Токарная обработка металла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Тема: Токарная обработка металла

ВВЕДЕНИЕ

Токарная обработка -- один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.

На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки, кольца, муфты, гайки и т.д.

Основными видами работ, выполняемых на токарных станках, являются: обработка цилиндрических, конических, фасонных, торцовых поверхностей, уступов; вытачивание канавок; отрезание частей заготовки; обработка отверстий сверлением, растачиванием, зенкерованием, развертыванием; нарезание резьбы; накатывание (рис. 1).

Инструменты, применяемые для выполнения этих процессов, называются режущими. При работе на токарных станках используются различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки и др.

Процесс резания подобен процессу расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов -- клину (рис. 2).

При действии усилия на резец его режущая кромка врезается в заготовку, а передняя поверхность, непрерывно сжимая лежащий впереди слой металла и преодолевая силы сцепления его частиц, отделяет их от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском.

Все способы обработки металлов, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, определяются понятием резание металла. Для успешной работы необходимо, чтобы процесс резания протекал непрерывно и быстро. Форма обрабатываемой детали обеспечивается, с одной стороны, относительным движением заготовки и инструмента, с другой, -- геометрией инструмента.

Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения -- вращения заготовки и поступательного движения резца, называемого движением подачи, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.

Рис. 1 Основные виды токарных работ: а - обработка наружных цилиндрических поверхностей; б - обработка наружных конических поверхностей; в - обработка торцов и уступов; г -- вытачивание канавок, отрезка заготовки; д - обработка внутренних цилиндрических и конических поверхностей; е - сверление, зенкерование и развертывание отверстий; ж - нарезание наружной резьбы; з - нарезание внутренней 'резьбы; и -- обработка фасонных поверхностей; к - накатывание рифлений; 1 проходной прямой резец; 2 - проходной упорный резец 3 - проходной отогнутый резец; 4 - отрезной резец; 5 - канавочный резец; б - расточной резец; 7 - сверло; 8 - зенкер; 9 - развертка; 10 -- резьбовой резец; 11 - метчик; 12 - фасонный резец; 13 - накатка (стрелками показаны направления перемещения инструмента вращения заготовки)

Рис. 2 Схемы работы клина (а) и резца (6): 1 -- стружка; 2 -- резец; 3 -- заготовка; 4 -- снимаемый слой металла; Р сила, действующая на резей и клин при работе; (5 -- угол заострения.)

Вращение заготовки называется главным движением, так как оно выполняется с большей скоростью. На обрабатываемой заготовке выделяются следующие поверхности; обрабатываемая, обработанная и поверхность резания. При срезании припуска образуется элемент, называемый стружкой.

Выделяются следующие виды стружки

1. элементная стружка (стружка скалывания) образуется при обработке твердых и маловязких материалов с низкой скоростью резания (например, при обработке твердых сталей). Отдельные элементы такой стружки слабо связаны между собой или совсем не связаны;

2. ступенчатая стружка образуется при обработке стали средней твердости, алюминия и его сплавов со средней скоростью резания. Она представляет собой ленту -- гладкую со стороны резца и зазубренную с внутренней стороны;

3. слитая стружка образуется при обработке мягкой стали» меди, свинца, олова и некоторых пластмасс при высокой скорости резания. Эта стружка имеет вид спирали или длинной (часто путаной) ленты;

4. стружка надлома образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

Рис. 4 Токарные станки а -- токарно-винторезный, б -- токарно-револьверный, в -- лоботокарный, г -- токарно-карусельный

токарный винторезный обработка

Токарная обработка выполняется на токарных станках разных типов, различающихся по назначению, компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

К станкам токарной группы относятся: токарно-винторезные, токарно-револьверные, лоботокарные, токарно-карусельные (рис. 4), токарные автоматы и полуавтоматы, токарные станки с программным управлением.

1. ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ СТАНОК

1.1 Устройство и классификация

Рисунок 1 Сборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезного станка: 1 - передняя бабка, 2 - суппорт, 3 - задняя бабка, 4 - станина, 5 и 9 - тумбы, 6 - фартук, 7 - ходовой винт, 8 - ходовой валик, 10 - коробка подач, 11 - гитары сменных шестерен, 12 - электро-пусковая аппаратура, 13 - коробка скоростей, 14 - шпиндель

Токарно-винторезные станки предназначены для обработки, включая нарезание резьбы, единичных деталей и малых групп деталей. Однако бывают станки без ходового винта. На таких станках можно выполнять все виды токарных работ, кроме нарезания резьбы резцом.

Техническими параметрами, по которым классифицируют токарно-винторезные станки, являются наибольший диаметр наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка. Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка.

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.

