Рубрика: Металлорежущий инструмент

Эти резцы применяются для обработки тел вращения, имеющих на­ружные или внутренние фасонные поверхности. Обработка этими рез­цами обычно ведется на станках-автоматах и револьверных станках в условиях крупносерийного или массового типа производства. В качест­ве заготовок деталей чаще всего используют калиброванный прокат в виде прутка.

В сравнении с другими типами резцов фасонные резцы имеют сле­дующие преимущества:

1. обеспечивают идентичность формы детали и высокую точность размеров, не зависящую от квалификации рабочего;
2. обладают высокой производительностью за счет большой длины ак­тивной части режущей кромки;
3. имеют большой запас на переточку;
4. для них достаточно простой переточки по плоскости передней грани;
5. не требуют больших затрат времени на наладку и настройку станка.

К числу недостатков фасонных резцов можно отнести:

1. сложность изготовления и высокую стоимость;
2. это резцы специальные, так как они пригодны для изготовления деталей только заданного профиля;
3. большие радиальные нагрузки у резцов, работающих с радиальной подачей, вызывают вибрации и упругие деформации нежестких загото­вок, что требует снижения подачи и уменьшает производительность;
4. кинематические передние и задние углы фасонных резцов в процессе резания меняются по длине режущих кромок в большом диапазоне, су­щественно отличаясь от оптимальных значений.

Основные типы фасонных резцов: стержневые (рис. 1, а), круглые (рис. 1, б), призматические радиальные (рис. 1, в), тангенциальные (рис. 1, г). Из них наибольшее применение нашли круглые и призма­тические резцы, работающие с радиальной подачей.

Стержневые резцы подобны призматическим, но имеют малый за­пас на переточку. Они применяются в основном для затылования фрез, а также для нарезания резьбы. Крепление этих резцов в суппорте станка подобно креплению токарных резцов.

Призматические тангенциальные резцы позволяют обрабатывать детали малой жесткости, но требуют специальных станков и поэтому на практике применяются очень редко. Их недостатком также является переменность передних и задних углов в процессе снятия припуска.

Сравнение круглых и призматических резцов, работающих с ради­альной подачей, показывает, что круглые резцы более технологичны и могут быть изготовлены с большей точностью. Однако они обладают меньшим запасом на переточку и меньшей жесткостью крепления, так как у насадных резцов диаметр оправки зависит от диаметра резца. По­следний рекомендуется брать не более 100 мм из-за ухудшения качества быстрорежущей стали, используемой для изготовления таких резцов. Призматические резцы имеют большую жесткость и крепятся с помощью ласточкина хвоста в державках стержневого типа, обладают боль­шим запасом на переточку и, как будет показано ниже, обеспечивают большую точность обработки.

Для обработки внутренних фасонных поверхностей используются только круглые фасонные резцы с креплением на станке с помощью хвостовика, выполненного за одно целое с резцом.

Особенностью фасонных резцов, работающих с радиальной пода­чей, является переменное значение передних и задних углов по длине режущей кромки.

У круглых резцов задний угол α создается за счет превышения цен­тра резца О_р над центром детали О_д на величину h, а передний угол γ — за счет выреза по плоскости передней поверхности, отстоящей от цен­тра на величину H (рис. 2). При этом точки режущей кромки на на­ружной окружности резца (точки 1 и 3) лежат на линии оси центров станка:

sin а = h / R; sin(α + γ) = sin ψ = H / R,

где R — радиус наружной окружности резца.

В других точках режущей кромки углы α и γ в сечении, перпенди­кулярном к оси резца, зависят от положения координатных плоскостей (основной и резания) и касательных к задней и передней поверхностям. При этом след основной плоскости проходит через режущую кромку и радиус, проведенный в точку режущей кромки из центра детали, а след плоскости резания проходит через вектор окружной скорости резания v. Касательная к задней поверхности в разных точках режущей кромки — это нормаль к радиусу, проведенному из центра резца О_р.

Из сказанного следует, что по мере приближения точки режущей кромки к центру резца происходит поворот координатных плоскостей по часовой стрелке и в любой i-й точке, отстоящей от вершины ближе к центру резца, задний угол α_I > α, а γ_I < γ. Касательные к задней поверх­ности у круглых резцов также поворачиваются, но в противоположном направлении, т.е. против часовой стрелки. Для расчета переднего угла в любой i-й точке режущей кромки резца опустим перпендикуляр m из центра детали О_д на продолжение передней поверхности резца и най­дем, что

m = r₁sin γ = r_i sin γ_i, т.е. sin γ_i = (r_i/r₁)sin γ,

где r_i, r₁ — радиусы точек профиля детали, задаваемые чертежом.

На рис. 2 с левой стороны показано положение призматического резца в процессе резания. При изготовлении этих резцов производится срез по передней грани под углом γ+α, а задний угол α в рабочем поло­жении создается путем поворота резца относительно детали. Приведен­ные выше формулы, полученные для круглого резца, справедливы и для призматического резца.

Задние углы (a_N) на наклонных режущих кромках принято измерять в сечениях, нормальных к этим кромкам. Во избежание трения задних поверхностей с обработанной поверхностью заготовки они должны быть не менее 1…2°.

