Технология конструкционных материалов

Фасонные резцы применяют для обработки коротких фасонных поверхностей с длиной образующей линии до 30...40 мм. Форма ре­ жущей кромки фасонного резца соответствует профилю детали.

По конструкции различают резцы цельные, изготовленные из од­ ной заготовки; составные — с неразъемным соединением его частей; сборные — с механическим креплением пластин или вставок.

13.1.1. Токарно-винторезные станки

Токарно-винторезные станки из-за своих широких технологических возможностей получили наибольшее распространение. На рис. 23.2 показан общий вид токарно-винторезного станка 16К20.

Рис. 23.2. Токарно-винторезный станок 16К20

Все узлы токарно-винторезного станка смонтированы на стани­ не 8коробчатой формы. Слева на станине расположена шпиндельная бабка 1, в которой размещен механизм коробки скоростей, предна­ значенный для изменения частоты вращения шпинделя 2.

С правой стороны станины на специальных направляющих нахо­ дится задняя бабка 9, в коническом отверстии пиноли 7которой мо­ жет устанавливаться концевой инструмент и вспомогательная оснаст­ ка (центры, патроны, сверла и т. п.). С левой стороны на боковой поверхности станины закреплена коробка подач 15, представляющая

собой многоскоростную зубчатую передачу, которая получает враще­ ние от шпинделя и через гитару сменных колес передает его ходовому валу 12или ходовому винту 11. Ходовой винт имеется только у токар­ но-винторезных станков и предназначен для нарезания резьб. Между шпиндельной и задней бабками по направляющим станины переме­ щается суппорт, на каретке 6 которого имеются направляющие для перемещения по ним поперечных салазок 3. На верхней плоскости салазок смонтирован верхний суппорт 5, который может совершать установочный поворот вокруг вертикальной оси. Салазки верхнего суппорта перемещаются вдоль направляющих и несут на себе пово­ ротный резцедержатель 4. При нарезании резьбы движение поступает на суппорт через ходовой винт 11 и гайку, закрепленную в фартуке 13 суппорта. При всех других видах обработки движение на суппорт пе­ редается по ходовому валу 12 через механизм фартука. Ходовой винт и ходовой вал своими правыми цапфами установлены в подшипниках кронштейна /Останины. В этом же кронштейне установлен валик 14 включения главного привода станка.

Обработке на токарно-винторезном станке предшествуют уста­ новка соответствующими рукоятками частоты вращения шпинделя и величины подачи, настройка гитары сменных колес при нарезании резьб, установка и закрепление режущих инструментов, приспособ­ лений и заготовок, изменение положения верхнего суппорта и задней бабки при обработке конических поверхностей и т. п.

Закрепление заготовок с отношением длины к диаметру L:D < 4 производится в трехкулачковых самоцентрирующихся патронах, ус­ тановленных на шпинделе станка. Несимметричные относительно оси вращения заготовки закрепляют в четырехкулачковых патронах

снезависимым радиальным перемещением кулачков или на план­ шайбах с угольниками и прихватами. Закрепление заготовок с отно­ шением длины к диаметру L.D > 4 в патронах производится с одно­ временной поддержкой центром задней бабки. В зависимости от условий обработки в этом случае используют неподвижные и вра­ щающиеся центры. Такие заготовки могут устанавливаться в центрах

спередачей крутящего момента от шпинделя через поводковый само­ зажимной патрон или поводковый центр и хомутик. Для уменьшения деформаций при обработке маложестких заготовок (L:D> 8) исполь­ зуют поддерживающие люнеты: подвижный, устанавливаемый на суп­ порте, и неподвижный, закрепленный на станине.

Рис. 23.3. Схемы обтачивания наружных конических поверхностей на токарно-винторезном станке:

а— при помощи широких резцов; б — поворотом каретки верхнего суппорта;

в—смещение корпуса задней бабки; г — с помощью конусной линейки

Обработкуконическихповерхностейна токарно-винторезных стан­ ках осуществляют одним из следующих способов:

1) широкими токарными резцами (рис. 23.3, а) обтачивают корот­ кие конические поверхности с длиной образующейдо 30 мм. Использу­ ют токарные проходные резцы, у которых главный угол в плане равен половине угла при вершине обтачиваемой конической поверхности. Обтачивают с поперечной или продольной подачей;

2)поворотом каретки верхнего суппорта (рис. 23.3, б), которую разворачивают на угол, равный половине угла при вершине обраба­ тываемого конуса, обтачивают конические поверхности, длина обра­ зующей которых не превышает длину хода каретки верхнего суппор­ та. Обработка идет с ручной подачей суппорта;

3)смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении (рис. 23.3, в) обтачиваютдлинные конические поверхности с неболь­ шим углом конуса при вершине (2...8°). Обрабатываемую заготовку устанавливают в сферических центрах. При этом ось вращения заго­

На токарно-винторезных станках нарезают метрические, дюймо­ вые, модульные и специальные резьбы.