На средних станках производится 70 - 80% общего объема токарных работ. Эти станки предназначены для чистовой и получистовой обработки, а также для нарезания резьб разных типов и характеризуются высокой жесткостью, достаточной мощностью и широким диапазоном частот вращения шпинделя и подач инструмента, что позволяет обрабатывать детали на экономичных режимах с применением современных прогрессивных инструментов из твердых сплавов и сверхтвердых материалов. Средние станки оснащаются различными приспособлениями, расширяющими их технологические возможности, облегчающими труд рабочего и позволяющими повысить качество обработки, и имеют достаточно высокий уровень автоматизации.

Крупные и тяжелые токарные станки применяются в основном в тяжелом и энергетическом машиностроении, а также в других отраслях для обработки валков прокатных станов, железнодорожных колесных пар, роторов турбин и др. Все сборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезных станков имеют одинаковое название, назначение и расположение. Смотри рисунок вверху. Типичный токарно-винторезный станок 16К20 завода "Красный пролетарий" показан на рисунке внизу.

1.2 Токарно-винторезный станок модификации 16К20

Рисунок 2 Общий вид и размещение органов управления токарно-винторезного станка мод. 16К20: Рукоятки управления: 2 - сблокированная управление, 3,5,6 - установки подачи или шага нарезаемой резьбы, 7, 12 - управления частотой вращения шпинделя, 10 - установки нормального и увеличенного шага резьбы и для нарезания многозаходных резьб, 11 - изменения направления нареза-ния резьбы (лево- или правозаходной), 17 - перемещения верхних салазок, 18 - фиксации пиноли, 20 - фиксации задней бабки, 21 - штурвал перемещения пиноли, 23 - включения ускоренных перемещений суппорта, 24 - включения и выключения гайки ходового винта, 25 - управления изменением направления вращения шпинделя и его остановкой, 26 - включения и выключения подачи, 28 - поперечного перемещения салазок, 29 - включения продольной автоматической подачи, 27 - кнопка включения и выключения главного электродвигателя, 31 - продольного перемещения салазок; Узлы станка: 1 - станина, 4 - коробка подач, 8 - кожух ременной передачи главного привода, 9 - передняя бабка с главным приводом, 13 - электрошкаф, 14 - экран, 15 - защитный щиток, 16 - верхние салазки, 19 - задняя бабка, 22 - суппорт продольного перемещения, 30 - фартук, 32 - ходовой винт, 33 - направляющие станины.

1.3 Главный привод. Механизм подач. Коробка подач

Главный привод станка. В передней бабке размещены коробка скоростей и шпиндель, которые приводят во вращение обрабатываемую деталь при выбранных глубине резания и подаче. На рисунке 3 показано устройство коробки скоростей, которая работает следующим образом. Заготовка зажимается в кулачковом патроне, который крепится к фланцу шпинделя 13. Вращение от электродвигателя 1 через ременную передачу 2 и муфту включения 3 передается на вал 5.

Рисунок 3 Устройство коробки скоростей

Блок из трех шестерен 7, 8 и 9, расположенный на валу 5, с помощью реечной передачи связан с рукояткой 17. Этой рукояткой блок шестерен вводится в зацепление с зубчатым колесом 4 (или 10, или 11), жестко закрепленным на валу 6. Колеса 4 и 12 сопряжены соответственно с колесами 15 и 16, которые передают крутящий момент шпинделю через зубчатую муфту 14, соединенную с рукояткой 18. Если муфта передвинута вправо, то шпиндель получает вращение через зубчатое колесо 16, а если влево - через зубчатое колесо 15. Таким образом коробка скоростей обеспечивает шесть ступеней частоты вращения шпинделя.

Механизм подач. Связь шпинделя и суппорта станка для обеспечения оптимального режима резания осуществляется с помощью механизма подач, состоящего из реверсирующего устройства (трензеля) и гитары, которые осуществляют изменение направления и скорости перемещения суппорта.

Привод этого механизма осуществляется от коробки скоростей через трензель (смотри рисунок слева), который состоит из четырех зубчатых колес а, б, в, г, связанных с рукояткой 19, переключением которой осуществляется реверс (т. е. изменение направления вращения) вала 20 (приводного вала суппорта). Позиции а, б, в, г, 19 и 20 (см. рисунки). При крайнем нижнем положении рукоятки 19 (положение А) зубчатые колеса а, б, в, г соединены последовательно и направление вращения вала 20 совпадает с направлением вращения шпинделя. При верхнем положении рукоятки 19 (положение В) соединены только зубчатые колеса а, в, г и направление вращения вала 20 изменяется на противоположное. В среднем положении рукоятки 19 (положение Б) зубчатые колеса б и в не соединяются с зубчатым колесом а и вал 20 не вращается.

