Токарная обработка металла: оборудование и виды работ
21 Июля 2020
Токарные работы – это широкий спектр процедур по механической обработке металлических деталей. Она проводится посредством срезания слоя металла с заготовки специальными инструментами с целью получения детали нужной формы и размеров. Готовое изделие должно соответствовать определенным допускам и стандартам качества. Для контроля производимых деталей используются различные измерительные инструменты, калибры, эталоны.
Принцип токарной обработки
Основы токарной работы заключаются в срезании с металлической заготовки тонкого слоя металла до получения требуемой формы детали и шероховатости ее поверхности. Выполняются эти работы на специальном токарном оборудовании с применением различных режущих инструментов.
Токарная обработка металла подобна процессу расклинивания его приповерхностного слоя посредством острой кромки рабочего инструмента. Под воздействием механического усилия кромка врезается в заготовку, снимая тонкий слой металла и превращая его в стружку. Слой металла заготовки, срезаемый в процессе токарной обработки, называется припуском.
Чтобы обеспечить требуемое качество токарных работ следует обеспечить непрерывность и высокую скорость резки металла заготовки. Для каждого металла есть своя скорость резки, ее величина указана в таблице.
|
Металл |
Скорость резки, м/мин |
|
Алюминий |
250 |
|
Латунь |
100 |
|
Бронза |
75 |
|
Мягкие виды стали |
50 |
|
Серый чугун |
25 |
|
Твердые виды стали |
25 |
Форма будущей детали формируется за счет относительного движения инструмента и заготовки, а также геометрии кромки используемого инструмента. Режущий инструмент может совершать поступательное движение поперек/вдоль изделия, а также под постоянным/меняющимся углом.
Оборудование и инструментарий
Технология токарных работ предусматривает использование специального оборудования – токарные станки. С их помощью производятся детали, форма которых является телом качения. В современном производстве используют семь основных видов токарных станков:
- токарно-револьверные – предназначены для изготовления мелких деталей в больших количествах; комплектуются револьверной головкой, позволяющей быстро менять режущий инструмент, перенастраивать оборудование на другой вид работы;
- токарно-винторезные – отличаются возможностью совмещения высокой скорости вращения патрона с продольным перемещением инструмента; используются для крупносерийного и массового производства;
- токарно-карусельные – универсальные станки с планшайбой и станиной больших размеров;
- токарно-фрезерные – универсальное оборудование для индивидуального, массового и серийного производства деталей со сложной формой;
- токарные автоматы – станки с большим числом шпинделей, предназначенные для изготовления деталей со сложной геометрией многопрофильных поверхностей;
- лоботокарные станки – специализированная техника для работы с лобовыми поверхностями; используются для поштучного производства деталей, а также для мелких серий.
Работая на токарном станке, используют различный инструментарий:
- разного рода резцы;
- сверла;
- метчики;
- зенкеры;
- плашки;
- развертки;
- резьбонарезные головки.
Работы, выполняемые на токарных станках
На токарном оборудовании производятся детали типа тел вращения:
- втулки;
- шкивы;
- валы;
- кольца;
- зубчатые колеса;
- гайки;
- муфты, прочее.
Для этого проводится механическая обработка разных поверхностей, вытачиваются канавки, выполняется сверление, зенкерование, растачивание, нарезание резьбы, прочее. Рассмотрим особенности основных видов работ на токарном станке.
Обтачивание цилиндрических поверхностей
Чтобы обрабатывать гладкие цилиндрические поверхности используют проходные резцы (черновые и чистовые) в два приема. Изначально работают черновым (Рис.1), выполняя грубое обтачивание.
Рис.1. Виды резцов, а – прямые, б – отогнутые, в – исполнение Чекалина
После черновой обработки, поверхность имеет высокую шероховатость и крупные риски. Чтобы их удалить пользуются чистовыми резцами (Рис.2).
Рис.2. Виды резцов, а – нормальный, б – с широкой кромкой, в – отогнутый, конструкция Колесова
Нормальные чистовые резцы используются при точении с малой подачей и небольшой глубиной срезания слоя металла. Инструмент с широкой кромкой используется для больших подач и позволяет получить гладкую поверхность.
