизонтально-фрезерный станок отличается наличием дополнительной шпиндельной головки [9], смонтированной на выдвижном хоботе. Головка может поворачиваться на любой угол в вертикальной плоскости. Еще большую универсальность придает станку наличие накладной фрезерной головки [10], со шпинделем, поворачивающимся под любым углом в горизонтальной плоскости. В этих станках отсутствует поворотная плита.

Вертикальный консольно-фрезерный станок имеет вертикально расположенную шпиндельную головку [11], которая может поворачиваться в вертикальной плоскости. Известны конструкции станков этого типа, в которых имеется осевое перемещение шпинделя.

Бесконсольные вертикально и горизонтально-фрезерные станки (рис. 2) отличаются тем, что салазки [2], несущие стол [3], п еремещаются по горизонтальным направляющим станины 1, а шпиндельная бабка [4] перемещается в вертикальном направлении по направляющим     стойки [5].

 В горизонтально-фрезерных станках шпиндель и валы коробки скоростей часто монтируются непосредственно в стойке. Изменение частот вращения шпинделя обеспечивается рядом последовательно включенных групповых передач с подвижными блоками шестерен.

Работы, выполняемые на фрезерных станках и методы фрезерования.

Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок.

В зависимости от расположения шпинделя станка и удобства закрепления обрабатываемой заготовки —— вертикальное, горизонтальное. На производстве в большей степени используют универсально-фрезерные станки, позволяющие осуществлять горизонтальное и вертикальное фрезерование, а также фрезерование под разными углами различным инструментом.

В зависимости от типа фрезы (концевое, торцовое, периферийное, фасонное и т. д.)

1. Концевое фрезерование — пазы, канавки, подсечки; колодцы (сквозные пазы), карманы (пазы, стороны которых выходят более чем на 1 поверхность), окна (пазы, которые выходят только на одну поверхность).

2. Торцовое фрезерование — фрезерование больших поверхностей.

3. Фасонное фрезерование — фрезерование профилей. Примеры профильных поверхностей — шестерни, червяки, багет, оконные рамы.

4. Существуют также специализированные фрезы, предназначенные для отрезки (дисковые фрезы)

В зависимости от направления вращения фрезы относительно направления её движения (либо движения заготовки) — попутное «под зуб», когда фреза «подминает» заготовку, получается очень чистая поверхность, но также велика опасность вырыва заготовки при большом съеме материала; и встречное «на зуб», когда движение режущей кромки происходит навстречу заготовке. Поверхность получается похуже, зато увеличивается производительность. На практике используют оба вида фрезерования, «на зуб» при предварительной (черновой) и «под зуб» окончательной (чистовой) обработке.

Устройство делительной головки и настройка ее на непосредственное и простое деление.

На рис. 197, а показана универсальная делительная головка. Универсальная делительная головка может служить: а) для установки оси обрабатываемой заготовки под требуемым углом относительно стола станка (горизонтально, вертикально, наклонно);

б) для периодического поворота заготовки вокруг ее оси на определенные углы (деление на равные и неравные части); в) для непрерывного вращения заготовки при фрезеровании винтовых канавок (спиралей). Все типы универсальных делительных головок независимо от их конструкции имеют червячную передачу, при помощи которой поворачивается шпиндель головки. В переднем конце шпинделя имеется коническое гнездо, в которое может быть вставлен передний центр 2. В этом случае на центр надевают поводок 3, который служит для захвата обрабатываемой заготовки. Снаружи передний конец шпинделя снабжен резьбой, на которую может быть навинчен трехкулачковый патрон. Колодка 5 делительной головки, несущая шпиндель, может быть повернута вокруг корпуса 6 на любой угол в пределах от 0 до 10° вниз и от 0 до 100° вверх по градусной шкале на колодке и закреплена в выбранном положении. На рис. 197, б показано, как производится освобождение болтов поворотной колодки, расположенных с правой стороны делительной головки.

Настройка делительной головки на дифференциальное деление.

Сущность дифференциального деления заключается в следующем. Требуемый поворот шпинделя делительной головки получается как совокупность двух поворотов — поворота рукоятки относительно делительного диска и поворота самого делительного диска, которому это движение сообщается принудительно от шпинделя делительной головки через систему зубчатых колес. (Необходимо освободить защелку делительного диска). Схема передачи движения при дифференциальном методе деления показана на рис. 229. На концы валиков 1 и 2 для их взаимной связи надевают сменные зубчатые колеса. Валик 1 имеет на другом конце коническое зубчатое колесо, которое сцепляется с таким же коническим колесом, закрепленным шпонкой на втулке делительного диска. Между сменными колесами, надетыми на валики 1 и 2, можно ввести одно или два промежуточных (паразитных) зубчатых колеса.

При вращении рукоятки вращение шпинделя делительной головки будет сообщаться через сменные колеса и коническую зубчатую передачу делительному диску. В зависимости от подбора сменных колес и количества промежуточных колес делительный диск будет вращаться с большей или меньшей скоростью в том же направлении, что и рукоятка, или в противоположном. Следовательно, при вращении рукоятки по делительному диску действительный поворот рукоятки будет больше или меньше видимого поворота ее по делительному диску. Для облегчения расчетов вместо заданного числа делений z, которое нельзя осуществить методом простого деления, задаются произвольным числом делений X, на которое деление этим способом возможно, и ведут расчет на это число делений X. Для дифференциального деления необходимо определить: число оборотов n рукоятки; величину передаточного отношения i_d сменных зубчатых колес и направление вращения диска.

Настройка универсального фрезерного станка и делительной головки для фрезерования винтовых поверхностей.

Для образования на поверхности заготовки винтовой канавки заготовки в процессе обработки должна получать одновременно два движения: вращательное и поступательное вдоль оси. Заготовка на оправке устанавливается в потрон на столе станка и получает вращение от шпинделя 4 делительной головки. А шпиндель делительной головки получает вращение от ходового винта продольной подачи стола станка через гитару сменных колёс, через промежуточный валик и коническую пару z₁ и z₂ и червячную пару 1/40 шпинделю делительной головки и закреплённой на нём заготовке. Поступательное перемещение заготовки получает вместе со столом. Наладка станка на фрезерование канавок нужной глубины производится следующим образом. Заготовку на оправке устанавливают в центрах на столе станка и перемещают стол в горизонтальном направлении до тех пор, пока заготовка не окажется под фрезой. Вручную осторожно поднимают стол станка с заготовкой до соприкосновения заготовки с вершинами зубьев фрезы. Затем отводят стол в сторону от фрезы и, ведя отсчёт по нониусу, поднимают стол на величину высоты фрезеруемого зуба.

Устройство и назначение круглошлифовального станка.

Круглошлифовальные станки предназначены для наружного шлифования цилиндрических и конических поверхностей и подразделяются на универсальные и простые (не универсальные).

В универсальных круглошлифовальных станках, кроме поворота рабочего стола возможен поворот как детали (заготовки), так и шлифовального круга за счёт поворота передней и шлифовальной бабок вокруг их вертикальных осей, что позволяет шлифовать на этих станках конусы с большим углом при вершине, а также торцовые плоскости. Кроме того, универсальные круглошлифовальные станки обычно снабжаются дополнительной бабкой для шлифования отверстий.

Станок состоит из станины 18 с направляющими (см. рис б), на которых смонтирован нижний стол 20, несущий на себе поворотный верхний стол 19 с установленными на нем передней 2 и задней 12 бабками. В задней бабке предусмотрены рукоятки 11 для ручного зажима пиноли бабки. Верхний стол 19 при шлифовании конусов может поворачиваться вокруг оси 16, закрепленной на нижнем столе 20. Ручное перемещение нижнего стола по направляющим станины осуществляется от маховика 17 через специальный механизм, а механическое — от гидравлического цилиндра, находящегося в станине.

На задней стороне станины на поперечных направляющих смонтирована шлифовальная бабка 7 с механизмом быстрого подвода шлифовального круга к заготовке. На корпусе шлифовальной бабки закреплен механизм 8 поперечных подач с маховиком 6 для ручного поперечного движения подачи, рукоятками включения автоматических подач и дросселями регулирования скорости черновой и чистовой подач. Здесь же установлен механизм 5 автоматической правки круга.

На лицевой стороне станины расположена панель гидроуправления 14 с рукояткой 13 быстрого подвода-отвода шлифовальной бабки и дросселями регулирования реверса и скорости стола. Педалью 15 производится гидравлический отвод пиноли задней бабки 12.

На стойке смонтирован пульт управления 9 с пусковыми кнопками и переключателями. С левой стороны станка расположен электрошкаф 1, а с правой — гидростанция 10. Подача СОЖ осуществляется рукояткой 3. При необходимости на станке может быть установлен люнет  4.

Главное движение резания — вращение шлифовального круга, установленного на шлифовальной бабке Д (рис. 7.3), производится от электродвигателя М2 через клиноременную передачу ф112/ ф147

Устройство и назначение зубофрезерного станка.

Зубофрезерные станки предназначены для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями, червячных и цилиндрических колес с винтовыми зубьями.

