Токарная обработка металла

Режущий инструмент токарного станка

Эффективность, которой отличается работа на токарном станке, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи. Чтобы обработка детали была высококачественной, необходимо организовать следующие условия:

• высокую скорость вращения заготовки, фиксируемой в патроне или планшайбе;
• устойчивость инструмента и достаточную степень его воздействия на деталь;
• максимально возможный слой металла, убираемый за проход инструмента;
• высокую устойчивость всех узлов станка и поддержание их в рабочем состоянии.

Скорость резки выбирается на основе характеристик материала, из которого сделана заготовка, типа и качества применяемого резца. В соответствии с выбранной скоростью резки выбирается частота вращения шпинделя станка, оснащенного токарным патроном или планшайбой.

При помощи различных типов резцов можно выполнять черновые или чистовые виды токарных работ, а на выбор инструмента основное влияние оказывает характер обработки. Изменяя геометрические параметры режущей части инструмента, можно регулировать величину снимаемого слоя металла. Выделяют правые резцы, которые в процессе обработки детали передвигаются от задней бабки к передней, и левые, движущиеся, соответственно, в обратном направлении.

Основные типы токарных резцов

По форме и расположению лезвия резцы классифицируются следующим образом:

• инструменты с оттянутой рабочей частью, ширина которой меньше ширины их крепежной части;
• прямые;
• отогнутые.

Различаются резцы и по цели применения:

• подрезные (обработка поверхностей, перпендикулярных оси вращения);
• проходные (точение плоских торцовых поверхностей);
• канавочные (формирование канавок);
• фасонные (получение детали с определенным профилем);
• расточные (расточка отверстий в заготовке);
• резьбовые (нарезание резьбы любых видов);
• отрезные (отрезание детали заданной длины).

Качество, точность и производительность обработки, выполняемой на токарном станке, зависят не только от правильного выбора инструмента, но и от его геометрических параметров

Именно поэтому на уроках в специальных учебных заведениях, где обучаются будущие специалисты токарного дела, очень большое внимание уделяется именно вопросам геометрии режущего инструмента

Углы токарного резца

Основными геометрическими параметрами любого резца являются углы между его режущими кромками и направлением, в котором осуществляется подача. Такие углы режущего инструмента называют углами в плане. Среди них различают:

• главный угол – φ, измеряемый между главной режущей кромкой инструмента и направлением подачи;
• вспомогательный – φ1, расположенный, соответственно, между вспомогательной кромкой и направлением подачи;
• угол при вершине резца – ε.

Угол при вершине зависит только от того, как заточен инструмент, а вспомогательные углы можно регулировать еще и его установкой. При увеличении главного угла уменьшается угол при вершине, при этом уменьшается и часть режущей кромки, участвующей в обработке, соответственно, стойкость инструмента тоже становится меньше. Чем меньше значение этого угла, тем большая часть режущей кромки участвует как в обработке, так и в отводе тепла от зоны резания. Такие резцы являются более стойкими.

Режимы работы

Важным показателем можно назвать то, какой режим обработки используется. К основным показателям можно отнести:

1. Скорость вращения шпинделя, в котором закрепляют заготовки. Скорость устанавливается исходя из того, какое резание проводится: чистовое или черновое. Скорость чернового резания меньше, чем скорость чистового резания. Это связано с взаимосвязью: чем больше скорость вращения шпинделя, тем меньше подача. В противном случае возникает ситуация, когда резцы деформируются или начинает «гореть» металл. Чрезмерная нагрузка оказывает плохое влияние на состояние станка.
2. Подача выбирается с учетом скорости. При черновой обработке она больше, что ускоряет процесс снятия большей части металла, при чистовой – меньше, что необходимо для достижения необходимой точности.

В зависимости от режима обработки также выбираются резцы. Их виды зависят от формы режущей кромки, головки и стержня.

Точение заготовок из металла путем использования станков токарной группы – наиболее популярный метод обработки, несмотря на появление современного лазерного и другого оборудования. Столь высокая популярность связана с надежность станков и их относительно небольшой стоимость, долгим сроком службы. Некоторые модели из токарно-винторезной группы служат на протяжении нескольких десятилетий при надлежащем уходе и периодическом ремонте.

