9.3. Обработка поверхностей типовых деталей на металлорежущих станках

9.3.1. Обработка поверхностей на токарно-винторезных станках

На токарно-винторезных станках обтачивают детали типа тел вращения (валы, диски, втулки, кольца и т.п.) и выполняют сле­дующие виды обработки (рис.9.3): обтачивание наружных цилиндрических 1, конических 2, фасонных 3, торцевых 8 и 15 поверхностей; канавок 4 и закруглений (галтелей) 5; снятие фасок 7; растачивание внутренних цилиндрических 9, конических 11 и фасонных 10 поверхностей; обтачивание (подрезание) внутренних торцевых 13 поверх­ностей; нарезание наружных 6 и внутренних 14 резьб; сверление 12, зенкерерованне, зенкование и развёртывание отверстий; обработку заготовок деталей машин методом пластическо­го деформирования (без снятия стружки): обкатывание наружных и раскатывание внутренних поверхностей, накатывание рифлений и клейм; отрезание заготовок.

Рис. 9.3. Виды обработки, выполняемые на токарно-винторезных станках

Для закрепления заготовок на токарных станках и сообщения им вращательного движения служат соответствующие принадлежности (приспособления) к токарному станку (см. раздел 8.1.3): патроны (трехкулачковые самоцентрирующиеся и четырехкулачковые с индивидуальным приводом), планшайба, центры (неподвижные и вращающиеся), люнеты (подвижные и неподвижные) и др.

Рекомендуемые значения главных углов резца из различных материалов приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Рекомендуемые значения главных углов резца

Материал обрабатываемой детали	Быстрорежущая сталь		Твердый сплав
	Передний угол 	Задний угол 	Передний угол 	Задний угол 
Сталь с пределом Прочности: бв  600 Мпа 600  бв  1000 Мпа бв  1000 Мпа Жаропрочные стали и сплавы Чугун Медные сплавы	25 20 -10 20 5 12	6-12 8-12 8-12 8 8-12 8-12	12-25 10 -10 10 5 12	8-12 8-12 10 10 8-10 8-12
Примечание: Меньшие значения углов – для черновой обработки, большие - чистовой.

Наружные цилиндрические поверхности заготовок обтачивают токарными проходными прямыми или отогнутыми резцами (рис.9.4, а,б). Заготовку устанавливают и закрепляют в трехкулачковом самоцентри­рующем патроне (рис. 9.4, а), в центрах с использованием поводкового патрона и хомутика (рис. 9.4, 6), а также на специальных оправках.

Рис. 9.4. Схемы обработки поверхностей заготовок на токарно-винторезном станке

Обтачивание ступенчатых валов можно вести проходным резцом, у которого главный угол в плане φ равен 90° (рис. 9.4, в).

Обработку наружных цилиндрических поверхностей выполняют при вращательном движении заготовки ( V - скорость резания) и продольном поступательном движения резца (Sпр - продольная подача).

Обычно перед обтачиванием наружной цилиндрической поверх­ности обрабатывают плоский торец заготовки. Эту обработку часто называют подрезанием торца (рис. 9.4, г). Обработку ведут при вращательном движении заготовки (V) и поперечном поступательном движении резца (Sп). Предварительное подрезание торца обеспечивает его перпендикулярность к оси вращения заготовки.

При обработке нежестких заготовок (L>10 d ) дополнительно применяют подвижные или неподвижные люнеты.

Для растачивания сквозных цилиндрических отверстий исполь­зуют расточные проходные резцы (рис. 9.4, д), для глу­хих или ступенчатых отверстий - расточные упорные резцы (рис. 9.4, е),

При обработке отверстий растачиванием заготовки закрепля­ют в трехкулачковом патроне. Обработку ведут при вращательном движении заготовки (V) и продольном поступательном движении резца (Sпр).

При обработке глухого или ступенчатого отверстия после рас­тачивания цилиндрического отверстия в соответствии с заданными размерами по диаметру и глубине подрезают внутреннюю плоскую торцевую поверхность. Для этого выключают продольную механичес­кую подачу резца и включают поперечную (Sп). Это обеспечива­ет получение перпендикулярности плоскости внутреннего торца к внутренней цилиндрической поверхности.

