Т 9 Обробка на токарних верстатах

Токарні різці і їх класифікація

За призначенням токарні різці поділяються на прохідні, розточувальні, підрізні, відрізні, галтельні фасонні і різьбові.

Для обробки зовнішніх поверхонь застосовують прохідні різці – прямі, відігнуті і упорні.

Співвідношення між товщиною пластини і висотою стержня Н = 0,16-0,20. У прямого різця . Для перетину ВхН=16х25 L=150-160 мм.

Ліві різці в русі подачі переміщаються з ліва на право, праві навпаки. Значення геометричних і конструктивних елементів цих різців вибирають по нормалях і ГОСТах виходячи з умов обробки. Для прямих різців приймають головний кут в плані φ = 45-60⁰, а допоміжний кут φ₁ = 10-15⁰. У прохідних відігнутих φ = φ₁ = 45⁰ (вони працюють з повздовжнім рухом подачі, як прохідні і з поперечним рухом подачі як підрізні).

Розточувальні різці використовують для розточування отворів, заздалегідь просвердлених або одержаних штампуванням або литтям.

Застосовують два типи розточувальних різців: прохідні для наскрізного розточування і упорні – для глухого розточування.

Розточувальні різці працюють при великих вильотах з різцетримача, що не дозволяє знімати велику стружку.

Підрізні різці застосовують для підрізування торців заготовок. Вони працюють з поперечним рухом подачі в напрямку до центру.

Відрізні різці застосовують для розрізання заготовок на частини і для проточування канавок. Працює з поперечною подачею. Ширина ріжучої кромки 3…10 мм вибирають залежно від діаметру заготовки по формулі , де D – діаметр заготовки.

Галтельні різці застосовуються для проточування закруглених канавок.

Фасонні різці застосовують для обробки коротких фасонних поверхонь з довжиною твірної лінії до 30-40 мм. Форма ріжучої кромки фасонного різця відповідає профілю деталі.

Різьбові різці служать для нарізання зовнішньої та внутрішньої різьби. Форма ріжучих лез різьбових різців відповідає профілю і розмірам поперечного перерізу нарізуваних різьб.

По конструкції фасонні і різьбові різці діляться на стержневі, круглі і призматичні (гребінки). На токарно-гвинторізних верстатах використовують, як правило стержневі різці, які закріплюють в різцетримачі верстата.

Залежно від характеру виконуваних операцій різці бувають чорнові і чистові.

Інструментальний матеріал ріжучої частини різця

В даний час обробка заготовки на токарних верстатах ведеться переважно різцями, ріжуча частина яких оснащена стандартними пластинами твердих сплавів. Відношення товщини пластини до її довжини підбирають рівним 1:2,2. Це забезпечує приблизно однакове число повторних заточувань передньої і задньої поверхонь.

Існує дві номенклатури твердосплавних пластин – переточувані і багатогранні непереточувані (з 3-ма, 4-ма, 5-ма і 6-ма гранями)

Державки різців звичайно виготовляють з конструкційних сталей 40, 45, 40Х, 9ХС з різним перерізом, в більшості випадків прямокутним. Кріплення пластин проводять різними способами. Різці з припаяними пластинами твердого сплаву в основному застосовують для обробки заготовок з великими подачами, коли на різець діють великі сили. Паяння ведуть латунним (800 ⁰С) або мідним (1000 ⁰С) припоями з нагрівом струмами високої частоти. Для роботи на полегшених і середніх режимах різання застосовують різці з механічним кріпленням пластин до корпусів різців. Різці з механічним закріпленням пластин мають значні переваги перед напайними, оскільки виключається можливість появи тріщин в пластинах при напайці (коефіцієнт лінійного розширення у твердих сплавів у 2 рази менше, ніж у сталі). Існує декілька типів механічного кріплення пластин до державки. На рисунку наведений варіант кріплення в різцях для чорнової, напівчистової і чистової обробки. 1. Корпус; 2. Опорна пластина (підкладка); 3. Ріжуча пластина; 4. Стружколом; 5. Клин; 6. Гвинт; 7. Штифт.

Кріплення алмаза здійснюється паянням і механічним способом. Для кріплення керамічних пластин використовують також наклеювання високоміцним і теплостійким клеєм (на основі епоксидної смоли).

Вибір марки матеріалу ріжучої частини різця визначається видом обробки, якістю поверхні. В основному обточування сталей ведуть різцями з пластинками Т5К10 і Т15К6. Завдяки високим механічним властивостям пластини Т5К10 призначаються для попередньої обробки з t > 5 мм і S > 0,3мм/об. Низька теплостійкість і зносостійкість обмежують швидкість різання до 150 м/хв. Пластини Т15К6 більш тепло - і зносостійкі, і використовуються для роботи з t < 5 мм і S < 0,3 мм/об. (напівчистова і чистова обробка).

Ефективну обробку чавунів ведуть різцями з пластинами ВК6, ВК8, ВК6М. ВК8 при t > 4 мм, S > 0,3 мм/об. і v = 60 м/хв. ВК6 і ВК6М – менша міцність, але вища тепло - і зносостійкість, і використовуються з t ≤ 3 мм, S ≤ 0,3мм/об. і v = 120 м/хв. (напівчистова і чистова обробка).