Нарезание многозаходных резьб требует точного углового деления обрабатываемой заготовки при переходе от одной нитки нарезаемой резьбы к другой. Многозаходные резьбы нарезают несколькими спо­ собами. Это можно сделать поворотом заготовки на угол при исполь­ зовании поводкового патрона с прорезями, в которые входит отогну­ тый конец хомутика. При повороте заготовки на угол винторезную цепь разрывают, для чего выключают маточную гайку. Того же резуль­ тата можно достичь, используя градуированный патрон, который по­ зволяет повернуть патрон вместе с заготовкой на требуемый угол. Резьба может быть нарезана смещением резца на ход резьбы с помо­ щью ходового винта верхнего суппорта или использованием несколь­ ких резцов со смещением их относительно друг друга в осевом на­ правлении на величину хода нарезаемой резьбы.

23.2.3. Токарно-карусельные станки

На токарно-карусельных станках обрабатывают тяжелые заготовки больших размеров, у которых отношение высоты к диаметру состав­ ляет 0,3...0,5. Это роторы водяных и газовых турбин, зубчатые колеса, маховики. Особенностью таких станков является наличие круглого горизонтального стола — карусели с вертикальной осью вращения. Наличие карусели облегчает установку, выверку и закрепление заго­ товок на станке. Карусельные станки бывают одно- и двухстоечными. Диаметр карусели колеблется в пределах 0,5...21 м.

На рис. 23.5, а показан двухсточеный токарно-карусельный ста­ нок, состоящий из карусели 12, смонтированной на станине 1, и сто­ ек 2, соединенных поперечиной 6. По вертикальным направляющим стоек перемещается подвижная траверса 3. В зависимости от высоты обрабатываемой заготовки траверсу устанавливают на определенном уровне от плоскости карусели. На подвижной траверсе установлены верхний суппорт 5 с коробкой передачи 4 и револьверный суппорт 7 с револьверной головкой 8 и коробкой подач 9. На правой стойке ус­ тановлен боковой суппорт 10с коробкой подач 11. Режущие инстру­ менты закрепляют в резцедержателях суппортов и гнездах револь­ верной головки. Каждый из суппортов имеет горизонтальную STи вертикальную (5'в, Sy) подачи.

6

Рис. 23.5. Токарно-карусельный станок (а) и схема обработки на нем заготовки (б)

На токарно-карусельных станках обтачивают наружные и раста­ чивают внутренние цилиндрические и конические поверхности, об­ тачивают фасонные поверхности, сверлят, зенкеруют и развертывают отверстия, обтачивают плоские торцевые поверхности. Использова­ ние специальных приспособлений позволяет нарезать резьбы резца­ ми, обрабатывать сложные поверхности по копиру, а также фрезеро­ вать и шлифовать плоские поверхности.

На станках ведут многоинструментную обработку. На рис. 23.5,6 показана схема обработки маховика. Наружную поверхность обта­ чивают проходным резцом с вертикальной подачей, закрепленным в резцедержателе бокового суппорта. Торец обода обтачивают под­ резным резцом с горизонтальной подачей, закрепленным в резцедер­ жателе верхнего суппорта. Отверстие растачиваютдвумя проходными расточными резцами с вертикальной подачей, закрепленными в ре­ вольверной головке.

23.2.4. Токарно-револьверныестанки

Обработка сложных деталей требует применения большого числа режущих инструментов. Ее проводят на револьверных станках, имею­ щих специальное устройство для закрепления инструментов — ре­ вольверную головку. У этих станков на направляющих станины вместо задней бабки установлен револьверный суппорт 4 (рис. 23.6, а), пере­ мещающийся в продольном направлении. На этом суппорте размеще­ на периодически поворачивающаяся вокруг своей оси револьверная головка 3, в радиальных или осевых отверстиях которой закрепляют режущие инструменты (резцы, блоки резцов, концевые инструменты и т. д.). Различают станки с вертикальной, горизонтальной и наклон­ ной осью вращения револьверной головки. Станки с вертикальной осью вращения револьверной головки имеют суппорт 2 (рис. 23.6, а), несущий резцедержатель 1. Суппорт 2 совершает продольное DSnf и поперечное i)^,, движения подачи.

Станки с горизонтальной осью вращения головки (рис. 23.6, б) не имеют суппорта с резцедержателем, а инструменты, для работы кото­ рых требуется поперечное движение подачи (отрезные, дисковые фа­ сонные резцы), получают его при медленном вращении револьверной головки вокруг своей оси (DSKp). ЗаготоЁки (прутки) при этом имеют относительно небольшой диаметр и быстрое вращение вокруг своей оси. На станках этого типа возможно нарезание резьб по копиру рез­ цами и гребенками, установленными на специальном суппорте.