На примере призматического резца (рис. 3, а) с γ = 0 и прямоли­нейным фасонным профилем найдем, что на участке, параллельном оси детали,

tg α = x / A,

а на наклонном участке режущей кромки в нормальном сечении

tg a_N = y / A

Так как y = x sin φ, где φ — угол между режущей кромкой и норма­лью к оси заготовки, то

tg a_N = tg a sin φ.

Из уравнения следует, что при φ → 0 и α → 0 угол a_N → 0 . Во избежание трения боковых задних поверхностей с обработанной по­верхностью заготовки участки режущих кромок, перпендикулярные к оси заготовки, выполняют либо с углом поднутрения φ₁=1°30’…3°, либо на них оставляют узкие ленточки шириной f=0,5…1,0 мм (рис. 3, б). При открытых поверхностях возможно изготовление резцов с винтовы­ми задними поверхностями либо с поворотом оси резца относительно оси заготовки (рис. 3, в). В последнем случае на участке ab, перпендикулярном к оси детали, φ > 0 и, следовательно, a_N > 0.

Профилирование фасонных резцов (аналитический расчет профиля) необходимо для их изготовления и проектирования инструментов вто­рого порядка, а также шаблонов и контршаблонов, применяемых для контроля соответственно профилей резцов и шаблонов. При этом про­филь круглого резца рассчитывается в радиальном (осевом) сечении, а призматического резца — в сечении, нормальном к задней поверхности.

Из-за наличия переменных значений углов a и γ глубина (высота) точек профиля резца в этих сечениях не совпадает с глубиной профиля детали в ее осевом сечении. Расчет ведется путем определения высот­ных координат характерных (узловых) точек профиля, отсчитываемых от базовой точки, за которую принимается наивысшая точка профиля (вершина резца). Осевые размеры профиля передаются от детали без искажения.

Профилирование круглых фасонных резцов.

Исходные данные для расчета профиля резца: обрабатываемый материал и профиль дета­ли, задаваемый радиусами окружностей, проходящих через узловые точки r₁, r₂…, r_i, и осевыми размерами a₁, a₂,…, a_i. По рекомендациям выбирают углы вершинной точки γ и a и радиус наружной ок­ружности резца R. Исходя из поставленной задачи, требуется рассчитать радиусы окружностей, на которых лежат точки резца, обрабатывающие соответствующие точки детали R₁, R₂…,R_i и высотные координаты профиля резца в его осевом сечении ΔR = R — R_i (рис. 4, а).

Предварительно определяют параметры вершины резца (точка 1), лежащей на линии центров станка по заданным исходным значениям:

h₁ = R sin a; m = r₁ sinγ; ψ₁ =a + γ; A₁ = r₁ cosγ ; H = Rsin ψ₁; B₁ = R cos ψ₁.

Далее, используя значения этих параметров, для любой i-й точки профиля находят последовательно:

sin γ_i = m / r_i ;

C_i = r_i cos γ_i — A₁ ;

B_i = B₁ -C_i ;

tg ψ_i = H / B_i ;

R_i = H/sin ψ_i ;

ΔR_i = R — R_i.

Здесь параметры A_i, B_i и C_i переменны и измеряются вдоль передней грани резца, а угловой параметр ψ_i = a_i + γ_i определяется с использова­нием их величин.

Профилирование призматических резцов.

Профилирование призматических резцов производится на основе тех же исходных данных и заключается в определении высотных коор­динат P_i узловых точек профиля резца в сечении, перпендикулярном к задней поверхности инструмента. Из расчетной схемы на рис. 4, б следует, что для этого достаточно иметь три уравнения:

sin γ_i = m/r_i ;

C_i = r_i cos γ_i — A₁ ;

Здесь по аналогии с круглыми резцами предварительно находят значения параметров m и А₁. Координаты узловых точек вдоль оси пе­редаются от детали к резцу без искажения.

По найденным координатам узловых точек в указанных сечениях на рабочих чертежах фасонных резцов вычерчивают профиль, обычно в
увеличенном масштабе. При этом прямолинейные участки профиля по­лучают соединением прямой двух крайних точек, а криволинейные — по лекалу через точки отдельных отрезков, на которые предварительно разбивают заданный профиль детали. Обычно берут не менее трех — ­четырех точек.

Погрешности обработки фасонными резцами.

Погрешности обработки фасонными резцами возникают при об­работке конических участков детали из-за несовпадения режущей кром­ки с образующей конуса.

Как следует из рис. 5, а, при обточке усеченного конуса призма­тическим резцом режущая кромка 1…2 скрещивается в пространстве с осью конуса и при вращении ее относительно оси детали образуется не конус, а однополостной гиперболоид, показанный штриховыми линия­ми. Наибольшее отклонение фактического профиля от конического Δ приходится на точку профиля с радиусом r_ср = (r + r₂)/2.

Погрешность Δ = r_ср — r_ф, где r_ф — фактический радиус средней точки гиперболоида, который можно найти по формулам аналитической гео­метрии. При этом величина погрешности Δ не должна превышать до­пуск на отклонение образующей конуса. В случае применения призма­тических резцов ее можно свести до нуля, заточив переднюю грань до­полнительно под углом λ. При этом режущая кромка резца займет по­ложение 1…2‘, т.е. будет совпадать с образующей конуса.

Из рис. 5, а следует, что

где ℓ — длина конуса.

