Токарная обработка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Сущность токарной обработки. Основные виды токарных работ

2. Правила эксплуатации токарных станков. Типовые отказы и методы их устранения

3. Виды токарных станков

4. Токарно-винторезный станок 16К20

Заключение

Введение

Токарная обработка -- это механическая обработка резанием наружных и внутренних поверхностей вращения, в том числе цилиндрических и конических, торцевание, отрезание, снятие фасок, обработка галтелей, прорезание канавок, нарезание внутренних и наружных резьб на токарных станках. Точение -- одна из самых древних технических операций, которая была механизирована с помощью примитивного токарного станка.

Вращательное движение заготовки называют главным движением резания, а поступательное движение режущего инструмента -- движением подачи. Различают также вспомогательные движения, которые не имеют непосредственного отношения к процессу резания, но обеспечивают транспортирование и закрепление заготовки на станке, его включение и изменение частоты вращения заготовки или скорости поступательного движения инструмента и др.

При токарной обработке измерительные инструменты применяются для определения размеров, формы и взаимного расположения отдельных поверхностей деталей как в процессе их изготовления, так и после окончательной обработки. В единичном и мелкосерийном производстве используются универсальные измерительные инструменты -- штангенциркули, микрометры, нутромеры и др., а в крупносерийном и массовом -- предельные калибры.

Целью данной работы является определение сущности и особенностей организации токарной обработки, характеристика основных видов токарных работ, а также рассмотрение правил эксплуатации токарных станков.

Теоретической и методологической основой работы является анализ учебной, научно-практической, социально-экономической, а также справочной литературы, список которой прилагается.

1. Сущность токарной обработки. Основные виды токарных работ

На токарных станках выполняют обтачивание цилиндрических поверхностей, подрезание торцов, вытачивание наружных канавок, отрезание металла, сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, растачивание отверстий и внутренних канавок, центрование, обработку, поверхностей фасонными резцами, нарезку резьбы плашками, метчиками, резцами, резьбонакатными головками, обработку конических поверхностей.

Основными инструментами при токарной обработке являются резцы. В зависимости от характера обработки резцы бывают черновые и чистовые. Геометрические параметры режущей части этих резцов таковы, что они приспособлены к работе с большой и малой площадью сечения срезаемого слоя. По форме и расположению лезвия относительно стержня резцы подразделяют на прямые (рис. 1, а), отогнутые (рис.1, б), и оттянутые (рис.1, в). У оттянутых резцов ширина лезвия обычно меньше ширины крепежной части. Лезвие может располагаться симметрично

Рис.1. Разновидности токарных резцов: а -- прямые, б -- отогнутые, в -- изогнутые, г -- оттянутые по отношению к оси державки резца или быть смещено вправо или влево.

По направлению движения подачи резцы разделяют на правые и левые. У правых резцов главная режущая кромка находится со стороны большого пальца правой руки, если наложить ее на резец сверху (рис.1.2, а). В рабочем движении такие резцы перемещаются справа налево (от задней бабки к передней). У левых резцов при аналогичном наложении левой руки главная режущая кромка также находится со стороны большого пальца (рис.1, б). Такие резцы в движении подачи перемещаются слева направо. По назначению токарные резцы разделяют на проходные, расточные, подрезные, отрезные, фасонные, резьбовые и канавочные. Чтобы обеспечить требуемую точность и качество поверхности детали при сохранении высокой производительности труда, необходимо правильно выбрать геометрию резца. Важную роль здесь играют углы в плане. Углами в плане (рис. 2) называются углы между режущими кромками резца и направлением подачи: (ц -- главный угол в плане, ц 1 -- вспомогательный угол в плане, е -- угол при вершине (е = 180° - (ц - (цi). Углы ц и ц1 зависят от заточки и установки резца, а угол е -- только от заточки. При малом угле ц в работе участвует большая часть режущей кромки, улучшается отвод теплоты, повышается стойкость резца. При большом угле ц работает меньшая часть режущей кромки, поэтому стойкость резца снижается. При обработке длинной и тонкой заготовки, когда возникает опасность ее прогиба, применяют резцы с большим углом ц, так как при этом отжимающее усилие будет меньше. Для формоизменения заготовок большого диаметра выбирают ц = 30 -45°, для тонких (нежестких) -- ц = 60 - 90°.

Рис.2. Углы резцов в плане

Вспомогательный угол ц1 -- угол между вспомогательной кромкой и направлением подачи. Если ц1 мал, то из-за некоторого отжима резца вспомогательная кромка врезается в обработанную поверхность и портит ее.