Как предупредить возникновение брака при токарной обработке металла и устранить последствия ошибок

При токарной обработке металла могут возникать следующие виды брака.

1. Шероховатость полученной поверхности не отвечает требованиям, указанным в чертеже.
2. Обточенная поверхность приобрела овальную форму.
3. Обработанная поверхность получилась конической.
4. В результате токарной обработки была изготовлена деталь с неправильными габаритами.
5. Часть поверхности не была обработана.
6. Рассмотрим вышеперечисленные виды брака в деталях.

Шероховатость полученной поверхности не отвечает требованиям, указанным в чертеже

Это происходит по следующим причинам.

1. Задана слишком большая подача.
2. Из-за износа подшипников шпинделя или неправильного крепления заготовки она сильно дрожит.
3. Между отдельными частями суппорта увеличился зазор.
4. Резец закреплен недостаточно надежно.
5. Инструмент имеет малый радиус закругления.
6. Резец плохо заточен.
7. Материал детали слишком вязкий.
8. Резец имеет неправильные геометрические параметры

Вышеперечисленные виды брака чаще всего устраняют путем снятия тонких слоев металла.

Обточенная поверхность приобрела овальную форму

Заготовка может приобрести овальную форму из-за биения шпинделя по трем причинам.

1. Неравномерная выработка подшипников.
2. Неравномерный износ шеек шпинделя.
3. Попадание мелкой стружки или грязи в коническое отверстие шпинделя.

Эти проблемы решаются при:

1. регулярных поверках станков;
2. своевременных ремонтах оборудования;
3. очистке передних центров и конических отверстий.

Обработанная поверхность получилась конической

Чаще всего это происходит при смещении заднего центра относительно переднего. Причиной данной проблемы чаще всего становится попадание мелкой стружки или грязи в заднее отверстие пиноли. Для устранения этой причины брака нужно:

1. правильно установить задний центр;
2. очистить центр и коническое отверстие пиноли;
3. переместить корпус задней бабки на ее плите (при необходимости).

В результате токарной обработки была изготовлена деталь с неправильными габаритами

Габариты полученной детали чаще всего не соответствуют заданным из-за:

1. неточной установки глубины резания;
2. неправильного измерения при снятии пробной стружки.

Если диаметр детали получился меньше требуемого, то брак не исправить. В кардинально противоположном случае снимают слои металла нужной толщины.

Часть поверхности не была обработана

Этот вид брака обычно возникает по следующим причинам.

1. Неправильные начальные размеры заготовок.
2. Недостаточный припуск на обработку.
3. Плохая правка заготовки.
4. Неправильная ее установка.
5. Плохая выверка.
6. Неточное расположение центровых отверстий.
7. Смещение задних центров.

Обычно такой брак исправить не удается. Чтобы его избежать:

1. следите за расположением отверстий;
2. всегда проверяйте правильность установки задних центров;
3. удостоверяйтесь в том, что заготовка надежно установлена;
4. устанавливайте нужные величины припусков;
5. измеряйте заготовки перед обработкой;
6. тщательно их правьте пред закреплением в станках.

Работа на токарном станке – что это такое, общие сведения

Оборудование токаря оснащено сверлами. Оно имеет два типа движения:

• главное – это вращение элемента;
• подачи – скорость, с которой передвигается резец.

Специалист обязан настроить правильную амплитуду, а также заранее определить параметры, под которые нужно подогнать программу. Эта заданная величина будет непрерывно сниматься с указанного места.

Действий у двух указанных сил несколько, поэтому на станке можно проводить широкий ряд манипуляций с цилиндрическими деталями из металла, превращая их в конус или резьбу.

В момент обработки специалист использует высокоточные измерительные приборы, чтобы не снять лишний слой с поверхности. Это такие приспособления как микрометры, штангенциркули, нутромеры.