В первых двух случаях настраиваются три гитары (скоростная, делительная и подача), в третьем — помимо этого и дифференциальная гитара.

Нарезание червячных колес может производиться также методом осевой (тангенциальной) подачи фрезы. В этом случае для придания фрезе автоматического осевого движения конструкция суппорта видоизменяется.

Формообразование цилиндрического зубчатого колеса по методу обкатки зубчатой пары винт — колесо заключается в том, что в процессе обработки зубчатого колеса воспроизводится червячное зацепление, один элемент которого (винт) является режущим инструментом, а другой (колесо) —заготовкой. В результате взаимной обкатки на ободе заготовки образуются зубья.

Схема зубофрезерного станка

На основании коробчатой станины 8 смонтированы кронштейн 1 с закрепленными на нем приводами 2 и 3 и суппортом 4, стол 7 и дополнительная опора 6. Привод 2 приводит в движение все основные механизмы станка, привод 3 предназначен для придания ускоренного перемещения суппорту.

Круглый стол 7 станка установлен на горизонтальных направляющих станины и имеет поперечное перемещение на полную высоту фрезеруемого зуба. На столе помещена оправка, предназначенная для установки и крепления заготовки 5.Оправка заготовки позволяет устанавливать несколько деталей для одновременной обработки. Верхний конец оправки дополнительно поддерживается подвижной опорой.

Устройство, назначение и принцип работы зубодолбежного станка

Зуборезный (долбежный) станок — агрегат, предназначенный для нарезания зубьев на колесах цилиндрического типа и обработки зубчатых секторов конструкций внешнего и внутреннего зацепления, с винтовым, косым либо прямым зубом. С помощью зубодолбежных станков можно выполнить нарезку шевронного либо червячного колеса прямозубого или косозубого типа.  Функциональность агрегатов расширяется при их комплектации специальным устройством — фрезой дискового либо пальцевого типа, которая позволяет нарезать любые типы колес с внутренним зацеплением. При этом дисковая фреза является многофункциональной, установив ее можно не только обрабатывать зубья, но и выполнять прорезку внутренней плоскости детали.

Современные зубодолбежные станки позволяют с высокой точностью формировать зубья на колесах минимального размера (до 12 мм включительно), при этом посредством червячной фрезы может быть нанесено до 30 модулей, до 40 — дисковой фрезой, и до 75 — пальцевым долбяком. Если же агрегат оснащен системой реверсного хода, то нарезать зубья можно даже на колесах с закрытым углом шеврона.

Основным рабочим инструментом зубодолбежного станка является долбяк — жестко зафиксированное зубчатое колесо, одна сторона которого крепится к несущей раме станка, а вторая контактирует с обрабатываемой заготовкой и с помощью режущей кромки, изготовленной из высокотвердого сплава, формирует на ней зубья.

Основными конструктивными узлами агрегата являются:

Схема зубодолбежного станка

 Станина.

1. Гитара обкатки.

2. Шпиндель, в котором зафиксирован долбяк.

3. Рабочий стол, в котором крепится заготовка.

4. Штоссель.

5. Направляющая суппорта.

6. Гитара (круговая подача).

7. Рычаг установки глубины врезания.

8. Долбежный суппорт.

9. Гитара (радиальная подача).

10. Механизм врезки.

11. Механизм привода кулачка.

12. Кулачок врезания.

Устройство и назначение плоскошлифовального станка.

На станке шлифовауют плоские поверхности заготовок и деталей. Существуют плоскошлифовальные станки с прямоугольным и круглым столами. Расположение шпинделя шлифовального круга может быть горизонтальным или вертикальным. В единичном, мелкосерийном и среднесерийном производстве наиболее часто используют плоскошлифовальные станки с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем. В массовом производстве наибольшее распространение получили станки с круглым столом, а также двусторонние торцешлифовальные станки с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделей.

Рассмотрим плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом общего назначения. На направляющих станины 1 станка (рис. а) установлен стол 5, совершающий возвратно-поступательное перемещение от гидроцилиндра, расположенного в станине. Закрепление заготовок обычно производится с помощью магнитной плиты 12, закрепленной на столе. На станине смонтирована стойка 9, несущая шлифовальную бабку 10 с горизонтальным шпинделем шлифовального круга 17, закрытого кожухом 6. От механизмов подач, находящихся в станине, шлифовальной бабке сообщаются поперечное движение подачи (после каждого двойного хода стола) и вертикальное движение подачи (после каждого рабочего хода по снятию припуска со всей обработанной поверхности заготовки). Шпиндель вращается от электродвигателя, встроенного в шлифовальную бабку. Работа механизмов подач осуществляется от гидроцилиндров, в которые поступает масло от гидростанции 13, управляемой от панели 2. Установочные ручные перемещения стола (в продольном направлении) осуществляются маховиком 3, а шлифовальной бабки (в вертикальном направлении) — маховиком 81 Включение и выключение станка производят с пульта управления 4. Во время работы магнитную плиту с обрабатываемой заготовкой закрывают кожухом 6. СОЖ поступает из бака с помощью насоса 14.

Установка и правка шлифовальных кругов.

Установка шлифовального круга. Шлифовальный круг собирают на фланцах, балансируют и монтируют на шпинделе шлифовальной бабки.

Установка ведущего круга. Ведущий круг может быть установлен на фланцы без снятия их со станка; балансировке ведущий круг не подвергается.

Для уменьшения влияния величины припуска на точность базирования детали рекомендуется ведущий круг устанавливать так, чтобы торец его отстоял от торца шлифовального круга на величину S/2: S = πd tg α, где d - диаметр детали, мм; α - угол наклона ведущего круга, град.

Если торец ведущего круга выступает за торец шлифовального круга (рис. 4.23, а), деталь будет базироваться по нешлифованной поверхности А. По мере снятия припуска с большей части детали базирующей становится шлифованная поверхность В. В момент смены базы возможны перекосы и потеря точности детали. За один оборот деталь проходит в осевом направлении путь S/2, следовательно, каждая точка детали движется по винтовой линии с шагом S/2. Точка а, находящаяся в данный момент в контакте со шлифовальным кругом (рис. 4.23, б), через 0,5 оборота войдет в контакт с ведущим кругом в точке d' пройдя за это время в осевом направлении путь S/2. Следовательно, для обеспечения базирования детали все время по одной поверхности следует сместить торец ведущего круга на величину, равную половине шага S/2. В этом случае будут исключены погрешности, связанные со сменой баз.

Перед правкой необходимо установить в нулевое положение следующие узлы станка: поворотную часть бабки ведущего круга, устройства для правки ведущего и шлифовального кругов и регулирующую линейку устройства для правки ведущего круга. Правку обоих кругов производят после отсоединения копирных линеек от пинолей правящих устройств, расположенных на бабке шлифовального и ведущего кругов. Шлифовальный круг правят до тех пор, пока не будет выведено его биение по периферии.

После предварительной правки шлифовальный круг подвергают вторичной балансировке, так как после правки в предварительно хорошо отбалансированном круге может снова возникнуть дисбаланс, приводящий к вибрациям станка, нагреву подшипников, что ухудшает качество обработки.

Система технических уходов и ремонтов станков.

Для поддержания технологического оборудования в работоспособном состоянии на каждом предприятии создается система технического обслуживания и ремонта станков.

ГОСТ 18322—78 предусматривает следующее техническое обслуживание:

поточное техническое обслуживание, выполняемое на специализированных рабочих местах в определенной технологической последовательности (применяется в массовом или крупносерийном производствах);

техническое обслуживание эксплуатационным персоналом,т. е. персоналом, работающим на данном оборудовании в период его эксплуатации;

техническое обслуживание специализированным персоналом— специально подготовленными рабочими, которые специализируются по объектам, маркам объектов, видам операций и видам технического обслуживания;

техническое обслуживание специализированной организацией,с которой заключается договор на техническое обслуживание;

техническое обслуживание предприятием—изготовителем(предприятие—изготовитель в гарантийный период или по договору производит замену деталей и агрегатов, отказавших во время работы или настройки оборудования).

В настоящее время для восстановления работоспособности оборудования на предприятиях проводится планово-предупредительный ремонт (ППР) — комплекс организационно-технических мероприятий по техническому уходу, замене и ремонту изношенных деталей и узлов.

Основной задачей системы ППР является удлинение межремонтного периода работы металлообрабатывающих станков и автоматических линий, снижение расходов на их ремонт и повышение качества ремонта.

Система ППР предусматривает:

1. определение видов ремонтных работ;

2. планирование профилактических операций по уходу и обслуживанию оборудования и контроль за их осуществлением;

3. разработку основных положений по эксплуатации оборудования;

4. определение категорий сложности ремонта металлообрабатывающих станков;

5. определение продолжительности ремонтных циклов, межремонтных периодов и структуры ремонтных циклов;

6. применение прогрессивной технологии ремонта;

7. организацию ремонтного хозяйства и ремонтных бригад;

8. организацию изготовления, снабжения, хранения и учета запасных частей;

9. организацию смазочного хозяйства;

10. организацию материально-технического снабжения ремонтного хозяйства;

11. обеспечение технической документацией и организацию чертежного хозяйства;

12. организацию контроля ремонтных работ и правильность эксплуатации оборудования;

13. повышение квалификации обслуживающего персонала;

14. разработку нормативов;

15. разработку системы оплаты труда работников ремонтной службы.