С помощью гитары (смотри рисунок слева) устанавливают (настраивают) зубчатые колеса с определенным передаточным отношением, обеспечивающим необходимое перемещение суппорта на один оборот шпинделя. Расстояние L между валами 1 и 2 является постоянным. На валу 2 свободно установлен приклон 3 гитары, закрепленный болтом 4. Ось 5 промежуточных колес вис можно перемещать по радиальному пазу, тем самым изменяя расстояние А между центрами колес c и d. Дуговой паз приклона 3 позволяет регулировать размер В.

Коробка подач. Назначение коробки подач - изменять скорости вращения ходового винта и ходового вала, чем достигается перемещение суппорта с выбранной скоростью в продольном и поперечном направлениях. Вал 14 в подшипниках 15 (смотри рисунок слева) коробки подач получает вращение от зубчатых колес гитары; вместе с ним вращается и имеет возможность перемещаться вдоль него зубчатое колесо П с рычагом 10. На одном конце рычага 10 вращается (на оси) зубчатое колесо 12, сопряженное с зубчатым колесом 11, а на другом - рукоятка 9, с помощью которой рычаг 10 перемещается вдоль вала 14 и может занимать любое из десяти положений (по числу зубчатых колес в механизме 1 Нортона). В каждом из таких положений рычаг 10 поворачивается и удерживается штифтом 9, который входит в соответствующие отверстия на передней стенке 7 коробки подач. При этом зубчатое колесо 12 входит в зацепление с соответствующим зубчатым колесом 13 механизма 1, в результате чего устанавливается выбранное число оборотов вала 2. Вместе с валом 2 вращается зубчатое колесо 3, которое можно перемещать вдоль него рукояткой. При перемещении вправо зубчатое колесо 3 посредством кулачковой муфты 4 соединяется с ходовым винтом 5 и передает ему вращательное движение, а при перемещении влево - входит в зацепление с зубчатым колесом 8 и передает вращательное движение ходовому валу 6.

1.4 Суппорт

Рисунок 5 Суппорт

Суппорт предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе. Он состоит (рисунок 5) из нижних салазок (продольного суппорта) 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим 12 перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт) 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали). На поперечных салазках 3 расположена поворотная плита 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим 5 поворотной плиты 4 перемещаются (с помощью рукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой 4 могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки (детали). Резцедержатель (резцовая головка) 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14.

Устройство поперечного суппорта показано на рисунке 6 внизу. По направляющим продольного суппорта 1 ходовым винтом 12, оснащенным рукояткой 10, перемещаются салазки поперечного суппорта. Ходовой винт 12 закреплен одним концом в продольном суппорте 1, а другим - связан с гайкой (состоящей из двух частей 15 и 13 и клина 14), которая крепится к поперечным салазкам 9. Затягивая винт 16, раздвигают (клином 14) гайки 15 и 13, благодаря чему. выбирается зазор между ходовым винтом 12 и гайкой 15. Величину перемещения поперечного суппорта определяют по лимбу 11. К поперечному суппорту крепится (гайками 7) поворотная плита 8, вместе с которой поворачиваются верхние салазки 6 и резцедержатель 5. На некоторых станках на поперечных салазках 9 устанавливается задний резцедержатель 2 для проточки канавок, отрезки и других работ, которые могут быть выполнены перемещением поперечного суппорта, а также кронштейн 3 с щитком 4, защищающим рабочего от попадания стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

Рисунок 6. Поперечный суппорт

1.5 Резцедержатель, фартук и разъемная гайка

Устройство резцедержателя показано на рисунке слева. В центрирующей расточке верхних салазок 5 установлена коническая оправка 3 с резьбовым концом. На конусе оправки установлена четырехсторонняя резцовая головка 6. При вращении рукоятки 4 головка 2 перемещается вниз по резьбе конической оправки 3 и через шайбу 1 и упорный подшипник обеспечивает жесткую посадку резцовой головки 6 на конической поверхности оправки 3. От поворота при закреплении резцовая головка удерживается шариком, который заклинивается между поверхностями, образованными пазом на основании конической оправки 3 и отверстием в резцовой головке 6. При необходимости сменить позицию инструмента рукоятку 4 поворачивают против часовой стрелки. При этом головка 2 поворачивается и перемещается вверх по резьбе конической оправки 3, снимая усилие затяжки резцовой головки 6 на конусе конической оправки 3. Одновременно головка 2 поворачивает резцовую головку 6 посредством тормозных колодок, фрикционно связанных с поверхностью расточки головки 2 и соединенных с резцовой головкой 6 штифтами 7. При этом шарик, расположенный у основания конической оправки 3, не препятствует повороту резцовой головки, так как он утапливается в отверстие, сжимая пружину. Если в процессе работы рукоятка 4 (в зажатом положении) стала останавливаться в неудобном положении, то, изменяя толщину шайбы 1, можно установить ее в удобное для рабочего положение.