Обтачивание конической поверхности на токарно-винторезном станке производится путем смещения задней бабки в поперечном направлении, с использованием конусной линейки, поворотом верхнего суп­порта и широким резцом.

Смещением задней бабки в поперечном направлении обтачивают наруж­ные длинные конические поверхности с небольшой конусностью, когда угол при вершине обтачиваемой конической поверхности 2α < 8-10°. При этом способе обработки корпус задней бабки, сдвигают по ее основанию в поперечном направлении (рис. 9.5).

При смещении корпуса (центра) задней бабки в поперечном направлении образующая обрабатываемой конической поверхности заготовки, установленной в центрах передней и задней бабок, бу­дет параллельна линии центров станка. Это позволяет вести об­работку конической поверхности с продольной подачей резца (Sпр).

Величину смещения центра задней бабки в поперечном направ­лении определяют из выражения

Рис. 9.5. Схема обработки конической поверхности смещением задней бабки в поперечном направлении

h= мм,

где D - больший b меньший диаметрa конуса, мм; L - полная длина заготовки, мм; l - длина (высота) обтачиваемого конуса, мм; α - угол наклона образующей конуса к его оси (половина угла конуса).

С использованием конусной линейки обтачивают наружные и внутрен­ние конические поверхности с небольшой конусностью ( 2φ< 12…18°).

К станине токарного станка (с задней стороны) крепят спе­циальную конусную линейку (рис.9.6), состоящую из корпуса I, направляю­щей 2 и ползуна 3. Для обтачивания конической поверхности направляющую 2 устанавливают по шкале под углом φ к линии центров станка. Винт поперечной подачи отключают от каретки поперечного суппорта 5. Обработку ведут с продольной подачей. Движение продольной подачи (Sпр ) складывается с поперечным движением ( Sп) каретки поперечного суппорта, получающей это движение через тягу 4

Рис. 9.6. Схема обработки конической поверхности с использованием конусной линейки

от ползуна 3. В результате сложения этих двух движений резец будет перемещаться параллельно направляющей 2 (под уг­лом φ к линии центров станка).

Поворотом верхнего суп­порта обтачивают относительно короткие конические поверхности (длина конуса не более 150 мм) с любым углом конуса при вершине, как наружные,так и внутренние (рис. 9.7).

а) б)

Рис. 9.7. Схемы обработки наружных а) и внутренних б) конических поверхностей поворотом верхнего суп­порта

Чтобы обработать коническую поверхность, необходимо верх­ний суппорт станка развернуть под углом α к линии центров станка, равным половине угла конуса. Резцу дают подачу (S ) от ходового винта верхнего суппорта (подача ручная).

Широким резцом обтачивают короткие конические поверхности с длиной образующей не более 30-35 мм. Обработку обычно ведут как с продоль­ной так и поперечной подачами (рис.9.8).

а) б) в)

Рис. 9.8. Схемы обработки конических поверхностей широким резцом

Коническая поверхность на заготов­ке получается за счет того, что резец затачивают под углом α, равным половине угла конуса (главный угол в плане резца равен половине угла обтачиваемого конуса φ=α). Резец в резцедержа­теле необходимо установить так, чтобы ось стержня его была пер­пендикулярна к оси вращения заготовки. Широкими резцами обтачивают как наружные, так и внутрен­ние конические поверхности.

Внутренние конические поверхности на токарно-винторезных станках можно также обработать коническим зенкером, закреплен­ным в пиноли задней бабки. Подача зенкера Sпр ручная, от махо­вика пиноли задней бабки.

Во всех случаях обтачивания конических поверхностей заго­товка имеет вращательное движение V.

Обтачивание фасонных поверхностей. Фасонные поверхности заготовок, имеющих форму тел враще­ния, обтачивают фасонными резцами и с помощью специальных копировальных приспособлений.

Фасонными резцами обтачивают наружные и внутренние поверх­ности с длиной образующей не более 30-40 мм. Обтачивание ведут только с поперечной подачей (Sп) при вращательном движение заготовки V.

