(0 Голосов)

Токарная обработка металла на современном оборудовании

Токарная обработка металла – это один из видов обработки резанием. Она осуществляется на токарном станке с ручным или автоматическим управлением. При токарной обработке в отличие от фрезерования во вращение приводится не режущий инструмент (фреза), а металлическая заготовка или полуфабрикат; при этом движение резания совершается за счет этого вращения. В процессе обработки неподвижно зажатый режущий инструмент (токарный резец) посредством суппорта приводится в движение вдоль обтачиваемой заготовки для снятия с неё стружки. Резец совершает 2 вида движений: движение подачи на врезание (движение поперечной подачи) и движение продольной подачи.

В классификации технологий изготовления согласно стандарту DIN 8580 токарная обработка отнесена к методам разделения материала.

Классической токарной обработке подвергаются главным образом вращательно-симметричные (круглые в поперечном сечении) детали. Однако современная технология токарного станка с компьютерным ЧПУ позволяет изготавливать даже заготовки, которые раньше производились только с помощью фрезерного станка.

Для изготовления же мелких и микроскопических деталей, например, в часовой, медицинской и микротехнической промышленности, применяется прецизионная токарная обработка.

Осью отсчета при токарной обработке является ось вращения главного шпинделя токарного станка, вокруг которой вращаются заготовка и зажимной патрон. Эта ось обычно называется осью Z. Она направлена от зажимного патрона к задней бабке станка. Перпендикулярно оси Z проходит ось X. При этом высота токарного резца над плоскостью XZ жестко выставляется во время наладки станка. Чаще всего режущая кромка резца располагается точно в плоскости XZ.

Показания измерительной шкалы оси X и возможных систем измерения перемещений в 2 раза превышают фактическую длину хода резца. Т.е. при перемещении резца на 1 мм на шкале будет показано 2 мм, так как его движение влияет на радиус вращающейся заготовки (изменяет его на 1 мм), поэтому её диаметр изменится на 2 мм.

В токарных станках с компьютерным управлением чаще всего дополнительно измеряется и выводится на дисплей третья координата, угол главного шпинделя, которая при наличии соответствующих возможностей аппаратного и программного обеспечения может регулироваться.

К параметрам резания, которые могут регулироваться при токарной обработке, относятся скорость резания, продольная подача и глубина резания. Путем оптимизации этих параметров достигаются:

- оптимальная стойкость резца,

- улучшенное стружкообразование,

- необходимое качество поверхности обрабатываемой детали,

- максимально возможный объем срезаемой стружки,

- небольшое усилие резания,

- скорость резания и частота вращения шпинделя.

При этом скорость резания зависит от материала заготовки, а также от применяемого токарного резца и вида токарной обработки. Ориентировочные значения скорости резания указываются в специальных табличных справочниках. Частота вращения шпинделя зависит от скорости резания и диаметра обточки.

Продольная подача резца измеряется в миллиметрах на 1 оборот шпинделя. При черновой обточке следует из экономических соображений устанавливать максимально большую продольную подачу. Её величина ограничивается мощностью токарного станка, допустимой нагрузкой на режущую кромку резца и прочностью заготовки (в связи с опасностью её загибания). При чистовой обточке чаще всего устанавливается малая продольная подача для получения более высокого качества поверхности детали.

Глубина резания при цилиндрической обточке зависит от величины подачи резца на врезание, а при поперечной прорезке – от ширины режущей кромки резца. При черновой обточке следует устанавливать максимально возможную глубину резания. При чистовой обточке она должна соответствовать величине припуска.

Технологию токарной обработки металлов можно разбить на отдельные виды по разным признакам:

1) В зависимости от расположения обрабатываемого места на заготовке различают наружную обточку и растачивание. При наружной обточке обрабатываются наружные поверхности заготовки, а при растачивании – внутренние поверхности какого либо отверстия.

2) В зависимости от направления подачи резца различают продольную обточку и поперечную обточку (торцевание). При продольной обточке резец движется вдоль оси вращения (т.е. оси Z), а при поперечной обточке – перпендикулярно к ней, т.е. вдоль оси X. Эти 2 движения являются основными при токарной обработке. Более сложные формы обрабатываемой заготовки достигаются путем совмещения этих движений. Когда резец движется прямолинейно под некоторым углом к оси Z, заготовка приобретает коническую форму. При профильной обточке резец может двигаться по траекториям любой кривизны и тем самым создавать самые разнообразные вращательно-симметричные формы.