Обслуживание станков включает их промывку, замену или пополнение масла в системах смазки, проверку геометрической точности и жесткости, профилактические осмотры и др.

ГОСТ 18322—78 предусматривает два вида ремонта:

плановый и неплановый.

Плановый ремонтпредусмотрен системой технического обслуживания и ремонта станков и выполняется в соответствии нормативно-технической документацией через определенное количество отработанных станком часов или при достижении установленного нормами технического состояния.

Неплановый ремонттакже предусмотрен системой технического обслуживания и ремонта станков, но проводится он в неплановом порядке, при необходимости (отказ агрегата, непредвиденная поломка детали нарушение геометрической точности и жесткости и др.).

Внеплановый ремонт не имеет места на производстве, где хорошо организована система ППР, когда уход за станками и автоматическими линиями выполняется строго по графику.

Кроме того, различают капитальный и текущий ремонты.

Капитальный ремонт.Капитальным ремонтом называется наибольший по объему вид планового ремонта, при котором производят полную разборку станка и всех его узлов и другого оборудования в автоматической линии, замену всех изношенных деталей и узлов, ремонт всех базовых деталей. При капитальном ремонте станка или автоматической линии осуществляется полная разборка станка или линии, промывка, составление ведомости дефектов, замена изношенных деталей и даже целых узлов. После ремонта станок испытывают на холостом ходу, затем под нагрузкой и проверкой на точность по ГОСТу и ТУ и на точность обрабатываемой детали. После окончания проверок станка его красят.

При текущем ремонтепроизводятся частичная разборка станка или агрегата, подетальная разборка двух-трех узлов, подверженных наибольшему износу и загрязнению, вскрытие крышек для внутреннего осмотра и промывка узлов, протирка станка или агрегата, промывка деталей разобранных узлов, разборка шпиндельного узла, зачистка шеек шпинделя, поверхностей под инструмент и приспособления, зачистка или пришабривание подшипников, сборка шпинделя н регулировка подшипников. Шпиндельные узлы прецизионных, крупных, тяжелых, особо тяжелых и уникальных станков при текущем ремонте, как правило, не разбираются, но проверяются на отклонение от жесткости и биение. Текущий ремонт предусматривает проверку зазоров между валиками и втулками, замену изношенных втулок, регулирование и установку новых подшипников качения, добавку в муфты фрикционных дисков, пришабривание конусов фрикционов, регулирование муфт и тормозов, проверку механизмов, передающих движение, зачистку заусенцев на зубьях колес, замену колес с выкрошенными зубьями, замену изношенных и сломанных наружных крепежных деталей у резцедержателей, клиньев, планок, пришабривание или зачистку регулировочных клиньев, планок, винтов суппортов, кареток, траверс, ходовых винтов, замену изношенных гаек, проверку и регулирование рычагов и рукояток включения прямого и обратного ходов, переключения скоростей и подач, блокирующих, фиксирующих, предохранительных механизмов и ограничителей, зачистку задиров, царапин, забоин, заусенцев трущихся поверхностей направляющих станин, кареток, суппортов, траверс-колонн, ремонт оградительных устройств (кожухов, футляров, щитков, экранов), а также устройств для защиты поверхностей станка от стружки и абразивной пыли.

При текущем ремонте выполняются также работы, связанные с проверкой и отладкой системы смазки, проверкой пневмо- и гидросистем, в которых заменяется масло. Регулируется, кроме того, плавность перемещения столов, суппортов, кареток, ползунов, подтягиваются клинья, прижимные планки, натяжные пружины у падающих червяков и других механизмов, проверяются ограничители, переключатели, упоры, системы охлаждения, устраняется утечка жидкости через сочленения трубопроводов и кранов, ремонтируются насосы и арматура, выявляются детали, требующие замены при ближайшем более сложном плановом ремонте. У станков, которые включены в список профилактической проверки точности, при текущем ремонте проверяют точность (по существующим методикам). Завершается текущий ремонт испытанием станка на холостом ходу на всех скоростях и подачах, проверкой на шум, нагрев, на точность и класс шероховатости обрабатываемой поверхности изделия.

Фундаменты для станков и монтаж станков.

При решении вопроса о способе установки станка (на индивидуальный фундамент или без него) необходимо учитывать ряд факторов:

1.  Характер нагрузки в станке (статический или динамический). К станкам со статической нагрузкой условно относят те, у которых скорость поступательно-движущихся частей не превышает 3–8 м/мин, главное движение у них обычно вращательное к станкам с динамической нагрузкой относятся главным образом строгальные, долбежные и др.

2.  Жесткость станины станка, которая зависит от ее формы и общих габаритов станка. Наиболее жестки станины коробчатого типа. ЭНИМС считает для легких и средних станков станину достаточно жесткой, если отношение ее длины l к высоте h. Станки с большими габаритами обычно имеют недостаточно жесткие станины, особенно если она состоит из нескольких частей, соединенных по стыкам болтами, штифтами или шпонками

3.  Точность деталей и режим работы – чем выше требуемая точность обработки или чем тяжелее режим работы, тем выше требования к фундаменту.

4.  Наконец, нужно учитывать качество грунта под полом цеха, где устанавливается станок, глубину его промерзания в данной местности зимой, наличие по соседству установок, создающих сильные колебания грунта, и т. п.

Все фундаменты под станки можно разбить на две основные группы:

I группа – фундаменты, служащие только основанием для станка;

II группа – фундаменты в полном смысле слова, с которыми станок жестко связывают фундаментными болтами.

Фундамент любого типа позволяет сосредоточенную силу от веса станка распределить на грунт в соответствии с его несущей способностью и содействует быстроте и надежности выверки положения станка.

Назначение фундаментов второй группы, кроме того, состоит в увеличении устойчивости и жесткости станка.

Дополнительную устойчивость станок получает потому, что при присоединении к станине дополнительной массы понижается центр тяжести установки и, кроме того, устойчивость повышается за счет охвата фундамента со всех сторон грунтом

Жесткость возрастает за счет неподвижного замыкания ножек станины или усиления ее основания, так как станок к фундаменту второй группы намертво притягивается фундаментными болтами. За счет увеличения массы уменьшается частота собственных колебаний и увеличивается затухание, что ведет к уменьшению возможных амплитуд колебаний системы. Наконец, опять-таки благоприятным является действие окружающего фундамент грунта, который гасит вибрации данной системы и защищает ее от толчков и колебаний окружающих установок.

Следует сразу оговориться, что если жесткость отдельных узлов станка (суппорт, стол, консоль, бабки) недостаточна, то на таком станке на самом массивном и надежном фундаменте могут возникнуть недопустимо большие вибрации.

Контроль точности станков.

Геометрическую точность станков проверяют в соответствии с ГОСТами. Суть проверки заключается в контроле точности и взаимного расположения базовых поверхностей, формы траектории движения исполнительных органов (например, биение шпинделя), в проверке соответствия фактических перемещений исполнительного органа номиналу (например, точность позиционирования, кинематическая точность). Технологическую точность, которая относится в большей степени к специальным и специализированным станкам и станочным системам, контролируют перед началом эксплуатации оборудования. Для этого на станке обрабатывают партию деталей, измеряют их и с использованием методов математической статистики оценивают рассеяние размеров, вероятность выпадения размеров за пределы заданного допуска и другие показатели технологической точности.

Техника безопасности при работе на металлорежущих станках.

Общие требования перед началом работы.

• Проверить, хорошо ли убрано рабочее место, и при наличии неполадок в работе станка в течение предыдущей смены ознакомиться с ними и с принятыми мерами по их устранению.

• Привести в порядок рабочую одежду. Застегнуть обшлага рукавов, убрать волосы под головной убор.

• Проверить состояние решетки под ногами, ее устойчивость на полу.

• Проверить состояние ручного инструмента: ручки напильника  и шабера должны иметь металлические кольца, предохраняющие их от раскалывания; гаечные ключи должны быть исправными, и при закреплении болтов (гаек) размер их зева должен соответствовать размеру головки болта (гайки); не допускается применение прокладок и их удлинение с помощью труб.

• Привести в порядок рабочее место: убрать все лишнее, подготовить и аккуратно разложить необходимые инструменты и приспособления так, чтобы было удобно и безопасно пользоваться ими (то, что надо брать левой рукой, должно находиться слева, а то, что правой, - справа); уложить заготовки в предназначенную для них тару, а саму тару разместить так, чтобы было удобно брать заготовки и укладывать обработанные детали без лишних движений рук и корпуса.

• При наличии местных грузоподъемных устройств проверить их состояние. Приспособления массой более 16 кг устанавливать на станок только с помощью этих устройств.

• Проверить состояние станка: убедиться в надежности крепления стационарных ограждений, в исправности электропроводки, заземляющих (зануляющих) проводов, рукояток и маховичков управления станком.