Такой прием, однако, не дает возможности получить точный кони­ческий профиль детали при использовании круглых фасонных резцов. Это объясняется тем, что при пересечении конического тела резца плос­костью передней грани, проходящей параллельно оси, получается кри­волинейная режущая кромка в форме гиперболы (рис. 5, б). Дополни­тельная заточка передней грани под углом λ хотя несколько снижает погрешность обработки, но совместить полностью режущую кромку с образующей конуса не удается.

Теоретически можно рассчитать профиль резца по нескольким точ­кам конической поверхности детали, определив их радиусы в сечениях, перпендикулярных к оси, но тогда профиль исходного тела резца будет криволинейным. Из-за высокой трудоемкости точное изготовление та­ких резцов считается нерациональным. Заточка же передней грани круглых резцов под углом λ хотя и не исключает погрешности обработ­ки конических участков детали, но дает существенное ее снижение.

Поперечно-строгальный станок (рис. 1) предназначен для обработки заготовок небольшого размера. Основным узлом стан­ка является станина 17, по верхним горизонтальным направля­ющим которой перемещается ползун 13 с установленным на нем суппортом 8, на котором укреплен резцедержатель 7. Длина хода ползуна регулируется поворотом вала 2. По вертикальным направ­ляющим станины перемещается поперечина 6, имеющая горизон­тальные направляющие с установленным на них столом 5, кото­рый может перемещаться вправо и влево относительно ползуна. Для увеличения жесткости стол поддерживает стойка. На верти­кальной и горизонтальной поверхностях стола выполнены Т-образные пазы, которые служат для установки и закрепления технологической оснастки или заготовок. Подключение привода главного движения станка к электрической сети осуществляется с пульта управления 15. Управление станком производится при помощи рукояток 1, 3, 4, 9— 12 и 16.

Инструмент для поперечно-строгальных станков.

Инстру­мент — строгальный резец (рис. 2) закрепляют в резцедержате­ле станка без дополнительных приспособлений. Если резец пря­мой (рис. 2, а), то сила резания может изогнуть его, что приве­дет к заклиниванию резца в процессе резания. При изогнутом стержне (рис. 2, б) возможность заклинивания резца суще­ственно уменьшается, а если его вершина будет лежать в опорной плоскости, то заклинивания не происходит вообще. Строгальные резцы изготавливают из быстрорежущих сталей, а для резания труднообрабатываемых материалов применяют резцы с рабочей частью, выполненной из твердого сплава.

Конструкции строгальных резцов достаточно разнообразны и их выбор зависит от вида обрабатываемой поверхности (рис. 3).

Приспособления для закрепления заготовок.

При обработке на поперечно-строгальных станках заготовки закрепляют двумя способами:

• непосредственно на поверхности стола (вертикальной или го­ризонтальной) при помощи прижимов, закрепляемых болтами в Т-образных пазах стола;
• используя универсальные приспособления — машинные тиски или магнитные плиты.

Режим резания при строгании.

Режим резания при строгании определяются скоростью резания v, подачей S_2x и глубиной резания t.

Скорость резания измеряется в метрах в минуту (м/мин). На­ладку станка осуществляют не по скорости резания, а по числу двой­ных ходов в минуту, и ограничивают твердостью обрабатываемого материала, стойкостью режущего инструмента и жесткостью обра­батывающей системы станок—приспособление—инструмент—за­готовка.

Подача измеряется в миллиметрах на один двойной ход (мм/дв. ход). Ее величина зависит от материала обрабатываемой заготов­ки, материала рабочей части инструмента и требований к качеству обработки.

Глубина резания выбирается с учетом технических возможно­стей станка и характера обработки в пределах 1 …2 мм для черно­вой обработки и 0,1 …0,2 мм — для чистовой.

Помимо определения режимов обработки весьма важным яв­ляется правильное определение величины врезания и перебега.

Врезание — расстояние, на которое отходит резец при обрат­ном ходе от обрабатываемой поверхности заготовки.

Перебег — расстояние, на которое резец выходит за пределы заготовки в конце рабочего хода. Перебег не должен превышать 2/3 высоты головки резца.

Работы, выполняемые на поперечно-строгальных станках.

Поперечно-строгальные станки позволяют заменить ручное опи­ливание плоских поверхностей, расположенных под заданными углами, распиливание пазов и опиливание уступов механической обработкой.

Консольно-фрезерные станки подразделяют на горизонталь­ные и вертикальные.

Консольный горизонтально-фрезерный станок (рис. 1) монтируют на основании А, в котором размещены резервуар для СОТС и электродвигатель с насосом для их подачи. На основании установлена станина 2, внутри которой находится коробка скоро­стей 1, электрический двигатель привода главного движения и шпиндельный узел. На верхних горизонтальных направляющих размещен хобот 3, положение которого фиксируют винтом и гай­кой. На хоботе может быть установлена дополнительная опора — серьга 4.

На вертикальных направляющих станины установлена консоль Г, перемещающаяся по ним в вертикальном направлении при вра­щении рукоятки 8. На верхней части консоли расположены салаз­ки В, перемещающиеся по направляющим консоли в поперечном направлении при помощи винтовой передачи, приводимой в дви­жение маховиком 7. Рабочее положение салазок фиксируется ру­коятками 10 и 11. На салазках установлен стол Б, имеющий продольное перемещение по направляющим салазок с приводом от маховика 6. В корпусе консоли смонтирована коробка подач, обе­спечивающая изменение скорости автоматического перемещения исполнительных узлов станка. Коробка подач снабжена механиз­мом ускоренных перемещений. На передней поверхности консоли и стола станка расположены органы управления.