Чистова обробка сталей і чавунів ведеться як різцями з Т15К6 і ВК6, так і різцями, оснащеними пластинками з мінералокераміки (кермет НС20М) (t < 1 мм, S ≤ 0,1 мм/об., v = 300 м/хв., а чавунів v = 600 м/хв.).

Остаточне обточування сталевих і чавунних заготовок ведеться різцями, оснащеними вставками з кубічного нітриду бору (ельбор, гексаніт) з t ≤ 0,1 мм, S ≤ 0,02 мм/об., v ≥ 1000 м/хв.

При чистовій обробці алюмінієвих сплавів використовують різці зі вставками з синтетичних алмазів з t ≤ 0,1 мм, S ≤ 0,1 мм/об., v ≥ 1000 м/хв.

Заточування різців здійснюють по передній і задній поверхнях на спеціальних заточувальних верстатах, на яких різець можна повертати відносно осей X, Y, Z. Оптимальні значення передніх і задніх кутів визначають експериментально (приводяться в таблицях). Наприклад: при обробці конструкційних сталей різцями з швидкоріжучих сталей γ = 20-30⁰, α = 8-12⁰, λ = 0⁰; при обробці твердим сплавом γ = 15⁰, α = 8-12⁰, λ = 0-5⁰; для чавуна різцями з твердого сплаву γ = 0-5⁰, α = 6-10⁰, λ = 0-5⁰.

Передню і задню поверхні різця виконують в 3-х основних варіантах: а) плоска; б) плоска з негативною фаскою (ламана); в) криволінійна з негативною фаскою. Плоска – для обробки крихких матеріалів і твердих сталей. Плоска з негативною фаскою – для особливо міцних сталей і чавунів. Криволінійна – для обробки сталей м'якої і середньої твердості, коли необхідно забезпечити завивання стружки.

Розрахунок оптимальних режимів різання

Найбільш вигідний режим різання – це режим, що забезпечує найменшу собівартість обробки при виконанні всіх вимог за якістю продукції і заданої продуктивності верстата. При виборі режимів різання рекомендується дотримувати наступну послідовність: 1) вибирають ріжучий інструмент з необхідними характеристиками; 2) встановлюють глибину різання (пов'язана з припуском; при чистовій операції t ≤ 0,5 мм; напівчистовій від 0,5 до 1,5 мм; при чорновій до 5-7 мм); 3) визначають подачу (чистова обробка S < 0,1 мм/об.; напівчистова S = 0,1-0,4 мм/об.; чорнова 0,4-0,7 мм/об.); 4) визначають швидкість різання, яка при заданих значеннях t і S забезпечує необхідний період стійкості інструменту. Швидкість визначають за експериментальною формулою при точінні: , де

C_v – коефіцієнт, що враховує характер і умови обробки;

НВ – твердість оброблюваного матеріалу;

К_v – поправочний коефіцієнт на умови обробки;

m – показник відносної стійкості;

Т – стійкість, призначається залежно від матеріалу інструменту; Т = 30-45 хв. для твердих сплавів;

x_v, y_v, n_v – показники степенів;

; .

5) по розрахованій швидкості знаходять частоту обертання ; значення частоти корегують по паспорту і визначають фактичну швидкість різання

Правильність вибору t, S і V перевіряють по потужності верстата.

Основні вузли токарно-гвинторізного верстата

Станина – основна частина (базова), на якій кріплять всі вузли верстата. Станину відливають з чавуна. Вона складається з двох поздовжніх стінок, сполучених ребрами жорсткості. По чотирьох направляючих верхньої частини станини пересувається супорт і задня бабка.

Передня бабка – слугує для закріплення і обертання заготовки. Складається зі шпинделя і коробки швидкостей. Шпиндель порожнистий з різьбленням для кріплення планшайби з патроном.

Коробка подач – передає обертання від шпинделя до ходового гвинта і валу і змінює їх число обертів.

Супорт – призначений для переміщення закріплених на ньому ріжучих інструментів. Каретка супорта переміщається по направляючим станини в повздовжньому напрямі. По поперечним направляючим каретки переміщаються поперечні ковзанки – поперечна подача.

Фартух – жорстко закріплений на каретці супорта. Усередині фартуха розташований механізм, що перетворює обертальний рух ходового гвинта і валу в прямолінійний рух супорта.

Задня бабка – призначена для установки заготовки в центрі і кріплення осьового ріжучого інструменту (свердла, розвертки і т.д.).

Рухи у верстаті. Основні: головний рух – обертання шпинделя і рух подачі – повздовжні і поперечні переміщення супорта; допоміжні – швидкі переміщення супорта, задньої бабки і пінолі вручну. Кінематична схема обробки зовнішніх поверхонь обертання валів розглянута нами при вивченні фізичних основ різання при точінні.