• Разместить шланги, проводящие СОЖ, электрические провода и другие коммуникации, так, чтобы была исключена возможность их соприкосновения с движущимися частями станка или вращающимся инструментом.

• Подключить станок к электросети, включить местное освещение и отрегулировать положение светильника так, чтобы рабочая зона была хорошо освещена и свет не слепил глаза.

• На холостом ходу проверить исправность кнопок «Пуск» и «Стоп», действие и фиксацию рычагов и ручек включения режимов работы станка, системы принудительного смазывания, а также системы охлаждения. Далее произвести или проверить наладку станка в соответствии с технологической документацией.

• Подготовить средства индивидуальной защиты и проверить их исправность. Для предупреждения кожных заболеваний при необходимости воспользоваться средствами дерматологической защиты.

• О всех обнаруженных недостатках, не приступая к работе, сообщить мастеру.

 Общие требований во время работы.

• Масса и габаритные размеры обрабатываемых заготовок должны соответствовать паспортным данным станка.

• При обработке заготовок массой более 16 кг устанавливать и снимать с помощью грузоподъемных устройств, причем не допускать превышения нагрузки, установленной для них. Для перемещения применять специальные строповочно-захватные приспособления. Освобождать обработанную деталь от них только после надежной укладки, а при установке - только после надежного закрепления на станке.

• При необходимости пользоваться средствами индивидуальной защиты. Запрещается работать в рукавицах и перчатках, а также с забинтованными пальцами без резиновых напальчников, на станках с вращающимися обрабатываемыми заготовками или инструментами.

• Перед каждым включением станка убедиться, что его пуск ни для кого не опасен; постоянно следить за надежностью крепления станочного приспособления, обрабатываемой заготовки, а также режущего инструмента.

• При работе станка не переключать рукоятку режимов работы, измерений, регулировки и чистки. Не отвлекаться от наблюдения за ходом обработки самому и не отвлекать других.

• Если в процессе обработки образуется отлетающая стружка, установить переносные экраны для защиты окружающих и при отсутствии на станке специальных защитных устройств надеть защитные очки или предохранительный щиток из прозрачного материала. Следить за своевременным удалением стружки как со станка, так и с рабочего места, остерегаться наматывания стружки на заготовку или инструмент, не удалять стружку руками, а пользоваться для этого специальными устройствами; запрещается с этой целью обдувать сжатым воздухом обрабатываемую заготовку и части станка.

• Правильно укладывать обработанные детали, не загромождать подходы к станку, периодически убирать стружку и следить за тем, чтобы пол не был залит охлаждающей жидкостью и маслом, обращая особое внимание на недопустимость попадания их на решетку под ноги.

• При использовании для привода станочных приспособлений сжатого воздуха следить за тем, чтобы отработанный воздух отводился в сторону от станочника.

• Постоянно осуществлять контроль за устойчивостью отдельных деталей или штабелей деталей на местах складирования, а при размещении деталей в таре обеспечивать устойчивое поло¬жение их, а также самой тары. Высота штабелей не должна превышать для мелких деталей 0,5 м, для средних - 1 м, для крупных - 1,5 м.

• Обязательно выключать станок при уходе даже на короткое время, при перерывах в подаче электроэнергии или сжатого воздуха, при измерении обрабатываемой детали, а также при регулировке, уборке и смазывании станка.

• При появлении запаха горящей электроизоляции или ощущения действия электрического тока при соприкосновении с металлическими частями станка немедленно остановить станок и вызвать мастера. Не открывать дверцы электрошкафов и не производить какую-либо регулировку электроаппаратуры.

 Общие требования по окончании работы.

• Выключить станок и привести в порядок рабочее место. Разложить режущий, вспомогательный и измерительный инструмент по местам хранения, предварительно протерев его.

• Стружку смести в поддон или на совок щеткой; труднодоступные места очистить кистью или деревянной заостренной палочкой, обернутой ветошью. Во избежание несчастного случая и попадания стружки в механизмы запрещается для чистки станка использовать сжатый воздух.

• Проверить качество уборки станка, выключить местное освещение и отключить станок от электросети.

• О всех неполадках в работе станка, если они имели место на протяжении смены, сообщить сменщику или мастеру.

• Осуществить санитарно-гигиенические мероприятия.

 Кроме указанного, каждый станочник обязан:

• работать только на том станке, к эксплуатации которого он допущен, и выполнять ту работу, которая поручена ему администрацией цеха;

• без разрешения мастера не допускать к работе на станке других лиц;

• заметив нарушение правил по охране труда со стороны других станочников, предупредить их и потребовать соблюдения требований безопасности;

• в обязательном порядке требовать от администрации цеха проведения внепланового инструктажа при переводе на эксплуатацию станка другой модели или при привлечении к разовым работам, не входящим в круг обязанностей станочника;

• о всяком несчастном случае немедленно ставить в известность мастера и обращаться в медицинский пункт;

• уметь оказывать первую помощь пострадавшему, применять первичные средства пожаротушения и проводить работы по устранению последствий аварийных ситуаций или пожара.

Системы координат (ИСК, СК, КСК) и координатные плоскости.

Статическая система координат (ССК) - прямоугольная система координат (рис. 12) с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости главного движения резания (рис. 12, 13б и 14б). Применяется для приближенных расчетов углов лезвия в процессе резания или учета изменения этих углов после установки инструмента на станке. Она является переходной от инструментальной (рис. 13а и 14а) системы координат к кинематической (рис. 13в и 14в).

Рисунок 12 - Статическая система координат:

1 – основная плоскость; 2 – плоскость резания; 3 – главная секущая плоскость; 4 – направление скорости главного движения резания

Примечание.На чертежах инструментов геометрические параметры их лезвий указываются в ССК

Инструментальная система координат (ИСК) - прямоугольная система координат с началом в вершине лезвия, ориентированная относительно геометрических элементов режущего инструмента, принятых за базу. Например - это может быть, как правило, задняя поверхность А_ (рис. 13а) или передняя поверхность А_ (рис. 14а). Применяется для изготовления и контроля инструмента.

Кинематическая система координат (КСК) - прямоугольная система координат с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости результирующего движения резания (рис. 13в и 14в). Очевидно, что КСК повернута относительно ССК .на величину угла скорости резания Применяется для определения действительных (кинематических) углов лезвия, образующихся в процессе резания (см. рис. 27в и 28б).

Основная плоскость Р_v - координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного в ССК (рис. 12, 13б и 14б) или результирующего в КСК (рис. 13в и 14в) движения резания в этой точке. В инструментальной системе координат направление скорости главного движения резания принимается: у токарных и строгальных резцов прямоугольного поперечного сечения - перпендикулярно конструкторской установочной базе резца; у долбежных резцов - параллельно базе; у дисковых токарных резцов, осевых инструментов и фрез - по касательной к траектории вращательного движения инструмента или заготовки; у протяжек - параллельно конструкторской установочной базе или оси протяжки; у долбяков - параллельно оси хвостовика или оси посадочного отверстия долбяка.

а) б) в)

Рисунок 13–Системы координат и координатные плоскости приточении с поперечной подачей (отрезание):

а) инструментальная система координат;б) статическая система координат;

в) кинематическая система координат а) б) в)

Рисунок 14 - Системы координат и координатные плоскости при ротационном точении:

а) инструментальная система координат;б) статическая система координат;

в) кинематическая система координат

Плоскость резания P_n- координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости. В плоскости резания находится вектор скорости главного движения резания в ССК (рис. 12, 13б и 14б) или вектор скорости результирующего движения резания в КСК (рис. 13 и 14в).

Главная секущая плоскость P_ - координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания (рис. 12 - 14).

Нормальная секущая плоскость P_н – плоскость, перпендикулярная режущей кромке в рассматриваемой точке. Очевидно, что нормальная секущая плоскость повернута относительно главной секущей плоскости на величину угла наклона главной режущей кромки (см. рис. 24 - 26).

Геометрия токарного проходного резца.

Резец состоит из:

Головки - (пластинка твердосплавная или быстрорежущая рабочая (режущая) часть резца). Тело или стержень - (часто применяют обычную сталь), предназначено для крепления резца. Опорная поверхность – служит для крепления резца в резце держателе и горизонтального положения. Передняя поверхность – служит для схода стружки. Передняя поверхность может быть отрицательной (вершинка резца смотрит вверх) и положительной (вершинка резца смотрит вниз, то есть вершинка ниже главной режущей кромки резца) в зависимости от вида обработки. Главная режущая кромка – служит для резания материала. Вспомогательная режущая кромка – с пересечением главной режущей кромкой образуют вершину резца. Вершина лезвия – это точка соприкосновения обрабатываемого материала и режущего инструмента. Главная задняя поверхность – служит для поддержки пластины (головки резца). От угла главной задней поверхности зависит износостойкость резца. Вспомогательная задняя поверхность – предназначена для свободного передвижения режущего инструмента по обрабатываемой поверхности.

Геометрия резца И так, разобравшись, из чего состоит резец, переходим непосредственно к геометрии резца.

