Что это такое? Токарная обработка деталей представляет собой процесс металлообработки, при котором используются разные типы оборудования (токарные станки) и сменные насадки (резцы). В зависимости от выполняемой операции два эти компонента комбинируются.
Как осуществляется? Может выполняться обработка поверхности заготовки путем послойного снятия стружки, точения, сверления отверстий и т. д. На сегодняшний день является наиболее востребованной операцией в металлообработке.
СОДЕРЖАНИЕ
- Суть токарной обработки деталей
- Условия качественной токарной обработки деталей
- Виды резцов для токарной обработки деталей
- Виды токарной обработки деталей
Суть токарной обработки деталей
Токарная обработка деталей (заготовок) – это одно из первых разновидностей механического воздействия на металл, древесину и прочие материалы, к которому стали предъявляться требования относительно точности исполнения. Под этим подразумевалось соблюдение необходимых геометрических параметров готового изделия, а также возможность «клонирования» – создания точно такой же детали, с теми же размерными параметрами.
Так появились токарные станки, которые в наши времена эволюционировали в полноценные обрабатывающие центры. Но суть технологии не изменилась – речь по-прежнему идет о том, чтобы получать цилиндрические изделия идеальной формы с требуемой степенью качества поверхности (шероховатостью).
Технология токарной обработки детали подразумевает использование не только соответствующего оборудования, но также и инструмента (резцов, сверл, разверток), которые как раз и отвечают за снятие с заготовки слоев массива до достижения идеальной формы.
Обработка производится при одновременном выполнении двух видов движения: вращательного (как правило, закрепленная в патроне станка заготовка крутится вокруг своей оси) и поступательного (подача режущего инструмента вдоль поверхности обрабатываемой заготовки). В итоге на выходе мы получаем изделие с заданными размерами и качеством поверхности.
Иногда делается наоборот: заготовка крепится на станке стационарно, а вращается обрабатывающий инструмент, но в любом случае один из объектов (заготовка или инструмент) обязательно должен вращаться (или это будет уже не токарная обработка). Кроме обработки поверхности, с помощью токарного оборудования осуществляются и иные действия, а именно:
- нарезание резьбы;
- сверление отверстий, а также их расточка, развертывание и зенкерование;
- отрезание заготовки нужной длины с формированием идеальной поверхности торца;
- вытачивание канавок различных конфигураций.
Читайте также: «Полочные стеллажи»
Получается, что только с помощью токарного станка можно производить следующие изделия:
- гайки;
- валы различного назначения и конфигураций;
- втулки;
- шкивы;
- кольца;
- муфты;
- и даже зубчатые колеса.
Крайне важным параметром при токарной обработке является качество получаемой детали. Под этим подразумевается точность соответствия итоговых размеров установленным требованиям, а также точность взаимного расположения нескольких поверхностей. Кроме того, значение имеет так называемая чистота поверхности – степень ее шероховатости, которая при использовании изделия в определенных целях может иметь решающее значение.
Контроль качества токарной обработки осуществляется при помощи специальных измерительных инструментов. На крупносерийных производствах задействуются предельные калибры, а на предприятиях штучного или мелкосерийного выпуска – штангенциркули повышенной точности, микрометры, нутрометры и пр.
Условия качественной токарной обработки деталей
Одним из параметров токарной обработки, крайне важным для планирования производства, является ее эффективность. Это комплексное понятие, куда входит:
- максимально допустимая глубина снятия слоя материала заготовки;
- скорость подачи на каждой из глубин снятия;
- величина (или длительность) продольной подачи обрабатывающего инструмента.
Читайте также: «Лестница на металлическом каркасе»
Крайне важно обеспечить высокое качество токарной обработки деталей. Это достигается:
- высокой скоростью вращения патрона, в котором закрепляется заготовка или же режущий инструмент (как правило, чем больше число оборотов вращения, тем дороже станок);
- надежностью позиционирования (устойчивостью крепления) режущего инструмента (чем большее усилие способна выдержать система крепления, тем оборудование дороже);
- надежностью всех узлов станка, а также простотой поддержания их работоспособности (более простые конструкции станков надежнее, но далеко не факт, что дешевле).
Скорость прохождения режущего инструмента следует выбирать в каждом конкретном случае отдельно. Она зависит, во-первых, от разновидности и качества используемого резца, а во-вторых, от того, металл с какими свойствами подвергается токарной обработке. Скорость прохождения резца влияет и на выбираемую скорость вращения шпинделя.
Виды резцов для токарной обработки деталей
Токарные работы подразделяются на чистовые и черновые. Под тот или другой их вид, соответственно, подбирают и режущий инструмент. В зависимости от типа резца изменяется и максимальный снимаемый слой, что и определяет производительность оборудования при каждом конкретном способе обработки.