Переключение подачи осуществляется рукояткой по лимбу 9, расположенному на консоли. Включение освещения, подачи СОТС, изменение направления вращения шпинделя 5 производят поворотом выключателей 12—14 управления станком, которые расположены на станине.

Консольный вертикально-фрезерный станок имеет верти­кальное расположение шпиндельной головки, которую можно по­ворачивать в вертикальной плоскости на угол 40° в одну или в дру­гую сторону, что позволяет обрабатывать скосы и наклонные по­верхности без использования специальных приспособлений. Отдельные узлы и механизмы не имеют принципиальных отличий от соответствующих узлов и механизмов горизонтально­фрезерного станка.

Приспособления для установки заготовок. Эти приспособле­ния применяют для ориентации заготовок на столе станка и фик­сации их положения относительно обрабатывающего инструмен­та. Для установки и закрепления заготовок непосредственно на столе станка используют прижимы, опоры и угольники, конструк­ции которых зависят от их конфигурации. В ряде случаев требует­ся закреплять заготовки в универсальных (машинные тиски) или в специальных (для конкретных заготовок) приспособлениях.

Приспособления для установки инструмента. Эти приспособле­ния обеспечивают установку инструмента и его фиксацию в кони­ческом отверстии шпинделя станка. Цилиндрические и дисковые фрезы устанавливают при помощи цилиндрических (рис. 2), а торцевые — при помощи конических (рис. 3) оправок. Концевые фрезы устанавливают в коническом отверстии шпинделя станка, используя переходные втулки или патроны.

Инструмент для обработки на фрезерных станках. Основным инструментом для обработки на фрезерных станках являются фрезы. По форме и технологическому назначению фрезы под­разделяют на торцевые и цилиндрические (рис. 4, а, б), пред­назначенные для обработки открытых плоских поверхностей, концевые (рис. 4, в, г) и дисковые (рис. 4, д), предназначен­ные для обработки плоских поверхностей, уступов и пазов, Т-образные (рис. 4, е) и типа «ласточкин хвост» (рис. 4, ж), используемые при обработке пазов аналогичной формы, фасон­ные фрезы (рис. 4, з) используют для получения соответствующих фасонных поверхностей.

Рабочую часть фрез изготавливают из быстрорежущей стали или из твер­дого сплава. Материал рабочей части фрезы выбирают в соответствии с твер­достью материала обрабатываемой за­готовки и режимов резания, пользуясь справочными таблицами.

Режимы резания при фрезеровании.

Режимы резания при фрезеровании характеризуются ско­ростью резания v, подачей S и глубиной резания t.

При фрезеровании различают подачу на оборот S_o режущего инструмента (фрезы), равную величине перемещения стола за один оборот фрезы и измеряемую в миллиметрах на оборот (мм/об); подачу на зуб S_z, равную величине перемещения стола, измеряемой в миллиметрах, за время поворота инструмента на угол, кратный числу зубьев фрезы (мм/зуб). Между подачами существует следующая зависимость:

S_on = S_zzn,

где z — число зубьев фрезы; п — частота вращения шпинделя, мин^-1.

Глубина резания — расстояние между обработанной и обраба­тываемой поверхностями в направлении, перпендикулярном оси фрезы, измеренное в миллиметрах (мм).

Режимы резания при фрезеровании выбирают по справочным таблицам в зависимости от свойств обрабатываемого материала, материала инструмента, а также от требований, предъявляемых к точности обработки и шероховатости обработанной поверхности.

Работы, выполняемые на консольно-фрезерных станках.

Консольно-фрезерные станки позволяют заменить ряд трудоем­ких операций слесарной обработки на механизированную. Наибо­лее часто обработкой на фрезерных станках заменяют следующие слесарные операции: опиливание плоских взаимно параллельных, взаимно-перпендикулярных и расположенных под заданным углом поверхностей; обработка уступов и пазов, в том числе шпоночных для призматических, сегментных и направляющих шпо­нок, а также пазов типа «ласточкин хвост» и Т-образных. Помимо того, на консольно-фрезерных станках возможно отрезание заго­товок от профильного проката.

Организация рабочего места фрезеровщика.

На рабочем месте фрезеровщика размещают фрезерный станок и шкаф с инструментами и приспо­соблениями. Справа от станка расположен контейнер (контейне­ры) для заготовок, подлежащих обработке, и обработанных дета­лей. Обтирочная ветошь хранится в ящике, а отработанная струж­ка собирается в специальную тару, устанавливаемую около станка. Около станка размещают деревянную подставку для работающе­го. Приспособления размещают на стеллажах или в шкафу.

Безопасность работ фрезеровщика.

При выполнении работ следует придержи­ваться следующих правил:

• строго соблюдать настройку станка на заданные режимы обра­ботки;
• работать только исправным и хорошо заточенным инструментом;
• детали, приспособления и инструменты класть только на свои места и использовать только по прямому назначению;
• убирать режущий и измерительный инструменты, заготовки и обработанные детали с рабочих поверхностей стола после их использования;
• убедиться в прочности крепления обрабатываемых заготовок, инструментов и приспособлений;
• постоянно наблюдать за исправной работой смазочной систе­мы, так как ее неисправность может привести к поломке узлов станка;
• не производить измерений и не удалять стружку в процессе об­работки;
• обеспечить правильный подвод СОТС в зону резания;
• не допускать работу станка вхолостую;
• выключать станок в перерывах подачи электрической энергии, уборке и смазке станка, а также при закреплении и измерении обрабатываемой заготовки.