Подрезание торцов, уступов
Для подрезания используется специальный инструмент – подрезной резец (Рис.3).
Рис.3. Подрезание в центрах, а – подрезной резец, б – подрезание торца с полуцентром
Подрезной инструмент используется для точения детали в центрах, если нужно выполнить обработку торца полностью, в заднюю бабку станка нужно вставить полуцентр и таким способом выполнить точение.
Когда заготовку фиксируют в патроне только одним концом, то для обработки торца можно пользоваться проходным отогнутым резцом. Для выполнения этой процедуры, а также для протачивания уступов применяются подрезные резцы упорного типа. Этот инструмент может работать с продольной и поперечной подачей (Рис.4).
Рис.4. Подрезание торцов разным резцом, а – проходным отогнутым, б – подрезным упорным
Подрезая торцы, нужно следить, чтобы вершина режущей кромки располагалась на уровне центров. Инструмент, размещенный выше или ниже центров, оставит на торце сплошной неподрезанный выступ.
Проточка канавок
Работы, выполняемые на токарных станках по вытачиванию канавок, проводятся с помощью прорезных резцов, кромка которых и воспроизводит форму нужной канавки. Поскольку обычно ширина канавки небольшая, нужны резцы с узкой кромкой, из-за чего она получается достаточно хрупкой. Чтобы увеличить точность работы такими резцами высоту их головок делают больше их ширины в несколько раз.
Вытачивают канавки также и отрезными резцами, которые имеют головку большей длины. Длину головки выбирают, исходя из размеров будущей детали, она должна быть на 50% больше величины ее диаметра.
Рис.5. Резцы подрезного и отрезного типа
Устанавливая резчик (отрезной, прорезной) на станок, нужно соблюдать точность монтажа. Перекос при монтаже приведет к тому, что резец будет тереться о стенки вытачиваемой канавки – это приведет к изготовлению бракованных деталей и поломке режущей кромки.
Вытачивая узкие канавки, делается один проход, а для широких канавок выполняется несколько проходов.
Вытачивание конусов
Если на детали нужно сделать наружный или внутренний конус пользуются следующим приемом. Заготовка крепится в патроне станка, верхняя часть суппорта поворачивается на угол, величина которого равна половине значения угла при вершине конуса. Выполняют протачивание заготовки, смещая инструмент посредством верхних салазок суппорта. Этот способ больше подходит для вытачивания конических элементов небольшой длины.
Рис.6. Вытачивание конусов при поперечном смещении заднего центра
Если нужно выточить длинный или пологий конус, то смещают задний центр. Для этого задняя бабка станка передвигается от себя /к себе на необходимое расстояние. Когда заготовка зафиксирована в центрах таким образом, что широкая область конуса находится у передней бабки станка, то заднюю бабку нужно смещать от себя и наоборот.
Сверление отверстий
На токарном станке отверстия сверлятся перовыми или спиральными сверлами. В перовом сверле есть две плоские лопатки, имеющие две режущие кромки, плавно переходящие в стержень. Величина угла при вершине перового сверла находится в пределах 116-118°. В некоторых случаях значение может меняться в диапазоне 90-140°, зависит от твердости обрабатываемого металла. Для металлов с высокой твердостью используются сверла с большим углом. Перовое сверло обеспечивает низкую точность высверливаемых отверстий.
Рис.7. Перовое сверло
Спиралевидные сверла обеспечивают более высокие показатели точности сверления и являются основными для работ на токарных станках. Сверло состоит из рабочей части и хвостовика, реализованного в виде цилиндра или конуса. С помощью хвостовика сверло закрепляют в патроне или пиноли станочной бабки.
Рис.8. Спиральные сверла, а – конический хвостовик, б – цилиндрический хвостовик
Рабочая часть спирального сверла реализована в виде цилиндра с двумя винтообразными канавками, формирующими режущие кромки. Посредством этих канавок происходит выведение стружки наружу. В головке сверла есть две поверхности (передняя, задняя) и две кромки, которые соединены перемычкой. Значение угла в вершине винтового сверла находится в тех же пределах, что и для перового сверла.