§ 1. Обработка на токарных станках

На универсальных токарных станках — токарных и токарно-винторезных станках — обрабатываются наружные и внутренние цилиндрические, конические, фасонные поверхности, торцовые плоскости, прорезаются канавки, нарезаются резьбы внутренние и наружные резцами, метчиками и плашками, обрабатываются ? отверстия сверлами, зенкерами и развертками.

Нарезание резьбы резцами производится только на токарно-винторезных станках. Основным инструментом для токарных работ являются токарные резцы. В зависимости от рода выпол­няемой работы токарные резцы делятся на проходные прямые и отогнутые для обработки наружных цилиндрических поверхностей (рис. 189, а и б)\ проходные упорные для обработки цилиндри­ческих поверхностей и торцовых поверхностей, расположенных перпендикулярно оси вращения заготовки (рис. 189, в); подрезные для обработки поверхностей в направлении, перпендикулярном к оси вращения заготовки (рис. 189, г); отрезные для отрезки заготовки или детали (рис. 189, д); расточные для обработки отверстий (рис. 189, е и ж). В приборостроении для растачивания отверстий малых диаметров применяют монолитные твердосплав­ные резцы, рабочая часть которых полностью изготовлена из твердого сплава марки ВК6М, ВК8М (рис. 190).

Геометрические параметры режущей части токарных резцов. Передние углы у и форма передней поверхности у резцов назна­чаются в зависимости от типа резца, его назначения и свойств обрабатываемого материала. Чем мягче обрабатываемый мате­риал, тем больше передний угол.

Задний угол а выбирается в зависимости от величины подачи. Увеличение заднего угла а повышает стойкость резца, но умень­шает прочность режущей кромки.

Главный угол в плане ер обычно меняется от 10° до 90° в зави­симости от назначения резца и жесткости обрабатываемой детали. Чем меньше главный угол в плане ф, тем выше стойкость резца, прочность его вершины, тем выше класс чистоты обработанной поверхности. Но уменьшение угла ф увеличивает радиальную составляющую силы резания, что приводит к отжиму детали, снижает точность обработки и вызывает вибрации.

Рис.189. Основные типы токарных резцов

Вспомогательный угол в плане φ₁ оказывает влияние на ше­роховатость обработанной поверхности, прочность вершины резца и его стойкость.

Угол наклона главной режущей кромки λ влияет на направле­ние схода стружки. Положительные значения λ увеличивают прочность вершины резца и уменьшают ударную нагрузку на резец при прерывистом резании. Для проходного резца с поло­жительным углом А, срезаемая стружка будет направляться к обра­ботанной поверхности.

Рис. 190. Монолитный твердосплавный резец для расточки

Силы резания и мощность, затрачиваемая на резание. Сила сопротивления R (рис. 191) срезаемого слоя действует на токар­ный резец со стороны обрабатываемой заготовки. Эта сила R в практических расчетах не используется вследствие сложности экспериментального измерения. На практике используются три взаимно перпендикулярные составляющие силы R—Р_г, Р_х, Р_у, направления которых совпадают с главным движением и движе­ниями подачи.

P_z — усилие резания или вертикальная составляющая силы сопротивления R, касательная к поверхности резания и совпадаю­щая с направлением главного движения станка;

Р_х — усилие подачи или осевая составляющая, действующая параллельно оси заготовки в направлении продольной подачи;

Р_у — радиальное усилие резания, действующее перпендику­лярно оси обрабатываемой заготовки и совпадающее с направле­нием поперечной подачи. Усилие Р_г необходимо для расчетов мощ­ности, затрачиваемой на резание, величины крутящего момента на шпинделе станка, для расчета на прочность и жесткость ответ­ственных деталей и узлов станка.

По величине Р_х рассчитывают механизм подачи станка: детали коробки подач, фартука, а также упорные подшипники шпинделя. По радиальному усилию резания Р_у производят расчет станка на жесткость, расчет радиального усилия на подшипники шпин­деля, а также величины отжатия детали от резца (прогиб обраба­тываемой детали). При ф = 45°, X = 0° и у = 15° усилие Р_и ≈(0,4-0,5) Р_z , а Р_х = (0,3-0,4)Рz.

Рис. 191. Силы резания

С увеличением главного угла в плане и с уменьшением переднего угла отношение –P_y /P_z уменьшает­ся, а P_x /P_z увеличивается. Сила сопро­тивления R определяется как диаго­наль параллелепипеда

R =√ P_x ²+P_y²+ P_z²

При практических расчетах при­меняют следующие эмпирические формулы для определения состав­ляющих силы сопротивления P_x , P_y ,P_z

P = C_Pt^xs^yvⁿK , кГ,

где С_р — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и условия его обработки; t — глубина резания в мм; s —подача в мм/об, х, у, п — показатели степеней при глубине резания, подаче и скорости резания; к — общий поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки. Величины С_р, х, у и к выбираются по справочникам режимов резания.

Эффективная мощность, затрачиваемая на резание,

Скорость резания. Допустимую скорость резания при наруж­ном точении подсчитывают по формуле

,

где

C_v — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и условия его обработки; Т — стойкость режущего инструмента в мин; m — показатель относительной стойкости;

t — глубина резания в мм, s — подача в мм/об; x_v и y_v — показатели степеней;

k_v — общий поправочный коэффициент, учитывающий изменение условий обработки по отношению к тем, для которых дается значение C_v.

Значения всех коэффициентов и показателей степеней при­водятся в справочниках по режимам резания.

Обработка наружных цилиндрических поверхностей. Обрабатываемые заготовки на токарных станках могут быть установлены: в центрах с хомутиком (рис. 192, а), в самоцентрирующих

Рис. 192. Схемы обработки наружных поверхностей при различ­ных способах установки и закрепления деталей

патронах (рис. 192, б), в патронах с поджатием задним центром (рис. 192, в), в четырехкулачковом патроне (рис. 192, г), на оправ­ках и других специальных приспособлениях (рис. 192, д).

При обтачивании цилиндрических поверхностей применяют две схемы обработки:

1. За одну или две установки резцом, заранее установленным на размер d, без перемещения резца в радиальном направлении.

2. За несколько проходов резцом с перемещением его в попе­речном направлении (обтачивание одной поверхности за несколько проходов, обработка за один проход нескольких поверхностей детали, расположенных на разных ступенях).

Обработка гладких валиков осуществляется в следующей последовательности: в начале подрезают один торец и обтачи­вают правый конец валика, затем переставляют деталь для под­резки второго торца и обточки остальной части валика.