Різновиди токарної обробки – розточування отворів розточувальними різцями, відрізка відрізними різцями, обточування площин торців відігнутими прохідними різцями і підрізування торцевих площин підрізними різцями. Розточування проводять по тій же кінематичній схемі, що і зовнішнє обточування (дивися рисунок).

Особливістю внутрішнього розточування є обмежений огляд зони різання і мала жорсткість розточувального різця, оскільки консольна державка піддається складному згину і крученню. Для підвищення точності обробки використовують більш жорсткі розточувальні оправки, в яких кріпляться різці. При обробці поверхонь торців прямолінійний рух різця вздовж осі Y є рухом подачі.

Закріплення заготовок з відношенням довжини до діаметра L/D < 4 проводиться в трьохкулачкових самоцентруючих патронах, встановлених на шпинделі верстата. Несиметричні щодо осі обертання заготовки закріплюють в чотирьохкулачкових патронах з незалежним радіальним переміщенням кулачків або на планшайбах з кутниками і захватами.

Заготовки з L/D > 4 одночасно із закріпленням в патронах підтримуються центром задньої бабки.

Для зниження деформації при обробці довгих заготовок (L/D ≥ 8) використовують підтримуючі люнети рухомої і нерухомої конструкції. Обробка заготовок кілець, втулок, стаканів з базуванням за внутрішнім отвором проводитися при їх установці і закріпленні на жорстких або розтискних оправках, встановлюваних на центрах або в шпинделі (цангові).

Обробка конічних поверхонь здійснюється наступними способами:

1) широким різцем при довжині твірної конуса 15-20 мм; 2) поворотом верхніх ковзанок супорта на кут α до осьової лінії центрів верстата. Цей спосіб дає можливість обробляти зовнішні і внутрішні конуси невеликої довжини з будь-якими кутами ухилів; 3) поперечним зсувом задньої бабки щодо осі шпинделя верстата. Цей спосіб застосовують при обробці довгих конічних поверхонь з малими кутами конуса α для деталей, встановлених на центрах. Зсув Н розраховують по формулі , де L – відстань між центрами; 4) обробку довгих конічних поверхонь з точним кутом конуса (α ≤ 18⁰) виконують за допомогою копіювальної лінійки, закріпленої на станині верстата. При цьому відключається поперечна подача супорта, а копіювальна лінійка повертається на кут α. Це кращий спосіб.

Нарізання різьб проводиться при злагоджених двох рухах: обертання заготовки і повздовжньої подачі супорта з різцем. Профіль різьбового різця повинен точно відповідати профілю виконуваної різьби. Застосування пневматичних патронів, гідрокопіювальних супортів, різноманітних пристосувань значно розширює технологічні можливості токарно-гвинторізних верстатів і дозволяє обробляти на них заготовки ріжучим інструментом різного виду, а також криволінійні і сферичні поверхні.

До групи токарних верстатів відносяться токарно-револьверні і токарно-карусельні верстати. Карусельні верстати призначені для обробки деталей великого діаметра і невеликої довжини. Шпиндель карусельного верстата має вертикальну вісь обертання, а на горизонтальній планшайбі закріплюється деталь. Головний рух – обертання планшайби. Рухи подачі – горизонтальні і вертикальні переміщення супортів. Допоміжні рухи – швидке переміщення супортів вручну, швидкий підйом і опускання поперечини, поворот ковзанок вертикального супорта, поворот револьверної головки і різцетримача вручну. На верстаті обробляють циліндричні, конічні, торцеві поверхні. Можна свердлити, зенкерувати, розвертати і розточувати отвори.

Токарно-револьверні верстати застосовують в серійному виробництві для обробки деталей з пруткового матеріалу або з штучних заготовок. Револьверні верстати відрізняються від токарно-гвинторізних тим, що не мають задньої бабки і ходового гвинта, а мають револьверну головку, в гніздах якої може бути встановлений різний ріжучий інструмент (різці, свердла, розгортки та ін.) (більше, ніж на токарно-гвинторізному верстаті). Замість задньої бабки встановлений револьверний супорт, що переміщається в повздовжньому напрямі. На револьверному супорті розміщена револьверна головка, що періодично повертається. Особливістю токарно-револьверних верстатів є використання в їх конструкції барабана упорів, що обертаються синхронно з револьверною головкою. Довжина упорів визначає довжину оброблюваної поверхні для кожного інструменту револьверної головки.

Середні значення швидкості різання при точінні (Філоненко ст.116)

Оброблюваний матеріал	Матеріал ріжучої частини	V, м/хв.
Конструкційна сталь	Швидкорізальна сталь	10-50
Чавун сірий	Твердий сплав	50-200
Конструкційна сталь	Твердий сплав	100-300
Неіржавіюча сталь	Твердий сплав	20-65
Жароміцна сталь	Твердий сплав	15-60
Алюмінієві сплави	Швидкорізальна сталь	100-200
Алюмінієві сплави	Твердий сплав	200-800
Конструкц. сталь і чавун	Мінералокераміка	300-700
Бронза	Алмаз	100-800
Текстоліт	Твердий сплав	300-1000