В машиностроении наибольшее распространение получил токарно-винторезный станок мод. 16К20 (рис. 1). Все узлы этого станка смонтированы на станине. С левой стороны станины жест­ко закреплена передняя бабка 2, в которой размещена коробка скоростей, представляющая собой многоступенчатый зубчатый редуктор, обеспечивающий изменение частоты вращения шпин­деля 3. На переднем резьбовом конце шпинделя и в его отверстии, имеющем коническую форму, могут быть размещены различные приспособления для закрепления заготовок в процессе обработки. На направляющих станины, с правой стороны, расположена за­дняя бабка 9, которую можно перемещать вдоль этих направля­ющих и закреплять в заданном положении. В задней бабке распо­лагается пиноль, перемещающаяся в корпусе и имеющая кониче­ское отверстие для установки инструментов (сверла, зенкера, развертки) или приспособлений для крепления инструмента.

Оси отверстия шпинделя и пиноли задней бабки должны нахо­диться на одной линии, называемой линией центров. Расстояние этой линии от направляющих станины является основной техни­ческой характеристикой станка, определяющей максимально воз­можный диаметр обрабатываемой заготовки (для станка мод. 16К20 — 400 мм).

На боковой поверхности станины, с левой стороны, крепят ко­робку подач, представляющую собой многоступенчатый зубчатый редуктор, выходными элементами которой являются ходовой вал 5 и ходовой винт 4. Коробка подач связана со шпинделем зубчатой передачей (гитарой), которая закрыта кожухом 12.

На направляющих станины, между передней и задней бабками, расположен суппорт 6, который может перемещаться вдоль линии центров (продольная подача). На верхней каретке суппорта установ­лены поперечные салазки, которые могут перемещаться перпенди­кулярно линии центров (поперечная подача). На салазках смонтиро­ван верхний суппорт, который можно поворачивать вокруг верти­кальной оси и закреплять в заданном положении. Он состоит из двух частей, одну из которых можно перемещать относительно другой под утлом к линии центров, зависящим от угла поворота верхнего суппорта. На верхнем суппорте устанавливают четырех позицион­ный резцедержатель 7 для закрепления инструментов и последова­тельного их использования при повороте резцедержателя, а также для его закрепления в одном из четырех фиксированных положе­ний. Движение суппорту передается через ходовой вал или ходовой винт и зубчатые передачи фартука, закрепленного на суппорте стан­ка и перемещающегося вместе с ним.

Управление работой станка осуществляется при помощи рукоя­ток, расположенных на передней бабке и фартуке. Частоту вращения шпинделя устанавливают рукоятками 13 и 14 согласно табли­це, расположенной на передней бабке станка. Рукояткой 13 уста­навливают один из четырех диапазонов частот вращения шпинделя, а требуемую частоту вращения в выбранном диапазоне устанавливают рукояткой 14, которую перемещают в одно из ше­сти фиксированных положений.

Величину подачи устанавливают рукоятками 10 и 11. Каждая из рукояток имеет четыре фиксированных положения, обозначен­ных римскими цифрами (рукоятка 10) и латинскими буквами (ру­коятка 11). Величины подач и соответствующие им положения ру­кояток указаны в таблице, расположенной на передней бабке станка. При настройке станка следует учитывать, что поперечная подача составляет половину продольной, указанной в таблице. Электрическое питание к станку подводится через шкаф 1 с элек­трооборудованием.

Приспособления для токарной обработки.

Наиболее часто для закрепления заготовок для их обработки на токарном станке при­меняют трехкулачковые самоцентрирующиеся патроны и центры.

Самоцентрирующийся трехкулачковый патрон (рис. 2, а) состоит из корпуса 3 с пазами, в которых перемещаются кулачки 1 и 2. Перемещение кулачков от периферии к центру патрона про­исходит при помощи спиральной нарезки, выполненной в диске 3 (рис. 2, б). Диск приводится во вращение специальным ключом, который устанавливают в отверстие зубчатого колеса 5. Это колесо находится в зацеплении с диском 3. Кулачки 1, 2 и 4 изготавли­вают ступенчатыми, позволяющими закреплять заготовки с бази­рованием по внутреннему диаметру. Для повышения износостой­кости кулачки подвергают закалке.

Различают два типа центров — жесткие и вращающиеся.

Жесткий центр (рис. 3) состоит из рабочей части 1, пред­ставляющей собой конус с углом при вершине 60°, хвостовой ча­сти 2, обеспечивающей соединение конуса со шпинделем или пи­нолью задней бабки. Для извлечения центра из отверстия шпин­деля и пиноли задней бабки служит опорная часть 3, диаметр которой меньше диаметра хвостовой части присоединительного конуса, что позволяет удалить центр без повреждения его кониче­ской части.

Вращающиеся центры (рис. 4) находят широкое примене­ние при обработке на токарно-винторезных станках, однако, сле­дует иметь в виду, что они снижают точность обработки.

Вращающийся центр состоит из корпуса 4 с коническим хво­стовиком, в котором установлены два шариковых 3 и 5 и один ро­ликовый 2 подшипники. В подшипниках устанавливают враща­ющийся центр 1.