Резцы подразделяют:
- по направлению продольного движения: на правые (в процессе токарной обработки детали они перемещаются от задней бабки станка к передней) и левые (от передней к задней);
- по форме: резцы с оттянутой режущей частью (ширина режущей части меньше крепежной), прямые, а также отогнутые;
- по цели применения: подрезные (для обработки поверхностей, перпендикулярных оси вращения), проходные (для точения торцов), канавочные (соответственно, для проточки канавок), фасонные (для получения готовой детали с более сложным профилем), расточные (для увеличения диаметров отверстий в заготовках), резьбовые (для нарезания резьбы), отрезные (для торцовки заготовки под нужную длину).
Читайте также: «Ограждения пожарных лестниц»
Обрабатывать поверхность можно, соблюдая определенные правила. Например:
- Отогнутыми и прямыми резцами обычно производят токарную обработку наружных поверхностей заготовок деталей.
- Упорный инструмент востребован как для торцевой, так и для цилиндрической поверхности.
- С помощью отрезного резца формируют профили канавок при черновой обработке (и конечно же, осуществляют торцовку заготовок, то есть обрезают перпендикулярно оси вращения в размер).
- Расточными резцами можно лишь рассверливать отверстия, проделанные ранее.
Читайте также: «Металлические ограждения для лестниц»
С помощью некоторых резцов обрабатываются фасонные поверхности, при этом длина образующей линии доходит до 40 мм. Такой инструмент подразделяется на следующие разновидности:
- в зависимости от конструктивных особенностей – на стержневые, призматические и круглые;
- в зависимости от направления движения резца в процессе обработки – на тангенциальные и радиальные.
Производительность токарного оборудования и финальное качество обработки также сильно зависит от требуемых геометрических параметров готовой детали (проще говоря, от того, насколько сложной формы деталь требуется выточить).
Читайте также: «Металлические перила»
Главные геометрические параметры любого резца – это углы между режущими гранями и кромками (ребрами) и тем направлением, в котором осуществляется продольное движение закрепленного инструмента. Среди таких углов выделяют:
- Главный угол (ф). Это угол между основной режущей кромкой и направлением подачи.
- Вспомогательный (ф1). Угол между вспомогательной кромкой и вектором подачи.
- Угол при вершине (ε). Это угол между главной и вспомогательной кромками.
Последний упомянутый угол неизменен, так как зависит от заточки инструмента. А вот вспомогательный и главный углы очень даже регулируемы посредством изменения позиционирования инструмента.
Если главный угол увеличивается, то эффективный угол при вершине, наоборот, сокращается, потому что сокращается часть режущей кромки, принимающая участие в обработке заготовки. Это приводит к уменьшению стойкости инструмента (проще говоря, налегать на резец, устанавливая повышенную скорость подачи, не стоит – инструмент может сломаться). И наоборот, уменьшение главного угла приводит к вовлечению в процесс обработки все большей части режущей кромки. Резец при этом более стоек.
Читайте также: «Коррозия металлоконструкций»
Если требуется произвести токарную обработку заготовок, выполненных из твердых сортов стали, но при этом имеющих небольшой диаметр, то оптимальное значение главного угла должно находиться в диапазоне от 60 до 90 градусов.
Если же диаметр у заготовки возрастает, то главный угол должен находиться в интервале от 30 до 45 градусов. Вспомогательный угол влияет на то, какую нагрузку получит материал вершины резца. Делать этот угол большим не стоит – инструмент может легко сломаться. Нормальное значение угла – 10-30 градусов.
Виды токарной обработки деталей
Обработка наружных цилиндрических поверхностей
Основным инструментом для выполнения данной операции является проходной резец (для черновой проходки или же чистовой обработки). Первыми пользуются для обточки заготовки на большой скорости: стружка при этом снимается на максимально возможную глубину – качество поверхности здесь не важно. Заготовке задается диаметр с допусками, и устраняются все неровности.
После этого закрепляется резец для чистового точения. Главная задача на данном этапе – обеспечить высокое качество поверхности детали, для чего металл снимается тонким слоем и на малой скорости. Здесь применяют оснастку трех различных видов: прямого, упорного и отогнутого. Именно от выбора данного вида и будут зависеть углы оснастки:
- прямые – 45°, 60°, 70°;
- отогнутые – 45°;
- упорные – 90°.
От установленного угла оснастки зависит стойкость режущего инструмента, кроме того, на основе данного параметра подбирается скорость подачи. Чем меньше угол, тем быстрее может быть скорость прохождения резца (к примеру, от 0,3 до 1,5 мм за 1 оборот при черновой обточке и от 0,1 до 0,4 мм за 1 оборот – при чистовой).
Читайте также: «Для чего нужен гидравлический пресс »
Чем больше скорость подачи, тем не только более прочной должна быть система крепления резца, но и выше жесткость токарной системы в целом. Станки большой массы обеспечивают наибольшую жесткость, а следовательно, и качество обработки. (Потому что все внутренние вибрации поглощаются деталями самого станка).