По передней поверхности лезвия Аγ сходит стружка. Главная задняя поверхность лезвия Аα обращена к обрабатываемой поверхности заготовки. Главная и вспомогательная режущие кромки образованы пересечением передней поверхности с задней. Основная плоскость Рυ это координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного движения резания в этой точке. Плоскость резания Рn координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости. Главная секущая плоскость Рτ координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания. Передний угол резания γ это угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью.

Главным передним углом γ будет угол в главной секущей плоскости. От величины переднего угла зависит сход стружки. Задний угол α это угол в секущей плоскости между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания, а в главной секущей плоскости этот угол называется главным задним углом. Увеличение заднего угла приводит к уменьшению угла заострения β, и следовательно к ослаблению режущей кромки, выкрашиванию и преждевременному выходу инструмента из строя.

Кинематические углы резца.

Кинематика резания рассматривает движения, которые действуют в процессе резания во время рабочего цикла, с момента, когда лезвие вступает в контакт с металлом заготовки, и до момента, когда контакт лезвия с заготовкой прекращается. Определение системы кинематических параметров режущей части инструмента вводиться (формулируется) на основе следующих понятий:

• Вводиться вектор скорости подачи Vs;

• Вводиться вектор скорости резания Vr;

• В плоскости перпендикулярной указанным векторам будет рассматриваться в координатах XYZ заготовка и лезвие резца.

Например: кинематический передний угол γ_к измеряется между плоскостью перпендикулярной скорости резания и передней поверхностью инструмента в направлении схода стружки. Кинематический задний угол будет определяться между плоскостью, в которой лежит вектор скорости резания и задней поверхностью инструмента. В начальный момент времени при больших радиусах угол γ_кин составляет небольшую часть угла α, но по мере приближения вершины резца к оси заготовки в некоторый момент времени может возникнуть равенство η=α и при этом α_кин = 0 (смотри рисунок 16). При дальнейшем приближении дальнейшее резание становиться невозможным и это приводит к смятию заготовки задней поверхностью резца. Кинематические углы инструмента определяются также как и статические (по тем же закономерностям). В общем случае искажение заточенных углов резца от погрешности его установки и кинематических факторов складываются, и реальные углы при резании сложным образом зависят от этих параметров. Обязательным условием при этом является проверка соотношения, чтобы угол α > 0 (α = 0—резание невозможно). Желательно, чтобы α > 0 особенно при малых диаметрах и больших глубинах.

Основные типы токарных резцов и их конструкция.

Основными и наиболее употребляемыми из них являются проходные, чистовые, подрезные, отрезные и расточные.

Проходные или обдирочные резцы (рис. 15, а и в ) используются для предварительной обточки и подрезания деталей, во время которых снимается наибольшая часть припуска. Поэтому проходные резцы имеют такую форму, при которой обеспечивается наибольшая производительность станка. Шероховатость обработанной поверхности, а также соблюдение точных размеров детали при этом имеют второстепенное значение.

Чистовые резцы (рис. 15, б) применяются для окончательной отделки деталей. Припуски, которые снимаются в данном случае, обычно невелики. Основное требование, предъявляемое к чистовому резцу, — это обеспечение требуемой чистоты обработанной поверхности (малой ее шероховатости).

Подрезные резцы используются для обработки торцовых поверх­ностей. Для этих целей используются также проходные отогнутые резцы (рис. 15, в).

Отрезные резцы (рис. 15, г) служат для отрезания от прутков требующихся кусков материала. При отрезании необходимо обеспечить возможно меньшую потерю материала, поэтому отрезные резцы делают узкими (с малой протяженностью длины режущей кромки), вследствие чего они получаются непрочными, часто ломаются и работа с ними требует большой осторожности и умения.

Расточные резцы (рис. 15, д) применяются для растачивания различных отверстий, выемок, и т. д. Размеры расточного резца {поперечное сечение и длину стержня) выбирают в соответствии с размерами обрабатываемого отверстия.

Кроме перечисленных, при токарной обработке используются прорезные, фасонные, резьбовые и некоторые другие резцы более или менее специального назначения.

Рис. 15. Основные типы токарных резцов: проходной прямой(а), проходной отогнутый (в), отрезной (г), расточной (д).

Углеродистые и легированные инструментальные стали.

Ранее других материалов для изготовления режущих инструментов начали применять углеродистые инструментальные сталимарок У7, У7А…У13, У13А. Помимо железа и углерода, эти стали содержат 0,2…0,4% марганца. Инструменты из углеродистых сталей обладают достаточной твердостью при комнатной температуре, но теплостойкость их невелика, так как при сравнительно С)невысоких температурах (200…250 их твердость резко уменьшается.

Легированные инструментальные стали,по своему химическому составу, отличаются от углеродистых повышенным содержанием кремния или марганца, или наличием одного либо нескольких легирующих элементов: хрома, никеля, вольфрама, ванадия, кобальта, молибдена. Для режущих инструментов используются низколегированные стали марок 9ХФ, 11ХФ, 13Х, В2Ф, ХВ4, ХВСГ, ХВГ, 9ХС и др. Эти стали обладают более высокими технологическими свойствами – лучшей закаливаемостью и прокаливаемостью, меньшей склонности к короблению, но Степлостойкость их равна 350…400 и поэтому они используются для изготовления ручных инструментов (разверток) или инструментов, предназначенных для обработки на станках с низкими скоростями резания (мелкие сверла, метчики).

Быстрорежущие инструментальные стали.

В настоящее время быстрорежущие стали являются основным материалом для изготовления режущего инструмента, несмотря на то, что инструмент из твердого сплава, керамики и СТМ обеспечивает более высокую производительность обработки.

Широкое использование быстрорежущих сталей для изготовления сложнопрофильных инструментов определяется сочетанием высоких значений 68)твердости (до HRC С)и теплостойкости (600-650 при высоком уровне хрупкой прочности и вязкости, значительно превышающих соответствующие значения для твердых сплавов. Кроме того, быстрорежущие стали обладают достаточно высокой технологичностью, так как хорошо обрабатываются давлением и резанием в отожженном состоянии.

В обозначении быстрорежущей стали буква Р означает, что сталь быстрорежущая, а следующая за буквой цифра – содержание средней массовой доли вольфрама в %. Следующие буквы обозначают: М – молибден, Ф – ванадий, К – кобальт, А – азот. Цифры, следующие за буквами, означают их среднюю массовую долю в %. Содержание массовой доли азота составляет 0,05-0,1%.

Современные быстрорежущие стали можно разделить на три группы: нормальной, повышенной и высокой теплостойкости.

Стали высокой теплостойкости характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большим количеством легирующих элементов – В11М7К23, В14М7К25, 3В20К20Х4Ф. Они имеют твердость 69…70 HRC и теплостойкость С. Наиболее700…720 рациональная область их использования – резание труднообрабатываемых материалов и титановых сплавов. В последнем случае период стойкости инструментов в 60 раз выше, чем из стали Р18, и в 8-15 раз выше, чем из твердого сплава ВК8.

Значительными недостатками этих сталей является их низкая прочность при изгибе (не выше 2400 МПа) и низкая обрабатываемость резанием в отожженном состоянии (38-40 HRC) при изготовлении инструмента.

В связи со все более возрастающей дефицитностью вольфрама и молибдена – основных легирующих элементов, используемых при производстве быстрорежущей стали, все большее применение находят экономнолегированные марки. Среди сталей этого типа наибольшее применение получила сталь 11Р3АМ3Ф2, которая используется при производстве инструмента, так как обладает достаточно высокими показателями по твердости (HRC 63-64), прочности (_и-3400 С).МПа) и теплостойкости (до 620

Экономно легированные стали

Сталь 11Р3АМ3Ф2 технологична в металлургическом производстве, однако, из-за худшей шлифуемости ее применение ограничено инструментами простой формы, не требующими больших объемов абразивной обработки (пилы по металлу, резцы и т.п.).

Порошковые быстрорежущие стали

Наиболее эффективные возможности повышения качества быстрорежущей стали, ее эксплуатационных свойств, и создания новых режущих материалов появились при использовании порошковой металлургии.

Порошковая быстрорежущая сталь характеризуется однородной мелкозернистой структурой, равномерным распределением карбидной фазы, пониженной деформируемостью в процессе термической обработки, хорошей шлифуемостью, более высокими технологическими и механическими свойствами, чем сталь аналогичных марок, полученных по традиционной технологии. Технологическая схема получения порошковых быстрорежущих сталей следующая: газовое распыление в порошок жидкой струи быстрорежущей стали, засыпка и дегазация порошка в цилиндрический контейнер, нагрев и ковка (или прокатка) контейнеров в прутки, окончательная резцовая обдирка остатков контейнера с поверхности прутков. Основным преимуществом порошковой технологии является резкое снижение размеров карбидов, образующихся при кристаллизации слитка в изложнице. Таким образом порошинка, полученная газовым распылением, и является микрослитком в котором не образуются крупные карбиды.

Новая технология позволяет существенно изменить схему легирования с целью направленного повышения тех или иных эксплуатационных характеристик, определяющих стойкость инструмента.