Токарные резцы, их конструкция и назначение. Токарный ре­зец (рис. 5) состоит из головки, являющейся его рабочей частью, и стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе.

Рабочую часть резца изготавливают из материалов высокой твердости: быстрорежущие стали и твердые сплавы. Выбор мате­риала рабочей части зависит от твердости материала обрабатыва­емой заготовки и выбирается по справочным таблицам.

Для обеспечения процесса резания поверхности, ограничива­ющие рабочую часть резца, должны быть расположены под определенными углами: передняя поверхность под углом 1 …2° к гори­зонтали, главная и вспомогательная задние поверхности — соот­ветственно под углами 12… 15 и 7… 10° к вертикали.

Конструкция токарного резца (рис. 6) зависит от характера выполняемых ра­бот:

• проходные (прямой и отогнутый) — для обработки гладких ци­линдрических поверхностей (рис. 6, а и б);
• проходной упорный — для обработки ступенчатых цилиндри­ческих поверхностей (рис. 6, в);
• прорезной (отрезной) — для обработки канавок и отрезания за­готовок (рис. 6, г);
• фасонный — для обработки галтелей (рис. 6, д).

Режимы резания.

Режимы резания при токарной обработке ха­рактеризуются скоростью резания v, подачей S и глубиной реза­ния t.

Скорость резания — линейная скорость точки на поверхности заготовки, наиболее удаленной от оси ее вращения, — измеряется в метрах в минуту (м/мин) и рассчитывается по формуле v = πDn/1000, где π — постоянная величина, равная 3,14; D — диа­метр обрабатываемой заготовки, мм; п — частота вращения шпинделя, мин^-1; 1000 — постоянная величина, обеспечивающая пере­вод миллиметров, в которых измеряют диаметр заготовки, в ме­тры, так как скорость резания измеряется в метрах в минуту.

Подача — отношение расстояния, пройденного рассматривае­мой точкой режущего инструмента или заготовки вдоль траекто­рии этой точки в движении подачи, к соответствующему числу циклов, измеряется в миллиметрах на оборот заготовки (мм/об).

Глубина резания — толщина слоя материала, снимаемого с по­верхности заготовки за один ход инструмента, измеряют в милли­метрах (мм).

Выбор режимов резания заключается в определении значений скорости резания, подачи и глубины резания, позволяющих мак­симально использовать технологические возможности станка и режущего инструмента для получения поверхности с высокой точ­ностью геометрических размеров и формы и малой шероховато­стью обработанной поверхности.

Выбор режимов резания осуществляется, как правило, в следу­ющем порядке:

• выбирается глубина резания в соответствии с припусками на обработку, которая должна быть выполнена с минимальным ко­личеством ходов;
• определяется подача с учетом прочности механизма подач и жесткости заготовки (ддя черновой обработки), а также требуе­мой шероховатости поверхности, геометрии инструмента и ма­териала заготовки (для чистовой обработки);
• устанавливается допускаемая скорость резания с учетом глуби­ны резания и подачи, а также мощности станка, материала за­готовки;
• рассчитывается частота вращения шпинделя по формуле п = 1000v/(πD) и устанавливается на коробке скоростей станка. Причем, если величина частоты вращения, полученная расчет­ным путем, не совпадает с паспортными данными станка, то выбирают ближайшее, наименьшее по величине, её значение.

При определении режимов резания следует использовать спе­циальные справочные таблицы для определения глубины резания, подачи и скорости резания.

Работы, выполняемые на токарных станках. Токарные станки позволяют заменить трудоемкие ручные слесарные операции ме­ханизированной обработкой. На токарных станках может быть выполнена обработка цилиндрических и конических поверхно­стей (гладких и ступенчатых); подрезание торцов, протачивание канавок и отрезание заготовок; внутренних поверхностей (сквоз­ных и глухих) сверлением, зенкерованием, развертыванием; наре­зание наружных и внутренних резьб; накатывание рифлений; до­водка наружных и внутренних цилиндрических и конических по­верхностей; навивка пружин; рихтовка проволоки.

Организация рабочего места токаря.

Правильная организация рабоче­го места определяет порядок расположения приспособлений, ин­струментов, заготовок и обработанных деталей, при котором до­стигается наивысшая производительность труда при минимальных затратах физической, нервной и умственной энергии работника.

На рабочем месте не должно быть ничего, что не используется при выполнении работы. Все предметы, применяемые в процессе обра­ботки (заготовки, инструменты, приспособления), должны иметь по­стоянное место расположения, причем то, что используется чаще, должно располагаться ближе к зоне обработки в наиболее удобных местах. Правильно организованное рабочее место оказывает суще­ственное влияние на сокращение вспомогательного времени.

Планировка рабочего места зависит от ряда факторов, в том числе от типа станка и его размеров, размеров и формы обрабаты­ваемых заготовок, типа и организации производства. Наиболее часто применяют два типа планировки рабочего места:

• инструментальный шкаф (тумбочка) располагается справа от работающего, а стеллажи для заготовок и обработанных дета­лей — слева. Такая планировка целесообразна в тех случаях, когда обработка ведется в центрах и установка заготовок на станке осуществляется левой рукой;
• инструментальный шкаф (тумбочка) располагается слева от ра­ботающего, а стеллажи для заготовок и обработанных дета­лей — справа. Такая планировка используется в тех случаях, когда обрабатывают тяжелые или длинные заготовки, установ­ка которых осуществляется двумя руками.