Рис.3. Типы токарных резцов: о -- проходные прямые и б -- проходные отогнутые, в -- проходные упорные, г, д -- подрезные, е -- расточные проходные, ж -- расточные упорные, а -- отрезные, и -- фасонные, к -- резьбовые

Большой угол ц 1 неприемлем из-за ослабления вершины резца. Обычно ц1 = 10--30°. Проходные прямые (рис.3, а) и отогнутые (рис.3, б) резцы применяют для обработки наружных поверхностей. Для прямых резцов обычно главный угол в плане ц = 45- 60°, а вспомогательный ц1== 10-15°. У проходных отогнутых резцов углы в плане ц = ц1 = 45°. Эти резцы работают как проходные при продольным движении подачи и как подрезные при поперечном движении подачи. Для одновременной обработки цилиндрической поверхности и торцовой плоскости применяют проходные упорные резцы (рис.3, в), работающие с продольным движением подачи. Главный угол в плане ц = 90°.Подрезные резцы применяют для подрезания торцов заготовок.

Они работают с поперечным движением подачи по направлению к центру (рис. 1.4, г) или от центра (рис.3, д) заготовки. Расточные резцы используют для растачивания отверстий, предварительно просверленных или полученных штамповкой или литьем. Применяют два типа расточных резцов: проходные - для сквозного растачивания (рис.3, с), упорные -- для глухого (рис.3, ж). Они различаются формой лезвия. У проходных расточных резцов угол в плане ц = 45-60°, а у упорных -- угол ц несколько больше 90°. Отрезные резцы применяют для разрезания заготовок на части, отрезания обработанной заготовки и протачивания канавок. Они работают с поперечным движением подачи (рис. 3, з). Отрезной резец имеет главную режущую кромку, расположенную под углом ц = 90° и две вспомогательные с углами ц1 = 1-2°. Фасонные резцы применяют для обработки коротких фа сонных поверхностей с длиной образующей линии до 30-40 мм. Форма режущей кромки фасонного резца соответствует профилю детали. По конструкции такие резцы подразделяют на стержне вые, круглые, призматические, а по направлению движения подачи -- на радиальные и тангенциальные. На токарновинторезных станках фасонные поверхности обрабатывают, как правило, стержневыми резцами, которые закрепляют в резцедержателе станка (рис.3, и). Резьбовые резцы (рис.3, к) служат для формирования наружных внутренних резьб любого профиля: прямоугольного, треугольного, трапецеидального. Форма их режущих лезвий соответствует профилю и размерам поперечного сечения нарезаемых резьб.

По конструкции различают резцы цельные, изготовленные из одной заготовки; составные (с неразъемным соединением его частей); с припаянными пластинами; с механическим креплением пластин (рис.4).

Рис. 4. Типы токарных резцов по конструкции: цельные (а, б) составные с припаянными (в) или с механическим креплением (г) пластинами

Державки резцов обычно изготавливают из конструкционных сталей 40, 45, 50 и 40Х с различным сечением: квадратным, прямоугольным, круглым и др. Резцы с механическим креплением твердосплавных пластин имеют значительные преимущества перед напайными резцами, так как при такой конструкции предотвращается возможность появления трещин в пластиках при напайке, удлиняется срок службы крепежной части резца.

Рис. 5. Многогранные режущие пластины

Многогранные режущие пластины изготовляют с тремя, четырьмя, пятью и шестью гранями (рис.5). Для того чтобы создать положительный угол на передней поверхности пластины, вдоль режущих кромок делают лунки и фаски методом прессования с последующим спеканием.

Рис.6. Вращающийся центр

Рис.7. Самоцентрирующийся трех кулачковый патрон

Универсальность металлорежущего станка расширяется применением принадлежностей и приспособлений. На токарном станке основными из них являются: патроны, центры (рис. 6), люнеты. Применяются и вспомогательные приспособления: сверлильный патрон, переходные втулки, хомутики. Из патронов наибольшее распространение получил самоцентрирующийся трех кулачковый патрон (рис. 7). Его конструкция обеспечивает одновременное перемещение трех кулачков в радиальном направлении, благодаря чему заготовка устанавливается по оси шпинделя.

Рис. 8. Планшайба

При несимметричном сечении заготовок, когда правильное ее закрепление в трех кулачковом патроне невозможно, применяют четырех кулачковый патрон с раздельным зажимом кулачков или планшайбу (рис. 8).

При обработке в центрах, для придания вращения заготовке, применяют поводковые патроны (рис.9). При наружной обработке длинномерных заготовок малого диаметра с целью предотвращения прогиба используют неподвижный (рис.10, а) или подвижный (рис.10, б) люнеты.