1.6 Задняя бабка

Устройство задней бабки показано на рисунке 7. В корпусе 1 (при вращении винта 5 маховиком 7) перемещается пиноль 4, закрепляемая рукояткой 3. В пиноли устанавливается центр 2 с коническим хвостовиком (или инструмент). Задняя бабка перемещается по направляющим станка вручную или с помощью продольного суппорта. В рабочем неподвижном положении задняя бабка фиксируется рукояткой 6, которая соединена с тягой 8 и рычагом 9. Сила прижима рычага 9 тягой 8 к станине регулируется гайкой 11 и винтом 12. Более жесткое крепление задней бабки производится с помощью гайки 13 и винта 14, который прижимает к станине рычаг 10.

Рисунок 7 Задняя бабка

2. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ТОКАРЯ

Рабочим местом токаря называется участок производственной площади цеха, оснащенный; одним или несколькими станками с комплектом принадлежностей; комплектом технологической оснастки, состоящим из различных приспособлений, режущего, измерительного и вспомогательного инструментов; комплектом технической документации, постоянно находящейся на рабочем месте (инструкции, справочники, вспомогательные таблицы и т.д.); комплектом предметов ухода за станком (масленки, щетки, крючки, совки, обтирочные материалы и т.д.); инструментальными шкафами, подставками, планшетами, стеллажами и т.п.; передвижной и переносной тарой для заготовок и изготовленных деталей; подножными решетками, табуретками или стульями. Комплект технологической оснастки и комплект предметов ухода (за станком и рабочим местом) постоянного пользования устанавливаются в зависимости от характера выполняемых работ, типа станка и типа производства. Наибольшим количеством такой оснастки располагают токари, работающие в условиях единичного и мелкосерийного производств, и значительно меньшим -- токари, работающие в условиях-серийного и крупносерийного производств. Планировка рабочего места, как и его оснащение, зависят от многих факторов, в том числе от типа станка и его габаритных размеров и формы заготовок, типа и организации производства и др.

Рис. 1 Схема размещения оргоснастки на рабочем месте токаря: 1- станок, 2- урна для мусора, 3 -- планшет для чертежей, 4 -- инструментальный шкаф, 5 -- лоток для инструмента, 6 -- решетка, 7 -- тара, 8 -- стеллаж

При обработке заготовок с установкой в центрах, левой рукой планировка рабочего места соответствует схеме, изображенной на рис. 6.

Инструментальный шкаф в этом случае располагается с правой стороны от рабочего, а стеллаж для деталей слева, если токарь устанавливает заготовку и снимает обработанные детали правой рукой, то инструментальный шкаф располагается с левой стороны от рабочего, а стеллаж -- с правой. Перед станком на полу укладывают деревянную решетку. Высоту расположения решеток выбирают в зависимости от роста рабочего.

В верхнем ящике инструментального шкафа хранят чертежи, технологические карты, рабочие наряды, справочники, измерительные инструменты, в среднем -- резцы, сгруппированные по типам и размерам. Ниже последовательно располагают режущие инструменты, переходные втулки, центры, хомутики, подкладки. В самое нижнее отделение укладывают патроны, а также кулачки к ним. Не следует загромождать шкаф излишним запасом инструмента: все необходимое для работы лучше получать в начале смены из кладовой. Перед началом работы все предметы, которые берут правой рукой, располагают справа от рабочего; а предметы, которые берут левой рукой, -- слева; предметы, которыми пользуются чаще (на пример, ключ патрона), кладут ближе к рабочему, чем предметы, которыми пользуются реже {например, ключ резцедержателя). Часто применяемые ключи и подкладки укладывают на лоток, который помещают на передней бабке, станине или на специальной стойке.

Рабочее место важно всегда содержать в чистоте, так как грязь и беспорядок приводят к потере рабочего времени, браку, несчастным случаям, простою и преждевременному износу станка. Пол на рабочем месте должен быть ровным и чистым, не иметь подтеков масла и смазочно-охлаждающей жидкости. Рабочее помещение оборудуется устройствами для удаления загрязненного воздуха и притока свежего.

Температура воздуха в цехе (мастерской) должна быть 15 - 18 градусов С.

Токарь обязан обслуживать свое рабочее место: ежедневно убирать станок и околостаночное пространство, проводить очистку смазочно-охлаждающей жидкости и т.д.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грачев Л.Н. Конструкции и наладка станка с программным управлением и роботизированных комплексов. - М Высшая школа,1986

2. Ермаков Ю.М. Токарно-винторезные станки. М.: Машиностроение, 1990.

3.Камышный Н.И. . Конструкция и наладка токарных автоматов и полуавтоматов. - М: Высшая школа, 1975.

4.Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ - Высшая школа, 1991.

5.Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленные роботы. -М.: Машиностроение,1986.

6.Технология конструкционных материалов. Учебник для ВУЗов М., «Машиностроение», 1977.

Размещено на Allbest.ru