3) В зависимости от геометрии полученной заготовки различают следующие виды токарной обработки:

а) цилиндрическую обточку, при которой образуется наружная боковая поверхность цилиндра;

б) поперечную обточку, при которой создается поверхность основания цилиндра, то есть плоскость;

в) конусную обточку, при которой формируется наружная боковая поверхность конуса;

г) винтовое точение, при котором образуются поверхности вдоль винтовой линии;

д) фасонную обточку, при которой форма резца передается заготовке, например, при скруглении углов с помощью резца с режущей кромкой в форме четверти окружности;

е) профильную обточку, при которой создается вращательно-симметричная поверхность любого профиля за счет соответствующей траектории движения резца.

Профильную обточку можно дальше разделить на:

i) свободную профильную обточку, при которой токарный резец накладывается на опору и ведется вручную, либо осуществляется ручное управление одновременно двумя маховиками (для осей Z и X). Для этого необходимы определенные практические навыки, а кроме того при этом виде токарной обработки не обеспечивается стабильная точность размеров заготовок.

ii) обточку по шаблону (копиру), при которой осуществляется электронное или механическое ощупывание формы образца и её перенос на траекторию резца и тем самым – на обрабатываемую заготовку.

iii) профильную обточку с использованием токарных станков с ЧПУ, при которой траекторией резца управляет компьютерная программа.

ж) нецилиндрическую обточку, при которой создаются поверхности, не являющиеся вращательно-симметричными, например, поверхности шестигранной головки болта.

з) затыловывание резцом, при котором образуются задние поверхности режущего инструмента, например, поверхности на заготовке для фрезы.

4) В зависимости от качества обрабатываемой поверхности различают: а) черновую и б) чистовую токарную обработку.

При черновой токарной обработке с заготовки снимается значительно больший объем стружки, чем при чистовой. При этом заготовка лишь приблизительно доводится до требуемого размера. При чистовой токарной обработке обеспечивается высокое качество поверхности.

5) Кроме того, токарную обработку металлов можно разделить на следующие виды:

а) обточку, при которой токарный резец движется вдоль поверхности заготовки,

б) отрезку резцом, при которой производится непосредственное врезание в обрабатываемую заготовку, в результате чего она отделяется от остальной части болванки.

в) обточку фасонным прорезным резцом, с помощью которой, например, создаются канавки под стопорные кольца.

6) По способу нарезания резьбы на токарном станке (за один или несколько проходов) различают: а) нарезание резьбы резцом и б) резьбовой гребенкой.

При этих двух видах токарной обработки резец выполняет продольную обточку. Однако при этом его продольная подача соответствует шагу резьбы, благодаря чему резец или же резьбовая гребенка оставляет след на желаемой винтовой линии.

а) При нарезании резьбы резцом применяется фасонный резец. Его профиль соответствует форме желаемой резьбы, например, профиль с углом 60° для метрической резьбы и с углом 55° – для трубной резьбы. При этом особенно при нарезании крупной резьбы резец несколько раз проходит по одному и тому же следу, каждый раз заглубляясь чуть дальше, так как силы резания оказываются слишком высокими для нарезания резьбы за один проход.

б) Резьбовая гребенка имеет несколько режущих кромок, расположенных друг за другом. При этом каждая режущая кромка имеет профиль резьбы, а расстояние между кромками соответствует шагу резьбы. Эти кромки смещены относительно друг друга по высоте, так что каждая следующая кромка проходит по следу предшествующей чуть глубже.

Нарезание резьбы резцом является более гибким по сравнению с нарезанием резьбы резьбовой гребенкой, так как с помощью одного и того же резца можно изготавливать резьбу с разным шагом. Зато резьбовая гребенка нарезает резьбу всего за один проход, тем самым значительно сокращая время обработки.

Метод нарезания резьбы резцом также позволяет изготавливать коническую резьбу. При этом, чтобы резец перемещался за один оборот шпинделя токарного станка точно на шаг резьбы, движение его продольной подачи либо механически привязывается к приводу шпинделя, либо электронно синхронизируется с вращением шпинделя.

 

 

Обновлено (18.03.2013 14:16)