Рис. 9. Обработка в центрах: 1 -- поводковый патрон, 2 -- передний центр, 3 -- хомутик, 4 -- задний патрон, 5 -- пиноль задней бабки

Конические поверхности на токарном станке обрабатывают следующим способами: широким, токарным резцом, поворотом верхних салазок, смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении и с помощью копирной или конусной линейки.

Рис. 10. Обработка длиномерных заготовок с использованием неподвижного (а) и подвижного (б) люнетов

Широким резцом (рис.11, а) обтачивают обычно короткие конические поверхности с длиной в 25- 30 мм.

При обработке конических поверхностей поворотом верхнего суппорта (рис.11, б) его устанавливают под углом, равным половине угла при вершине обрабатываемого конуса. Обработка ведется при ручной подаче.

Рис.11. Способы обтачивания конусов: а -- широким резцом, б- поворотом верхнего суппорта, в -смещением корпуса задней бабки; г __ с помощью конусной линейки, 1- поворотная линейка, 2- ползушка, 3 -- неподвижная линейка, 4 -- винт, 5 -- шкала, 6- тяга 7 -- кронштейн, 8 -салазки, 9 -корпус где D u d -- диаметры обрабатываемых конических поверхностей, мм; l -- высота конуса, мм.

Смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении (рис.11, в) обтачивает длинные конические поверхности с небольшим углом конуса при вершине (до 12°). При этом смещение заднего центра в поперечном направлении определяется из выражения

где L -- общая длина обрабатываемой заготовки, мм.

Способ обработки конических поверхностей с помощью конусной линейки (рис.11, г), прикрепляемой к станине станка, позволяет получать коническую поверхность с углом при вершине до 40°. Обработка ведется с включением механической подачи.

В зависимости от формы и размеров заготовок применяют различные способы их закрепления. При отношении длины заготовки к диаметру L/D < 4 заготовку закрепляют в патроне. При 4<L/D<10 заготовку устанавливают в центрах, а при L/D>10 используют люнеты.

Рис.12. Обработка в центрах: 1 -поводковый патрон, 2 -- хомутик, 3 - гайка, 4 -стержень, 5 -гайка, 6 - вращающийся центр, 7 - втулка, 8 - передний центр

Распространенным способом является обработка в центрах (рис. 12), так как она позволяет переставлять деталь со станка на станок без последующей выверки. При этом в торцах обрабатываемой детали предварительно засверливают центровые отверстия. Форма и размеры центровых отверстий (рис.12) стандартизованы. При установке на станке в эти отверстия входят острия центров передней и задней бабок станка. Для передачи вращения от шпинделя передней бабки к обрабатываемой детали применяют поводковый патрон 1 (рис.12), устанавливаемый на шпинделе, и хомутик 2, закрепленный на заготовке.

Рис. 13. Центровые отверстия (а) и инструмент (б) -- цилиндрическое сверло, (в) -- зенковка, (г,д) -- комбинированые сверла

Центры устанавливаются в шпинделе станка и пиноли задней бабки. Центр, установленный в шпинделе, вращается вместе с заготовкой. Простой центр (рис.13, а), установленный в пиноли задней бабки, не вращается, поэтому изнашивается сам и изнашивает центровое отверстие заготовки. Для предотвращения износа применяют вращающийся центр иногда используют: срезанный центр при подрезке торца; обратный центр (рис. 13, б) при обтачивании заготовок небольшого диаметра (до 5 мм).

Рис.14. Токарные центры: а -- простой центр (1 -- конус, 2 -- шейка, 3 -- конус, 4 -- хвостовик); б -- обратный центр

2. Правила эксплуатации токарных станков. Типовые отказы и методы их устранения

Основными факторами, определяющими эксплуатацию токарных станков являются: вращающиеся станочные приспособления (патроны) и заготовки, а также образующаяся в процессе резания стружка. При работе с высокими скоростями резания особое внимание должно быть уделено правильному и надежному закреплению заготовок. Отказы при точении и способы их устранения. Точность при чистовых видах точения может достигать 7-8-го квалитета, а шероховатость обработанной поверхности -- 1,6-3,2 мкм. Разрезание заготовок на токарных станках выполняют отрезными резцами, которые по конструктивному исполнению могут быть прямыми и обратными. Прямые отрезные резцы имеют длинную и узкую головку для прорезания заготовки до центра с наименьшим расходом материала в стружку. Однако, они обладают недостаточной прочностью и жесткостью, что следует учитывать при их исполнении. Поэтому место реза должно быть как можно ближе к кулачкам патрона, на расстоянии не более одного диаметра заготовки. Отрезной резец устанавливают строго на уровне линии центров станка и перпендикулярно к оси заготовки.