Схема точения фасонной поверхности с помощью специального копировального приспособления приведена на рис. 9.9.

(Копир 5 установлен в пиноли задней бабки 4. В резцедержателе 6 напротив резца укреплен ролик 3, который находится в контакте с копиром 5. Каретка суппорта 2 может свободно перемещаться в продрольном направлении. При поперечечной подаче резца и постоянном еонтакте ролика 3 с копиром 5 образуется сфеорическая поверхность детали 1).

Рис. 9.9. Схема точения фасонной заготовки

С таким приспособлением при замене копира можно обрабатывать многие другие фасонные заготовки.

Нарезание резьб на токарно-винторезном стан­ке для небольших диаметров и с малым шагом выполняется плашками или метчиками. Наиболее универсальным является способ нарезания резьбы резьбовыми резцами. Ими мож­но нарезать практически любую резьбу (рис. 9.10). Резьбовой резец должен иметь профиль впадины нарезаемой резьбы. Для правильной установки резца в резцедержателе необходимо, чтобы его вершина находилась на линии центров станка, а ось державки резца была перпендикулярна к ней.

Наряду с перечисленными обрабатываемыми поверхностями на токарно-винторезных станках можно обтачивать эксцентриковые поверхности, нарезать спирали на торцевых поверхностях, произ­водить зацентровку заготовок.

Рис. 9.10. Схема нарезания резьбы резцами на токарно-винторезном станке

Точность уста­новки резца обеспечивается шаблоном, который одновременно слу­жит контрольным измерительным инструментом при заточке режущих лезвий резца.

На токарно-винторезных станках резьба на обрабатываемой поверхности заготовки получается в результате двух строго сог­ласованных между собой движений - вращения, заготов­ки ( V ) и продольного перемещения резьбового резца вдоль оси вращения заготовки ( S пр ). При этом необходимо, чтобы за каждый полный оборот заготовки резец перемещался на величину шага однозаходной резьбы или хода многозаходной резьбы. (Ход многозаходной резьбы равен шагу резьбы, умноженному на число заходов резьбы).

При нарезании резьбы продольный суппорт станка, а следо­вательно, и резец получают поступательное движение от ходового винта станка, который обеспечивает равномерность поступатель­ного движения инструмента (Sпр ).

Для нарезания резьбы заданного шага t на токарно-винто­резном станке нужно настроить его кинематическую цепь продоль­ной подачи, определив при этом передаточное отношение сменных зубчатых колес гитары станка i_см. Расчетное уравнение цепи кинематического баланса движений выводится из условия: за один полный оборот шпинделя (заготов­ки) продольное перемещение суппорта с резцом ( Snp ) должно равняться шагу нарезаемой резьбы (t), т.е.

1 об.шп. • i₀ • i_см • i_кп •t_хв = t,

где i₀ - передаточное отношение зубчатых колес, передающих движение от шпинделя станка до гитары; i_см - передаточное отношение сменных зубчатых колес гитары; i_кп - передаточное отношение зубчатых колес, передающих движение от гитары до ходового винта станка; t_хв - шаг резьбы ходового винта станка, мм; t - шаг нарезаемой резьбы, мм.

Отсюда: ,

где Z₁ , Z₂ , Z₃ , Z₄ - числа зубьев сменных зубчатых колес гитары.

Следует выбирать зубчатые колеса с такими числами зубьев, которые есть в наборе колес, прилагаемых к станку. При подборе сменных зубчатых колее гитары необходимо соб­людать условие их сцепляемости на гитаре:

Z₁+Z₂≥Z₃+ 15;Z₃+Z₄ ≥Z₄+ 15

Если шаг ходового винта станка и шаг нарезаемой резьбы выражены в разных единицах измерения, то шаг нарезаемой резьбы следует выразить в единицах измерения шага резьбы ходового винта.

Практическое освоение работ, выполняемых на токарно-винторезных станках, а также изучение соответствующего оборудования, принадлежностей (приспособлений) к нему и инструмента предусмотрено в перид производственной технологической практике в учебных мастерских, на СРЗ и судах.