Заготовка заблаговременно закрепляется в патроне или планшайбе

Важно плотно прикрутить специальную плашку, иначе во время вращения она может выскочить. Резец (сверло, развертка или иной инструмент для вытачивания) располагается также в определенном разъеме, где плотно крепится

Обработка металла на токарном станке – это операция по снятию верхнего слоя детали заготовки с целью получить конструкцию точных размеров. Такую процедуру используют повсеместно как на крупных заводах, так и в домашнем применении, потому что большинство материалов хорошо подвергается резке, а также не ломается, не оставляет царапин и пр. При снятии стружки можно заметить, что они получаются различные:

• Слитая. Может быть двух подвидов – спиральная или ленточная, в зависимости от упругости вещества. Обычно получается после работы с мягкими сплавами и пластмассой. Это, как правило, неразорванная линия.
• Элементная. Соответственно, остатки выходят из-под агрегата частями, короткими промежутками. Такое поведение характерно для твердых металлов и низкой скорости вращения.
• С надломом, когда обрабатывается заготовка с низкой пластичностью.
• Ступенчатая, то есть монолитная, но с явным неравномерным движением.

Прежде чем начать деятельность, следует выбрать правильный режим. Факторы, определяющие вид работы по токарной обработке металла:

• Скорость вращения. Обычно чем тверже поверхность, тем медленнее ее нужно обрабатывать. Наиболее пластичные сплавы хорошо отдают верхний слой.
• Вид резца. Его подбирают в зависимости от того, какую выемку (канавку, резьбу, отверстие) или срез нужно сделать. Также плотность развертки зависит от того, с каким материалом она столкнется.
• Подача, то есть как быстро будет двигаться инструмент вдоль заголовки. От этого зависит, насколько гладкой или шероховатой будет внешняя часть.

Преимущества

Множество достоинств делают этот вид обточки деталей наиболее востребованным в настоящий момент:

• При правильных расчетах и хорошем уровне мастерства можно производить не только классические цилиндрические формы, но и трудные в изготовлении сферы, шары, пирамиды.
• Даже самые прочные соединения, например, чугун или титан поддаются воздействию сверла также хорошо, как и легкие и плавкие – алюминий, бронза.
• Главное движение очень быстрое, поэтому и работа получается выполненная за короткий срок.
• Отходы – это стружка, которую можно переплавить и использовать вторично на заготовки или сдать в пункт приема металлолома.

Но есть моменты, которые хоть и нельзя назвать недостатками, но можно – особенностями:

• Для деятельности за станком нужно образование токаря или годами отточенный навык, потому что это труд с повышенной опасностью, где необходимо точно следить за оборудованием.
• Процесс очень шумный, в цехе, где есть несколько установок и рабочих мест, обязательно использование беруш или специальных технологических наушников.
• Автомат очень дорогостоящий, как и расходники к нему, поэтому он редко покупается для личного пользования. Зато для серийного производства он незаменим и прослужит долгие годы.

Технологические аспекты процесса

Суть процедуры в последовательном снятии верхнего слоя с вращающейся заготовки посредством резцов и прочих инструментов. При этом образуется стружка, которая может быть более или менее крупной в зависимости от материала и скорости подачи, а также обладать различным оттенком – изменение цвета происходит в связи с нагревом из-за трения и окислением.

Оператор закрепляет изделие с двух сторон в шпиндели. Один из них имеет свободное вращение, то есть фактически только отвечает за надежную фиксацию, в то время как второй – ведущий. Через него передается движение, а также происходит регулирование скорости.

Когда заготовка закреплена, начинается процесс резания на токарных станках. Сперва требуется правильно выбрать скоростной режим. На профессиональном оборудовании мощность достаточно высокая, но нельзя всегда работать на максимуме. Например, если вал очень длинный, то его вибрации и погрешности с увеличением скорости будут только возрастать, что приведет к неточностям. Вторая причина выбирать режим – это тип обработки, а именно, обдирочная, черновая, получистовая, чистовая или тонкая. В идеале, одна деталь должна проходить все эти стадии с изменением выбора подачи, а также с различными режущими инструментами для токарных станков и работ по металлу.

Когда выбраны основные показатели, можно переходить к установке резца. Он может быть изготовлен из разного типа сплава, но он обязан быть:

• более прочным, чем материал заготовки, и менее хрупким;
• всегда хорошо заточенным.