При разрезании заготовок больших диаметров возможна поломка резца в конце прохода в результате того, что тонкая перемычка под действием сил тяжести и резания прогибается и отрезной резец защемляется в прорези. В этом случае необходимо, не доходя до центра примерно 1,5-2,0 мм, вывести резец из прорези, выключить вращение шпинделя и отпилить отрезаемую часть вручную. Запрещается поддерживать руками в процессе резания отрезаемую часть заготовки. Выход стружки из узкой и глубокой прорези сильно затруднен. В этом случае разрезание следует выполнять поочередным расширением прорези.

Перед сверлением, зенкерованием или развертываньем токарный станок следует тщательно выверить на соосность центров.

Важными условиями операции сверления являются; прочное закрепление заготовки, перпендикулярность ее торца оси вращения, отсутствие на торце выпуклостей, задание первоначального направления сверлу. Для этого заготовку в станочном приспособлении устанавливают с возможно наименьшим вылетом, а торец перед сверлением гладко подрезают. Для задания первоначального направления сверлу в центре торца делают углубление центровочным сверлом или коротким жестким сверлом; глубина сверления приблизительно должна быть равной диаметру получаемого отверстия.

Сверление отверстий большого диаметра с ручной подачей затруднено из-за необходимости приложения со стороны токаря больших усилий. Поэтому отверстия диаметром свыше 20 мм следует обрабатывать последовательно двумя сверлами. Диаметр первого сверла выбирают примерно равным половине диаметра получаемого отверстия. Благодаря этому перемычка второго сверла не участвует в резании и, соответственно, усилие подачи значительно снижается.

Опиливание применяют для зачистки поверхностей, удаления заусенцев, снятия небольших фасок и т.п. Его выполняют напильниками разнообразной формы и с различной насечкой. Применять можно только напильники с целой и плотно насаженной ручкой. Так как опиливание производят вручную, то для предотвращения травмирования, токарь должен стоять примерно под углом 45° к оси центров станка с разворотом вправо. Ручку напильника следует зажимать в левой руке, а противоположный его конец удерживать пальцами правой.

Полирование применяют для снижения шероховатости обработанных поверхностей. Его осуществляют шлифовальными шкурками различной зернистости. Во время полирования шкурку удерживают пальцами либо правой руки, либо обеих рук. В последнем случае токарь должен располагаться у станка так же, как и при опиливании, то есть передний конец шкурки удерживать левой рукой, а противоположный -- правой.

Удерживать шкурку на детали путем охвата ее рукой нельзя, так как она может намотаться на деталь и защемить пальцы руки.

Обычно в суппорте токарного станка закрепляют одновременно несколько резцов, поэтому при опиливании и полировании следует остерегаться порезов рук острыми кромками резцов, а также при повороте резцовой головки, осуществлении измерений.

3. Виды токарных станков.\

Станки токарной группы составляют значительную часть станочного парка. На этих станках обрабатываются детали типа тел вращения и выполняются рассмотренные ранее виды обработки. В токарную группу входят девять типов станков, различающихся по назначению, компоновке, степени автоматизации и другим признакам. Станки отечественного производства имеют цифровое обозначение моделей. Первая цифра в обозначении показывает, к какой группе относится станок: токарной, фрезерной, сверлильной и т.д. Вторая цифра указывает на тип станка в группе. Две последние цифры условно определяют важнейшие технические параметры станка. Все станки, обозначение которых начинается с «1» -- токарные. В свою очередь, токарные станки делятся на 9 типов. Тип станка определяется следующими цифрами: 1 -- одношпиндельные автоматы и полуавтоматы; 2 -- многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; 3 -- револьверные станки; 4 -- сверлильно-отрезные; 5 -- карусельные; 6 -- токарно-винторезные и лобовые; 7 -- многорезцовые; 8 -- специализированные для фасонных изделий; 9 -- разные токарные.

Две последние цифры обозначают: для токарно-винторезных станков -- высоту центров над станиной; для револьверных -- наибольший диаметр обрабатываемого прутка; для карусельных -- наибольший диаметр планшайбы и т.д. Буква после первой (или второй) цифры указывает на усовершенствование станка по сравнению с первой моделью. Буква в конце марки означает, что в модель станка внесены некоторые изменения, например, повышена точность (П), станок с числовым программным управлением 0 и т.д. Пример расшифровки марки токарно-винторезного станка 16К20: 1 -- станок относится к токарной группе; 6 -- токарно-винторезный; К -- в конструкцию станка внесены некоторые изменения; 20 -- высота центров над станиной 200 мм. Серийный выпуск токарных станков впервые был осуществлен на московском заводе «Красный пролетарий».