Основные примеры разработки новых составов порошковой быстрорежущей стали сводятся к возможности введения в состав до 7% ванадия и значительного, в связи с этим, повышения износостойкости без ухудшения шлифуемости. А также введение углерода с «пересыщением» до 1,7%, позволяющего получить значительное количество карбидов ванадия и высокую вторичную твердость после закалки с отпуском. В Украине выпускают ряд марок порошковой стали: (Р7М2Ф6-МП, Р6М5Ф3-МП, Р9М2Ф6К5-МП, Р12МФ5-МП и др. ГОСТ 28369-89).

Технология порошковой металлургии также используется для получения карбидостали, которая по своим свойствам может быть классифицирована как промежуточная между быстрорежущей сталью и твердыми сплавами.

Карбидосталь отличается от обычной быстрорежущей стали высоким содержанием карбидной фазы (в основном карбидов титана), что достигается путем смешивания порошка быстрорежущей стали и мелкодисперсных частиц карбида титана. СодержаниеTiCв карбидостали составляет 20%. Пластическим деформированием спрессованного порошка получают заготовки простой формы. В отожженном состоянии твердость карбидостали составляет HRC 40-44, а после закалки и отпуска HRC 68-70.

Металлокерамические инструментальные материалы.

К металлокерамическим материалам относятся твердые инструментальные сплавы, антифрикционные и фрикционные сплавы, пористые сплавы для фильтров и деталей охлаждения, сплавы для конструкционных деталей, магнитные сплавы, электротехнические сплавы для работы в условиях высоких температур.

Твердые инструментальные металлокерамические сплавы типа ВК, ТК и ТТК рассмотрены в курсах, посвященных обработке металлов резанием.

Антифрикционные металлокерамические сплавы изготовляют на желœезной, медной (бронзовой) или алюминиевой основе с добавлением небольшого количества графита дисперсном состоянии. Графит снижает коэффициент трения, уменьшает износ, предохраняет детали от заедания.

При спекании порошкового сплава на основе меди легкоплавкое олово диффундирует в медь, образуя твердый раствор. Допустимые температура и давление для подшипников на медной основе примерно в 2 раза ниже, чем для сплавов на желœезной основе. Антифрикционные металлокерамические сплавы обладают хорошей теплопроводностью, но пониженными показателями прочности. По этой причине целœесообразно применение тонких антифрикционных покрытий, наносимых на поверхность стальной детали. С этой точки зрения большой интерес представляет; металлофторопластовый материал. В этом случае на стальную ленту с тонким медным покрытием наносят слой бронзового порошка, который после спекания образует пористый слой, прочно соединœенный с подложкой; затем поры заполняют фторопластом. В дальнейшем из ленты вырубают заготовку, которую свертывают в подшипник. Такие подшипники могут работать в широком диапазоне температур, при больших давлениях, высокой частоте вращения вала и при отсутствии дополнительной смазки.

Фрикционные сплавы обладают высоким коэффициентом трения и одновременно износостойки. Их используют для дисков, лент, колодок в различных тормозных устройствах. Сплавы имеют сложный состав. К примеру, сплав на основе железа содержит, помимо основного компонента͵ медь, свинец, графит, кремнезем, асбест, сернокислый барий. Асбест и кремнезем обеспечивают высокий коэффициент трения, графит предохраняет от истирания и износа, медь придает хорошую теплопроводность, свинец предохраняет от чрезмерного перегрева и способствует плавному торможению, сернокислый барий устраняет прилипаемость трущихся поверхностей. Коэффициент сухого трения сплава на железной основе по чугуну составляет 0,3—0,45, допустимая температура 550 С. Прочность сплавов невелика, в связи с этим их используют в виде слоев толщиной 0.2-10 мм на стальной подложке.

Высоко пористые сплавы нашли применение для фильтров. Металлические фильтры изготовляют из порошков и сплавов, стойких против окисления (бронза, латунь, коррозионно-стойкая сталь и др.). Пористость металлических фильтров составляет 40—60 % и выше. Прессование в этом случае, как правило, не производят, спеканию подвергается порошок, свободно засыпанный в форму. Важно заметить, что для сохранения при спекании и для их увеличения в порошок вводят добавки, которые не сплавляются с основным материалом или улетучиваются под воздействием высоких температур.

Металлические фильтры применяют для очистки от твердых частиц жидкого горючего, смазочных материалов, газов и воздуха. Фильтры удобны в эксплуатации, имеют небольшие размеры. Для очистки их достаточно промыть, прокалить и продуть воздухом в направлении, обратном фильтрации.

Высококачественным магнитным материалом является чистый железный порошок, получаемый электролитическим способом, железный порошок высокой чистоты, изготовляемый способом термической диссоциации.

Для работы в условиях высоких температур созданы металлокерамические сплавы на основе различных тугоплавких химических соединений металлов, - карбиды титана, ниобия и тантала, борид титана, оксид алюминия и др. Эти материалы характеризуются высокими жаропрочностью и жаростойкостью.

К недостаткам этих сплавов следует отнести большую хрупкость, высокую чувствительность к надрезам.

Минералокерамические инструментальные материалы.

Эти материалы получают в основном на основе оксида алюминия Al2O3 с небольшой добавкой (до 1%) оксида магния MgO.

Минералокерамика по сравнению с обычными твердыми сплавами имеет более высокую твердость, теплостойкость и износостойкость. Резцы, оснащенные пластинками из этих материалов, могут работать со скоростями резания до 200 М/МИН. При этом глубина резания сравнительно невелика. В то же время минералокерамика отличается очень низкой прочностью – примерно в 4 раза ниже, чем быстрорежущая сталь. Применяются эти материалы при обработке закаленных сталей, отбеленных чугунов и других труднообрабатываемых материалов. Однако высокая хрупкость ограничивает применение минералокерамики в промышленности. Пластинки из этих материалов крепятся к резцедержателю обычно механически. Теплостойкость минералокерамики до 12000С.

Для повышения прочности и снижения хрупкости минералокерамики в ее состав кроме оксида алюминия вводят в количестве до 10% железо, никель, хром и другие металлы. Получаемые при этом материалы называют керметами. Однако добавка металлов несколько снижает теплостойкость керамики.

Алмазы и области их применения в качестве инструментальных материалов.

Алмаз как инструментальный материал получил в последние годы широкое

применение в машиностроении.

В настоящее время выпускается большое количество разнообразного

инструмента с использованием алмазов: шлифовальные круги, инструменты для

правки шлифовальных кругов из электрокорунда и карбида кремния, пасты и

порошки для доводочных и притирочных операций. Значительные по размерам

кристаллы алмазов применяют для изготовления алмазных резцов, фрез, сверл и

других режущих инструментов. Область применения алмазного инструмента с

каждым годом вес более расширяется.

Алмаз представляет собой одну из модификаций углерода

кристаллического строения. Алмаз – самый твердый из всех известных в

природе минералов. Высокая твердость алмаза объясняется своеобразием его

кристаллического строения, прочностью связей атомов углерода в

кристаллической решетке, расположенных на равных и очень малых расстояниях

друг от друга.

Коэффициент теплопроводности алмаза в два и более раза выше, чем у

сплава ВК8, поэтому тепло от зоны резания отводится сравнительно быстро.

Возросшие потребности в алмазном инструменте не могут быть полностью

удовлетворены за счет природных алмазов. В настоящее время освоено

промышленное производство синтетических алмазов из графита при больших

давлениях и высоких температурах.

Синтетические алмазы могут быть различных марок, которые отличаются

между собой прочностью, хрупкостью, удельной поверхностью и формой зерен. В

порядке возрастания прочности, снижения хрупкости и удельной поверхности

марки шлифовальных порошков из синтетических алмазов располагаются так:

АС2, АС4, АС6, АС15, АС32.

Микропорошки из природных алмазов имеют марки АМ и АН, а из

синтетических АСМ и АСН.

Микропорошки марок АМ и АСМ нормальной абразивной способности

предназначены для изготовления абразивного инструмента, которым

обрабатывают твердые сплавы и другие твердые и хрупкие материалы, а также

детали из стали, чугуна, цветных металлов при необходимости получения

высокой чистоты поверхности.

Микропорошки марок АН и АСН, имеющие повышенную абразивную

способность, рекомендуются для обработки сверхтвердых, хрупких,

труднообрабатываемых материалов.

С целью повышения эффективности работы алмазного абразивного

инструмента применяют алмазные зерна, покрытые тонкой металлической

пленкой. В качестве покрытий используют металлы с хорошими адгезионными и

капиллярными свойствами по отношению к алмазу – медь, никель, серебро,

титан и их сплавы.

Инструментальные материалы на основе кубического нитрида бора.

Кубический нитрид бора (КНБ) сверхтвердый материал не имеющий природного аналога. Впервые кубический нитрид бора был синтезирован в 1956 году (фирмой «Дженерал Электрик») при высоких давлениях (свыше 4,0 ГПа) и высокой температуре (свыше 1473К) из гексагонального нитрида бора в присутствии щелочных и щелочноземельных металлов (свинец, сурьма, олово и др.). Кубический нитрид бора, выпускаемый фирмой «Дженерал Электрик» был назван Боразоном.