Безопасность работ для токаря.

Для обеспечения безопасности выполне­ния работ необходимо:

• убедиться в наличии защитных ограждений и средств индиви­дуальной защиты;
• надежно закреплять обрабатываемую заготовку и режущий ин­струмент;
• отключать электрический привод в момент снятия и установки заготовки на станок;
• удалять стружку со станка только с использованием крючка и щетки;
• следить за исправностью электрической системы станка, в слу­чае возникновения неисправностей работу следует прекратить.

Обработка резьбовых поверхностей — это операция, которая осуществляется посредством снятия слоя материала (стружки) с обрабатываемой поверхности или без снятия стружки, т. е. пласти­ческим деформированием. В первом случае речь идет о нарезании резьбы, а во втором — о ее накатывании. При сборке и ремонте оборудования и проведении монтажных работ применяется нарезание или накатывание резьбы вручную или с помощью ручных механизированных инструментов.

Резьбовой стержень, имеющий на всей длине или на некоторой ее части винтовую поверхность, называют винтом, а отверстие, имеющее винтовую поверхность, — гайкой.

Элементы резьбы (рис. 1) — определенные числовые пара­метры, характеризующие резьбу.

Шаг резьбы Р — это расстояние в миллиметрах между верши­нами двух соседних витков резьбы, измеренное параллельно ее оси.

Высота профиля Н — расстояние от вершины резьбы до осно­вания профиля, измеренное в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

Рис. 3.24. Элементы треугольной резьбы: а — угол профиля; Р — шаг резьбы; d — на­ружный диаметр резьбы; d₁ — внутренний диаметр резьбы; d₂ — средний диаметр резьбы; Н — высота профиля резьбы

Угол профиля α — угол между прямолинейными участками сто­рон профиля резьбы.

Наружный диаметр резьбы d — это наибольший диаметр резь­бы, который измеряют по ее вершинам в направлении, перпенди­кулярном оси.

Внутренний диаметр резьбы — это наименьшее расстояние между противоположными впадинами резьбы, измеренное пер­пендикулярно оси.

Средний диаметр резьбы d₂ — это диаметр условной окружно­сти, проведенной посередине профиля резьбы между дном впади­ны и вершиной выступа, измеренный в направлении, перпендику­лярном оси.

Инструменты и приспособления для нарезания наружной и внутренней резьбы вручную. Для нарезания наружной и внутрен­ней резьбы вручную применяют специальные резьбонарезные инструменты (метчики и плашки) и приспособления, позволя­ющие создать вращающий момент на инструменте, необходимый для обеспечения сил резания в процессе обработки.

Метчик (рис. 2) состоит из двух частей: рабочей, которая обе­спечивает процесс резания, и хвостовой, на конце которой выпол­нен квадратный выступ для установки воротка. Рабочая часть мет­чика включает в себя режущую (заборную) часть, которая обеспе­чивает удаление основного припуска на обработку, и калибрующую, осуществляющую окончательную обработку резьбы. Метчики для ручного нарезания резьбы изготавли­вают в виде комплектов из двух-трех штук (черновой, средний и чистовой), которые помечают круговыми риска­ми на хвостовой части (одна, две и три риски соответственно).

Для создания крутящего момента на режущем инструменте (метчике) применяют специальные приспосо­бления — воротки различных кон­струкций.

Универсальный вороток (рис. 3) представляет собой рам­ку с двумя сухарями — подвижным и неподвижным, образующи­ми квадратное отверстие и обеспечивающими закрепление хво­стовой части метчика.

Вороток с выключающимися кулачками (предохранительный) (рис. 4, а) позволяет предохранять метчик от поломок за счет выведения из зацепления кулачков корпуса и втулки, когда уси­лие, передаваемое воротком, превышает допустимое.

Торцевой вороток (рис. 4, б) применяют при нарезании резь­бы в труднодоступных местах, так как он позволяет работать одной рукой.

Вороток с трещоткой (рис. 4, в) служит для нарезания резь­бы в труднодоступных местах, когда за один раз вороток может быть повернут на небольшой угол.

Плашка — инструмент для нарезания наружной резьбы, состо­ящий из двух частей: заборной и калибрующей. Их назначение такое же, как и у соответствующих частей рабочей части метчика. При ручном нарезании резьбы применяют плашки различных конструкций.

Круглые плашки (рис. 5, а) представляют собой резьбовое кольцо с несколькими канавками для образования режущих кро­мок и отвода стружки. Их изготавливают цельными и разрезными. Благодаря своим пружинящим свойствам плашки позволяют регу­лировать величину среднего диаметра нарезаемой резьбы.

Квадратные плашки (рис. 5, б) состоят из двух половин, ко­торые укрепляют в специальной рамке с рукоятками — клуппе.

Клупп обеспечивает возможность регулирования среднего диаме­тра нарезаемой резьбы.

Для создания вращательного момента и обеспечения процесса резания при нарезании наружной резьбы плашками применяют специальные приспособления — воротки (для круглых плашек) и клуппы (для разрезных плашек).

Вороток для круглых плашек (рис. 6) представляет собой кру­глую рамку с выточкой, в которой помещается круглая плашка, удер­живаемая от проворачивания при помощи трех стопорных винтов. Четвертый винт позволяет регулировать средний диаметр резьбы при применении для ее нарезания разрезной круглой плашки.