Все металлорежущие станки классифицируются: по степени универсальности:

* универсальные, позволяющие выполнять любой вид обработки, характерный для станков данной группы, например токарно-винторезные станки;

* специализированные, предназначенные для обработки деталей, схожих по конфигурации и размерам;

* специальные, предназначенные для обработки одинаковых деталей или выполнения только одной операции; по точности:

* нормальной точности (Н);

* повышенной точности (П);

* высокой точности (В);

* особо высокой точности (А);

* особо точные (С); по массе:

* легкие -- до 1 т;

* средние -- до 10 т;

* крупные -- до 15 т;

* тяжелые -- до 100 т;

* особо тяжелые -- свыше 100 т.

4. Токарно-винторезный станок 16К20

Токарно-винторезный станок 16К20 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: обтачивания и растачивания цилиндрических и конических поверхностей, нарезания наружных и внутренних метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб, а также сверления, зенкерования, развертывания и т.п. Отклонение от цилиндричности 7 мкм, конусности 20 мкм на длине 300 мм, отклонение от прямолинейности торцевой поверхности на диаметре 300 мм - 16 мкм. Однако бывают станки 16К20 без ходового винта. На таких станках можно выполнять все виды токарных работ, кроме нарезания резьбы резцом.

Станки оснащены механическим фрикционом, приводом быстрых перемещений суппорта, задняя бабка имеет аэростатическую разгрузку, направляющие станины закалены HRCэ 49...57.

Техническими параметрами, по которым классифицируют токарно-винторезные станки, являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) или высота Центров над станиной (равная 0,5 D), наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка. Ряд наибольших диаметров обработки для токарно-винторезных станков имеет вид: D = 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 и далее до 4000 мм. Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка. Выпускаемые станки при одном и том же значении D могут иметь различные значения L. По массе токарные станки делятся на легкие - до 500 кг (D = 100 - 200 мм), средние - до 4 т (D = 250 - 500 мм), крупные - до 15 т (D = 630 - 1250 мм) и тяжелые - до 400 т (D = 1600 - 4000 мм). Легкие токарные станки применяются в инструментальном производстве, приборостроении, часовой промышленности, в экспериментальных и опытных цехах предприятий. Эти станки выпускаются как с механической подачей, так и без нее.

Технические характеристики станка 16К20 это основной показатель пригодности станка к выполнению определенных работ. Для токарно-винторезных станков основными характеристиками является:

· наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали)

· наибольшая растояние между центрами РМЦ

· наибольшая длинна обрабатываемой детали

· число оборотов шпинделя в минуту

Ниже приводится таблица с техническими характеристиками токарно-винторезного станка 16К20. Более подробно технические характеристики токарно-винторезного станка можно посмотреть в паспорте станка 16К20.

токарный резание деталь обработка

Таблица 1

Руководство по эксплуатации "Паспорт токарно-винторезного станка 16К20" содержит сведения необходимые как обслуживающему персоналу этого станка, так и работнику непосредственно связанному работой на этом станке. Это руководство представляет из себя электронную версию в PDF формате, оригинального бумажного варианта. В этой документации содержится Паспорт и Руководство (инструкция) по эксплуатации универсального токарно-винторезного станка 16К20.

Заключение

По итогам проведённого исследования необходимо отметить, что цели и задачи, поставленные нами в начале исследования, выполнены.

Обработка на металлорежущих станках является наиболее распространенным методом формообразования поверхности твердых тел с высокой точностью размеров и низкой шероховатостью. Например, в общей трудоемкости радиотехнических изделий бортового оборудования 20-35% составляет трудоемкость механической обработки. В настоящее время проводится политика замены предварительных операций обработки резанием на более высокопроизводительные методы (обработка давлением, точное литье и др.), чтобы на металлорежущих станках проводить только заключительные операции по изготовлению деталей РЭС с целью дальнейшего снижения затрат труда и материалов на производство РЭС.

На токарных станках производится обработка наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных поверхностей, торцевых плоскостей; нарезка резьбы внутренней и наружной резцами, метчиками и плашками; обрабатываются отверстия сверлами, зенкерами, развертками; накатывается рельеф и мелкомодульные зубчатые колеса и другое.

Таким образом, токарная обработка является одним из самых универсальных видов обработки. Этим методом можно получать детали любой формы при любых требованиях к чистоте и точности обрабатываемых поверхностей. Однако универсальность токарной обработки (универсальные методы, универсальное оборудование) способствует увеличению стоимости изготовления, т.к. многие операции требуют ручного труда высокой квалификации.

Размещено на Allbest.ru