Синтетические монокристаллы алмаза и КНБ, полученные искусственным путем имеют очень малые размеры, поэтому для использования в качестве инструментального материала их соединяют (сращивают) в поликристаллы.

Поликристаллические композиционные материалы на основе алмаза и кубического нитрида бора появились на рубеже 60-70 годов. Характерной особенностью таких материалов является наличие жесткого каркаса из сросшихся зерен алмаза или КНБ. Спекание порошков алмаза и КНБ, как правило, осуществляется в области термодинамической стабильности алмаза и КНБ при давлении 5…9 ГПа и температурах 1500…2000К. Обычно спекание поликристаллических композиционных материалов осуществляют в присутствии активирующих процесс спекания добавок, для алмазных порошков – кобальт или кремний, а для порошков КНБ – алюминий (рис. 2.4). Составляющие каркас зерна это в сущности, монокристаллы алмаза, обладающие рядом уникальных физико-механических и теплофизических свойств. Насколько эти свойства реализуются в поликристалле, зависит от степени их взаимосвязи.

Усадка стружки и факторы, влияющие на ее величину.

Усадка стружки характеризуется степенью пластической деформации металла при резании.

В связи с тем, что при механической обработке весь срезаемый слой припуска подвергается пластической деформации, форма и размеры срезаемого слоя изменяются. Ширина среза остается неизменной, а толщина стружки увеличивается по сравнению с толщиной среза. Поскольку объем стружки равен объему срезанного слоя, ширина стружки равна ширине среза, а толщина стружки больше толщины среза, естественно, должно произойти уменьшение длины стружки по сравнению с длиной срезанного слоя. Это явление уменьшения длины стружки по сравнению с длиной поверхности, по которой она срезана, называется усадкой.

Количественно усадка оценивается коэффициентом усадки стружки, который отражает величину пластической деформации, имевшей место при резании. Поэтому при исследовании влияния какого-либо фактора на процесс резания часто прибегают к оценке этого влияния по изменению величины коэффициента усадки стружки.

Величина коэффициента усадки стружки зависит от свойств обрабатываемого материала, геометрии режущего лезвия инструмента, свойств внешней среды, в которой осуществляется резание, и других факторов. Из элементов режима резания менее всего на усадку, величину коэффициента усадки, влияет глубина резания, сильнее – подача и наиболее сильно скорость резания: с увеличением скорости усадка уменьшается. При резании углеродистых сталей коэффициент усадки стружки находится в пределах 2 – 3. При резании трудно обрабатываемых материалов, таких как жаропрочные и титановые сплавы, коррозионостойкие стали и другие, иногда наблюдается «отрицательная» усадка, при которой толщина стружки меньше толщины срезаемого слоя.

Нарост и его влияние на условия резания.

ри резании вязких металлов на передней поверхности резца у режущей кромки часто обнаруживается кусочек приварившегося металла, называемый наростом. Явление нароста состоит в следующем. При скольжении стружки по передней поверхности резца возникают силы трения, задерживающие ее движение. Вследствие этого деформация в слоях металла, расположенных ближе к передней поверхности резца, увеличивается. Частицы металла этих слоев отделяются от непрерывно движущихся верхних слоев стружки и привариваются к передней поверхности резца, образуя нарост. Большое давление резания способствует упрочнению металла нароста. С течением времени нарост увеличивается (за cчет наращивания новых слоев металла), причем образуется часть нароста, свешивающаяся над задней поверхностью резца. В некоторый момент эта часть нароста отрывается от основной массы и, попадая между задней поверхностью резца и обработанной поверхностью, вдавливается в последнюю. Нарост обладает повышенной твердостью и поэтому может резать обрабатываемый материал, защищая режущую кромку от непосредственного воздействия стружки. В этом случае соприкосновение стружки с резцом происходит на площадке передней поверхности, удаленной от режущей кромки. Это улучшает условия работы резца при обдирочной работе.

При чистовых работах нарост вреден. Сорвавшиеся и вдавленные в обработанную поверхность частицы нароста образуют неровности, недопустимые при чистовой обработке деталей. При резании чугуна и других хрупких металлов нарост не образуется. Силы, действующие на резец. В результате сопротивления срезаемого слоя металла деформации сжатия, трения стружки о переднюю поверхность резца и некоторых других причин возникает сила резания.

Процесс стружкообразования и сопутствующие ему влияния (теплообразование, упрочнение металла, виды стружки).

Под действием силы Р резец вдавливается в обрабатываемой материал (рис.4.8а). В материале заготовки возникает сложное напряженное состояние, материал сначала упруго, а затем пластически деформируется. По мере перемещения резца объем пластически деформированного металла АВС возрастает, а напряжения достигают предела прочности материала. В

Рис.4.8. Схема напряжённого состояния металла (а) и образования элементов стружки (б) при вдавливании резца в заготовку.

этот момент весь пластически деформированный объем металла сдвигается резцом по плоскости сдвига X-X (рис.4.8, б) в виде окончательно сформированного элемента стружки, далее процесс деформирования повторяется, образуются новые элементы и т.д. Угол β₁ – угол сдвига – определяет положение плоскости сдвига относительно направления движения инструмента. Для большинства вязких металлов (например, сталей средней твердости) β₁ ≈ 30^о и практически не зависит от геометрии режущего инструмента.

Различают три вида стружек: сливную (рис.4.9, б), скалывания (рис.4.9, а) и надлома (рис.4.9, в).

Рис. 4.9. Виды стружек: скалывания (а), сливной (б) и надлома (в).

Изменяя условия и режим резания, можно получить на одном и том же материале разные виды стружек. Например, при резании меди обычно образуется сливная стружка, а при глубоком охлаждении – стружка надлома; при резании хрупких металлов с подогревом – стружка скалывания. По мере увеличения скорости резания большинства углеродистых и легированных конструкционных сталей стружка скалывания превращается в сливную (при увеличении V скорости резания растет скорость деформации: пластичность металла падает, но при этом интенсивней растёт температура, что оказывает противоположное действие на пластичность). Сливная стружка, образовавшаяся в виде длинных полос или спиралей, наматывается на механизмы станка, инструмент, обработанную заготовку, что затрудняет эксплуатацию станка, царапает обработанную поверхность, может вызвать травму рабочего. Такая стружка загромождает цех, занимает большой объем; особенно она недопустима в условиях автоматизированного производства. Оптимальной стружкой в условиях массового производства считают спираль длиной 30 – 80 мм и диаметром витков 15 – 20 мм.

Элементы режима резания (скорость, глубина, подача).

К элементам режима резания отно­сятся: скорость резания, подача и глу­бина резания. Скоростью реза­ния называется величина перемеще­ния наиболее удаленной точки режу­щей кромки относительно поверхности резания в единицу времени (минуту). Скорость резания в разных точках ре­жущей кромки неодинакова. Однако в расчетах при определении скорости резания принимается ее наибольшее зна­чение. Скорость резания зависит от быстроты вращения и диаметра обра­батываемой заготовки. Чем больше диаметр заготовки D, тем больше скорость резания при одних и тех же оборотах заготовки. Скорость резания (мм/мин) определяется по формуле

где D — наибольший диаметр поверх­ности резания, мм; п — частота вра­щения заготовки, об/мин;

еличина перемещения режущей кромки относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени в на­правления движения подачи называ­ется скоростью подачи или просто подачей. Различают пода­чи — минутную и за один оборот заго­товки. Величина относительного пере­мещения инструмента по отношению к заготовке за одну минуту называет­ся минутной подачей. Величи­на перемещения резца инструмента за один оборот заготовки называется , подачей за один оборот заготовки. Между минутной подачей и подачей за один оборот заготовки (в мм/об) существует зависимость

где s — подача за один оборот, мм./об; sм — минутная подача, мм/мин; п — частота вращения заготовки, об/мин.

Глубиной резания  назы­вается размер срезаемого слоя за один рабочий ход резца (инструмента), из­меренный перпендикулярно направле­нию движения подачи . Глу­бина резания (мм) определяется по формуле

При наружном продольном точе­нии, при растачивании глубина реза­ния определяется как полуразность между диаметром отверстия после об­работки и диаметром отверстия до об­работки. При подрезании за глубину резания принимается величина срезае­мого слоя, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанному торцу.

Сила резания и факторы, влияющие на ее величину при точении.

Под силой резания понимают силу сопротивления перемещению режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Работа силы резания затрачивается на упругое и пластическое деформирование металла, на его разрушение, на трение задней поверхности об обработанную поверхность и стружки о переднюю поверхность режущего инструмента. Результатом сопротивления металла заготовки процессу резания является возникновение реактивных сил, воздействующих на режущий инструмент.