Клупп (см. рис. 5, б) представляет собой квадратную рамку с выступами, в которые входят пазы плашки. Одну из половин плашки можно перемещать при помощи винта, регулируя величину среднего диаметра нарезаемой резьбы.

Ручной механизированный инструмент для нарезания вну­тренней резьбы может быть оснащен как пневматическим, так и электрическим приводом.

Резьбонарезатель с пневматическим приводом (рис. 7) пред­назначен для нарезания резьбы небольшого диаметра. Пневмати­ческий двигатель 1 приводит во вращение шпиндель 4. При нажа­тии на рукоятку 3 корпуса происходит нарезание резьбы. При ослаблении нажатия на рукоятку 3 шпиндель 4 под воздействием пружины смещается и происходит реверсирование его движения. При этом метчик 5 ускоренно вывинчивается из отверстия заго­товки 6. Включение инструмента осуществляется нажатием на ку­рок 2.

Резьбонарезатель с электрическим приводом (рис. 8) снаб­жен встроенным электрическим двигателем, реверсивным меха­низмом и редуктором.

Подготовка стержней и отверстий под нарезание резьбы. В процессе нарезания резьбы происходит не только удаление слоя материала с поверхности заготовки, но и пластическое деформирование обрабатываемой по­верхности, которое сопровождается выдавливанием части металла заготовки из впадин витков резьбы к вершинам. Это явление должно учитываться при определении диаметров стержней и отверстий под нарезание резьбы. Поэтому размеры заготовок целесообразно определять при помощи справочных таблиц, в которых они приводятся с уче­том всех факторов, влияющих на процесс резания.

На практике диаметр отверстия под резьбу выбирают равным ее номинальному размеру, уменьшенному на величину шага. На­пример при нарезании резьбы М10 диаметр отверстия должен быть 10 — 1,5 = 8,5 мм.

При нарезании наружной резьбы диаметр стержня должен быть меньше номинального диаметра резьбы на 0,1 …0,2 мм в за­висимости от ее размера.

При обработке наружной и внутренней резьбы необходимо придерживаться ряда правил.

1. Нарезание резьбы вручную необходимо выполнять при обильном смазывании метчика или плашки машинным маслом.
2. При нарезании резьбы вручную следует периодически сре­зать образующуюся стружку обратным ходом метчика или плаш­ки на 1/2 оборота.
3. После нарезания резьбы необходимо произвести контроль ее качества: внешним осмотром (не допуская задиров и сорванных ниток) и резьбовым калибром, проходная часть которого должна навинчиваться легко, от руки.

Правила нарезания наружной резьбы вручную сводятся к следу­ющему.

1. Проверить перед нарезанием резьбы диаметр стержня, который должен быть меньше номинального размера резьбы на 0,1 …0,2 мм.
2. Выполнить на вершине стержня заборную фаску таким об­разом, чтобы она была концентрична оси стержня. При этом ее диаметр не должен быть меньше внутреннего диаметра резьбы, а угол наклона относительно оси стержня должен составлять 60°.
3. Следует закреплять стержень в тисках прочно, проверяя его перпендикулярность зажимным губкам при помощи угольника.

Правила обработки внутренней резьбы вручную следующие.

1. Проверить соответствие диаметра отверстия размеру наре­заемой резьбы.
2. Проверить соответствие глубины отверстия требованиям чертежа при нарезании глухой резьбы.
3. Проверить при помощи угольника перпендикулярность оси мет­чика плоскости заготовки, в отверстии которой нарезается резьба.
4. Использовать при нарезании резьбы все метчики комплекта.
5. Периодически очищать от стружки глухие отверстия при на­резании в них резьбы.

Нарезание резьбы на трубах осуществляется с применением специальных инструментов — клуппов и резьбонарезных гребе­нок.

Клупп с раздвижными плашками (рис. 9) — устройство, наи­более часто применяемое для нарезания наружной резьбы на тру­бах. Клупп комплектуют набором раздвижных плашек для нареза­ния резьбы диаметром 1/2…3/4; 1…1¹/₄; и 1¹/₂ …2″. Клупп смонтиро­ван таким образом, что перемещающиеся в его корпусе 1 четыре плашки 5 могут одновременно приближаться к центру или расхо­диться от него. Перемещение плашек обеспечивается специаль­ным поворотным устройством, приводимым в действие рукоят­кой 4. Точная установка плашек на размер нарезаемой резьбы производится по лимбу, размещенному на корпусе, а установоч­ные перемещения осуществляются за счет червячной передачи 3. После установки положение плашек фиксируют специальным устройством — «собачкой». Усилие резания передается на инстру­мент при помощи рукояток 2.

Круглая резьбонарезная гребенка (рис. 10, а) применяется для нарезания трубной резьбы на токарных и сверлильных станках. Гребенки выпускаются комплектами из четырех штук. Нарезание резьбы производится с применением специальной винторезной самооткрывающейся головки (рис. 10, б).

Для облегчения работы инструмента, повышения качества по­лучаемой при нарезании резьбы применяют СОТС. Их выбор за­висит от материала обрабатываемой заготовки. Например, для охлаждения стальных заготовок (конструкционная, инструмен­тальная и легированная сталь) применяют эмульсию. Для охлаж­дения чугуна и алюминия следует использовать керосин. Нареза­ние резьбы в медных, латунных и бронзовых заготовках может производиться без охлаждения.