Особенностью токарно-револьверных станков является использо­ вание в их конструкции барабана упоров 5, вращающегося синхронно с револьверной головкой. Длина упоров определяет длину обрабаты­ ваемой поверхности для каждого инструмента револьверной головки.

Наибольшее распространение токарно-револьверные станки по­ лучили в условиях серийного производства, что наложило отпечаток на конструкцию вспомогательной оснастки, используемой на этих станках. Так, для закрепления штучных заготовок применяют самоцентрирующиеся патроны с пневмоприводом, а при обработке заго­ товок из прутка — цанговые патроны.

На токарно-револьверных станках обтачивают наружные цилинд­ рические поверхности, подрезают торцы, сверлят, зенкеруют и развер­ тывают отверстия, растачивают внутренние цилиндрические поверх­ ности, протачивают канавки, фаски, накатывают рифления, нарезают наружные и внутренние резьбы.

А-А

Рис. 23.6.Токарно-револьверные станки:

а — с вертикальной осью; б —с горизонтальной осью вращения револьверной головки

23.2.5. Многорезцовыетокарные полуавтоматы

На многорезцовых токарных полуавтоматах обрабатывают заготовки типа ступенчатых валов.

Общий вид полуавтомата показан на рис. 23.7, а. Заготовку уста­ навливают на станке в центрах — переднем (в шпинделе коробки ско­ ростей 2 передней бабки 3) и заднем (в шпинделе задней бабки 5).

а

3

2

^пр

Рис. 23.1. Токарный многорезцовый полуавтомат (а) и обработка на нем заготовки (б)

Крутящий момент на заготовку передается кулачками зажимного патрона на направляющих станины 1, где смонтированы нижний 6 и верхний 4 суппорты. Суппорты служат для закрепления резцов.

Особенность обработки заготовок на многорезцовых полуавтома­ тахзаключается в том, что нижний суппорт имееттолько продольную подачу, а верхний — только поперечную. Поэтому на нижнем суппор­ те закрепляют резцы, работающие с продольной подачей, а на верх­ нем суппорте — с поперечной (подрезные, прорезные, фасонные, для обтачивания фасок). При наладке многорезцового полуавтомата рез­ цы устанавливают и закрепляют относительно заготовки так, чтобы одновременно обрабатывалось несколько поверхностей.

На многорезцовых токарных полуавтоматах обтачивают только на­ ружные поверхности заготовок: цилиндрические, конические, фасон­ ные, плоские торцевые, кольцевые канавки, фаски. На рис. 23.7, б по­ казана обработка ступенчатого вала одновременно четырьмя проход­ ными резцами, четырьмя прорезными резцами и одним подрезным.

Вследствие большой трудоемкости наладки многорезцовых полу­ автоматов, связанной с двухкоординатной выверкой резцов, целесо­

образно при токарной обработке сложнопрофильных валов исполь­ зовать копировальные полуавтоматы. Наличие в конструкции этих станков гидрокопировального суппорта позволяет обрабатывать ос­ новной профиль детали одним резцом по копиру и использовать для прорезания канавок и подрезания торцов резцы, установленные на поперечных суппортах.

23.2.6.Многошпиндельныетокарныеавтоматы

иполуавтоматы

Токарные автоматы и полуавтоматы используются в массовом и крупносерийном производстве для многоинструментальной обработ­ ки заготовок. Высокая производительность достигается автоматиза­ цией рабочих и вспомогательных ходов, а также их совмещением. Компоновка и конструктивные особенности токарных автоматов и полуавтоматов определяются уровнем требуемой производительно­ сти, степенью сложности изготовляемых деталей, видом и размерами заготовок.

Токарные автоматы и полуавтоматы бывают одно- и многошпин­ дельные. В зависимости от расположения шпинделей ихразделяют на горизонтальные и вертикальные. Также выпускают фасонно-отрез- ные автоматы с поперечным относительно оси заготовки движением подачи резцов; фасонно-продольные автоматы с продольным и попе­ речным движениями подачи соответственно заготовки и резцов; ре­ вольверные автоматы с инструментами, установленными в револь­ верной головке.

По назначению они делятся на универсальные и специальные. Повышение производительности токарной обработки достигается

применением многошпиндельных (4... 12 шпинделей) токарных авто­ матов и полуавтоматов с горизонтальным и вертикальным расположе­ нием шпинделей. На этих станках с горизонтальным расположением шпинделей проводится обработка как штучных заготовок (отливок, поковок, штамповок), так и заготовок в виде прутков и труб.

Обработка на многошпиндельных станках может выполняться по параллельной, последовательной и роторной схемам. При обработке по параллельной схеме на всех позициях выполняются одни и те же пе­ реходы, а в конце рабочего цикла получают число деталей, равное числу шпинделей. При обработке по последовательной схеме опера­