Силу резания R принято раскладывать на составляющие силы - тангенциальную P_z , радиальную P_y и осевую P_x. При точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении тангенциальную составляющую, H, рассчитывают по формуле

где:

Сp; xp; yp; np - эмпирические коэффициент и показатели степени

t - глубина резания (при отрезании, прорезании и фасонном точении - длина лезвия резца), мм;

Kp = KMp·Kjp·Kgp·Klp·Krp - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания

Для определения сил P_y и P_x существуют аналогичные эмпирические формулы. Однако для упрощения и ускорения расчётов величины сил P_y и P_x рекомендуется принимать по следующим соотношениям

P_x=(0,1...0,25) · Pz,    (9)

P_y=(0,25...0,5) · Pz

Износ, стойкость резцов и факторы, влияющие на ее величину

процессе резания металла резец изнашивается. Основная причина износа резцов — трение сходящей стружки о переднюю поверхность резца и задних поверхностей резца о поверхность заготовки. Износ резца зависит от свойств материала рабочей части резца и обрабатываемой детали, скорости и температуры резания, режима резания ряда других факторов. В большинстве случаев в условиях сухого и полусухого трения преобладает абразивный износ по передней и главной задней поверхностям резца. При износе резца по главной задней поверхности на ней образуется фаска; при износе по передней поверхности — лунка, при наличии обоих видов износа на резце образуется ленточка.

Для инструмента с пластинками из твердого сплава характерен износ по главной задней поверхности, а из быстрорежущей стали — по передней и главной задней поверхностям.

Смазочно-охлаждающие жидкости и их влияние на процесс резания.

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) — обобщённое наименование разнообразных жидких составов, используемых главным образом при обработке металлов резанием или давлением. Наиболее распространенные СОЖ — нефтяные масла (обычно с противоизносными и противозадирными присадками) и их 3-10% водные эмульсии. В самом термине заложены основные назначения использования СОЖ — охлаждать и смазывать. Современные технологии обработки материалов, оборудование высокой мощности позволяют проводить интенсивные процессы резания, выдавливания, прокатки, штамповки, сверления, шлифования и другие. Подводимая высокая мощность, высокие статические и динамические нагрузки вызывают разогрев деформируемых материалов, что может приводить к снижению качества обработки, к порче инструмента, оснастки и оборудования. Использование СОЖ позволяет снижать температуру в зоне обработки до приемлемой за счёт теплообмена и, достаточно часто, за счёт парообразования. Наличие у СОЖ смазывающих свойств снижает трение в зоне обработки, фрикционный износ инструмента, значительно снижает вероятность задира и повреждения поверхностей обрабатываемых деталей и инструмента. В общем случае использование СОЖ позволяет увеличить интенсивность технологических процессов, производительность труда и оборудования, повысить качество продукции

Скорость резания при точении и факторы, влияющие на ее величину.

Формула для вычисления скорости резания при токарной обработке:              

                                                                                 где V  - скорость резания, в м/мин,       D - диаметр обрабатываемой поверхности детали, в мм,       n - число оборотов детали в минуту,       π - константа = 3,14...

Мощность и крутящий момент резания.

Формула для вычисления мощности при резании имеет вид:

                                            

где N - мощность при резании, в квт, V  - скорость резания, в м/мин, P - сила резания, в кг.

Крутящий момент и осевую силу резания находим по формуле:

Где S - подача на оборот, мм/об;

D - диаметр отверстия, мм

С,_м С_р,К_р, q,y - коэффициенты, выбираются по таблицам.

Особенности обработки резанием закаленных поверхностей, а также после наплавки.

Закалённые поверхности очень твёрдые,а наплавленные имеют переменную твёрдость(наплавы,раковины).Закалённые материалы может обрабатывать металлокерамика(ЦМ)и твёрдые сплавы,но скорость резания V_закал.=60м/мин.Наплавленные поверхности обрабатыв. быстрореж. сталями.Для упрочнения резца задаётся лезвию отрицательный угол γ=-5…-15⁰.

Выбор вида обработки наплавлен­ных поверхностей зависит от их твер­дости и хрупкости, припуска для удаления дефектного слоя, производи­тельности процессов, требуемой точ­ности. Предварительная обработка деталей после наплавки, как прави­ло, выполняется резцами с пластина­ми из твердого сплава Т5К.Ш и Т15К6. Заточку резцов выполняют с отрица­тельным передним углом 7=8 — 10°, положительным задним углом о=10 — 15° и главным углом в плане Ф=65 — 75°. Указанная геометрия резца дает возможность увеличить его износостойкость и прочность в ре­зультате улучшения отвода тепла, уменьшения усилия резания и улуч­шения условий работы режущей кромки.

Значительное влияние на работо­способность резцов и качество на­плавленной поверхности оказывает скорость резания. В результате изме­нения скорости резания можно сни­зить шероховатость поверхности на 1 — 2 класса и повысить твердость наплавленного слоя на 15 — 20 %. При этом глубина наклепа поверхно­стного слоя будет 120— 160 мкм, а глубина распространения остаточ­ных тангенциальных напряжений 150 —380Н/М.

Следует отметить, что при обработ­ке наплавленных поверхностей рез­цами из твердого сплава ТК не всегда удается достичь высокого качества поверхности детали. Так, при элект­родуговой наплавке порошковой про­волокой ГПРН-120 получаемая по­верхность имеет макронеровности размером до 1,0— 1,5 мм и значи­тельную волнистость. В наплавлен­ном слое вблизи от поверхности име­ются раковины, неметаллические включения (флюс, оксиды и т. д.). Из-за специфических условий нанесения и охлаждения наплавленного слоя его твердость неравномерна и колеб­лется от 34 — 36 до 46 — 48 Н^С. Применение указанного вида прово­локи вызывает значительные трудно­сти из-за низкой обрабатываемости этого материала. Так, при обработке резцами Т15К6 при скорости резания 0,4—0,5 м/с, подаче 0,1--0,12 мм/об и глубине резания до 2,5 мм стойкость резцов не превышала 30 мин. При этом наблюдалось частое разруше­ние инструмента.

Обрабатываемость материалов и критерии ее оценки.

Обрабатываемость материалов характеризуется сопротивлением резанию и качеством обрабатываемой поверхности.

Обрабатываемость металлов резанием зависит от химического состава и структуры обрабатываемого металла, его механических и физических свойств (теплоемкости, теплопроводности и т. п.).

При черновой обработке основным критерием обрабатываемости является стойкость инструмента при соответствующей скорости и силе резания.

При чистовой обработке основными критериями обрабатываемости металлов являются шероховатость поверхности, точность обработки, стойкость инструмента.

Основные критерии оценки шероховатости поверхностей.

Учитывая большое влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин, шероховатость несущих поверхностей строго регламентируют.

Шероховатость поверхности принято определять по ее профилю, который представляет собой линию пересечения поверхности плоскостью, перпендикулярной к направлению неровностей на базовой длине.

В нашей стране за основу принята система отсчета, согласно которой отсчет высоты неровностей производится от средней линии профиля. Средняя линия профиля (линия на профилограмме, показанной на рис. 2) - это линия, делящая реальный профиль так, что в пределах базовой длины сумма квадратов расстояний точек профиля до этой линии минимальная, т.е. . Профилограмма поверхности Основные характеристики шероховатости регламентируются ГОСТом 25142 - 82 и ГОСТом 2789 - 73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики», который для количественной оценки и нормирования шероховатости устанавливает шесть параметров: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (Sm, S) и параметр относительной опорной длины профиля (tp).

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra - среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины l, т.е. среднее арифметическое из абсолютных значений расстояний точек измеренного профиля до его средней линии или приближенно где      уi - отклонение (ордината) профиля, определяющее расстояние между точкой реального профиля и средней линией профиля; n - число выбранных точек на профиле (число измеренных ординат); l - базовая длина; Высота неровностей профиля Rz есть сумма средних арифметических абсолютных значений пяти наибольших минимумов Himin и пяти наибольших максимумов Himax профиля в пределах базовой длины. / Rz можно определить по формуле где himaх и himin - расстояния соответственно до пяти высших точек выступов и пяти низших точек впадин, измеренные от линии, параллельной средней линии профиля.

Влияние элементов процесса резания на шероховатость обработанной поверхности.

Из параметров режимов резания наиболее существенное влияние на величину шероховатости поверхности оказывают скорость резания и подача инструмента.

Влияние скорости резания на шероховатость поверхности зависит от наростообразования на режущей кромке инструмента, а также от захвата и отрыва слоев, расположенных под режущей кромкой резца.

Влияние подачи инструмента на шероховатость можно приближенно определить из сопоставления двух смежных положений резца, смещенных на величину подачи по формуле (1).

(мкм), (1)

где Rz – параметр шероховатости (средняя высота профиля по 10 точкам); S – величина подачи на оборот; r – радиус при вершине резца [2].

Для скорости резания подобные рекомендации отсутствуют.

Кроме того, на величину шероховатости влияет наличие колебаний, которые часто возникают во время резания. Наличие колебаний и их величина зависят от скорости резания

Методика назначения режимов резания.

Режимом резания называется совокупность элементов, определяющих условия протекания процесса резания.

К элементам режима резания относятся – глубина резания, подача, период стойкости режущего инструмента, скорость резания, частота вращения шпинделя, сила и мощность резания.

Для проведения расчетов необходимо иметь паспортные данные выбранного станка, а именно - значения подач и частот вращения шпинделя, мощности электродвигателя главного движения. При отсутствии паспортных данных расчет выполняется приблизительно, в проделах тех подач и частот вращения шпинделя, которые указаны в справочной литературе.