Обработка торцевых поверхностей
Речь здесь идет о формировании торца изделия, идеально перпендикулярного оси вращения заготовки. Кроме того, заготовка подрезается по размеру.
Для осуществления данных операций задействуются проходные отогнутые и упорные резцы. Рекомендуемые режимы резания следующие:
- При черновой обточке – 08,3-0,7 мм за 1 оборот, при глубине резания 2-5 мм.
- При чистовой обработке – 0,1-0,3 мм за 1 оборот, при глубине резания 0,7-1 мм.
При поперечной подаче резец может двигаться в полтора раза быстрее, чем при продольной.
Обработка канавок
Канавки протачиваются прорезными и отрезными резцами. Прорезной инструмент может быть прямым или отогнутым (как левым, так и правым). Автоматическая подача здесь не нужна. При помощи рукоятки горизонтального перемещения инструмента резец подводится к нужному месту на заготовке, после чего начинает вращаться рукоятка перемещения поперечных салазок – резец начинает вгрызаться в металл.
Читайте также: «Расчет металлоконструкций»
Глубина проточки определяется с помощью шкалы, которая обычно присутствует на салазках. Если ширина канавки больше 5 мм, то такую работу осуществляют в несколько приемов – поперечное движение отрезных резцов на глубине запрещено! Для чистовых обработок обычно оставляется 0,5-1 мм припуска. Для чистовой обработки резец не меняют (только скорость подачи).
Инструмент для проточки канавок нуждается в тщательной заточке и центровке по отношению к заготовке, так как от этого зависят углы обработки. Если установить резец хотя бы на 0,1 мм выше, то сильно возрастает риск поломки, если же на такую же величину ниже, то, скорей всего, останется хотя бы один не проточенный участок.
Обработка отверстий
|
Операция |
Металл |
Дерево |
|
Сверление |
Осуществляется возвратно-поступательными движениями. В патроне закрепляется сверло. Если глубина отверстия превышает его диаметр, то сверло нужно периодически вынимать из массива заготовки, чтобы, во-первых, дать ему остыть, а во-вторых, для очистки канавок сверла от набившейся стружки. Если заготовка выполнена из алюминия, то для уменьшения трения используется СОЖ. Скорость подачи здесь сильно зависит от материала заготовки, а также от диаметра сверла. Например, при его диаметре в диапазоне от 5 до 30 мм подача должна составлять для чугуна 0,2-0,6 мм на 1 оборот. Для стали данный показатель составляет 0,1-0,3 мм на 1 оборот. |
Для сверления используется сверлильный патрон; СОЖ не применяется; подача – ручная. |
|
Зенкерование |
Черновая или чистовая обработка производится с применением различных зенкеров. Обычно скорость движения режущего инструмента точно такая же, как и в процессе сверления. Однако если заготовка произведена из твердых сортов стали, то, во-первых, следует использовать твердосплавную оснастку, а во-вторых, надо понизить скорость движения резца на треть. |
Древесина здесь обрабатывается точно так же, как и металл. |
|
Развертывание |
Развертка представляет собой финальную обработку отверстий, когда они протачиваются и центруются специальными инструментами – развертками (при этом убирается асимметрия отверстий и сглаживаются все неровности). Скорость подачи в данном случае может составлять для чугуна 1-4 мм на 1 оборот, для стали – 0,5-2 мм на 1 оборот. |
Трудно представить себе ситуацию, когда бы детали, изготавливаемые из деревянного массива, требовали столь высокой точности исполнения, чтобы ради этого необходимо было производить развертку отверстий. |
|
Растачивание |
Допустим, в наборе режущего инструмента отсутствуют сверла нужного диаметра. В этом случае пользуются меньшим по диаметру сверлом, а дальше полученные отверстия растачиваются до нужного диаметра, а заодно и зенкеруются. Расточные резцы снимают стружку крайне малого сечения, но при этом дают значительные вибрации, так как на них приходится повышенная нагрузка. Растачивание должно производиться исключительно на малой скорости подачи. К примеру:
|
Растачивание эффективно производится вручную: сначала полукруглой стамеской, а затем шлифовка крючком. |
Разумеется, это не полный перечень технологий обработки деталей на токарных станках. Комбинация перечисленных операций позволяет получать изделия весьма сложных форм: втулки, валы, штуцеры, шайбы, вилки и болты.
В деревообработке токарная обработка мелких деталей позволяет создавать ножки мебели, дверные ручки, детские игрушки, сувенирную продукцию, посуду, вазы, даже детали для наличников на окна и многое другое. Это весьма перспективная тема для заработка в сфере механической обработки; и не важно, о чем идет речь – о металле или о древесине.