Для разных задач используются особенные режущие кромки. Они устанавливаются в суппорт, который имеет надежные фиксаторы, а также регулируемый угол поворота, наклона, то есть все параметры для максимально точной металлообработки.

Теперь можно приступить к включению установки. Вся операция заключается в правильно выбранных двух движениях:

• подача инструмента;
• вращение вала.

Первое передвижение делает суппорт. Он перемещается по горизонтали и вертикали, а также при наличии полозьев может двигаться диагонально – для обточки конусов. Так осуществляются такие операции на токарном станке, как точение и сверление. Однако для последнего типа задач инструмент (сверло) должен обладать возможностью вращаться, а сама заготовка будет статична. Передвижение данной части обуславливается либо автоматикой, либо ручками и колесами. Сначала оператор устанавливает ее на начальную точку, проверяет глубину, а затем включает аппарат и только корректирует положение резца. Скорость суппорта тоже настраивается в зависимости от типа и материала, и задач.

Второе движение – вращательное. Его производит заготовка. Движок, которые отвечает за подачу, находится в передней балке, а всего их две. Посредством ремней сила передается на шпиндель. Вращение имеет направление и скорость, но больше никаких параметров задать нельзя. Главное для токаря, чтобы были минимальные вибрации и погрешности, иначе будут происходить удары по инструменту.

Так как работает станок в основном на высоких оборотах, то сущность токарной обработки заключается в быстром снятии верхнего слоя.

Задачи, которые решаются таким образом:

• Достижение заданных размеров высокой точности.
• Сверление отверстий, их разверстка и зенкерование, нарезание резьбы внутренней и внешней.
• Нужная шероховатость поверхности – в зависимости от класса точности.
• Разрезные работы – резание части вала, обрезание кромок.
• Вытачивание канавок.

Режущая кромка разъединяет целостность металла для токарных работ, оказывая на него трение и нажим. Происходит разрыв на молекулярном уровне.

Особенности токарной обработки. Видео примеры

Сущность процесса обработки металла заключается в следующем:

• движения станка выполняются по четким направлениям;
• шпиндель устройства вместе с заготовкой вращается вдоль оси Z , которая в работе является отправной точкой;
• прямая ось Х должна быть строго перпендикулярна оси Z ;
• располагаться резцы должны в плоскости Х Z ;
• расстояние до резца должно регулироваться при накладке оборудования.

В современных токарных станках существует третья координата, которая равна углу главного шпинделя. Этот показатель можно задавать и корректировать с помощью программного обеспечения.

Виды токарных станков

Самым популярным устройством для обработки металла является токарно-винторезный станок, который является широкоуниверсальным. Его применяют на крупных предприятиях, а также в единичном и мелкосерийном производстве.

Кроме этого, существуют другие виды токарных станков:

1. Токарно-винторезные.
2. Полуавтоматические многорезцовые устройства для серийных и крупносерийных производств.
3. Токарно-карусельные двух- или одностоечные.
4. Токарно-револьверные станки, предназначенные для работы со сложными изделиями.
5. Современные токарно-фрезерные комплексы.

Для получения деталей с особо точными диаметральными и линейными геометрическими параметрами применяются программируемые станки. По своей конструкции они почти не отличаются от универсальных.

Режущий инструмент для токарных станков

Эффективность работы оборудования зависит от скорости резки, величины продольной подачи обрабатываемой детали, глубины резанья. С помощью этих показателей можно достичь:

• максимально допустимого объема стружки;
• устойчивости инструмента и требуемого уровня его воздействия на заготовку;
• необходимой обработки детали;
• повышенного вращения шпинделя.

Конкретная скорость резки зависит от типа обрабатываемого материала, а также от вида и качества используемых резцов.

Режущие инструменты для токарных станков могут быть черновыми и чистовыми. Их выбор и применение зависит от характера обработки. По направлению движения они делятся на правые и левые. Различные геометрические размеры резцов позволяют работать с любой площадью слоя, которую следует срезать.

По своему назначению режущие инструменты могут быть:

• отрезными;
• резьбовыми;
• расточными;
• фасонными;
• канавочными;
• проходными;
• подрезными.

Для обработки цилиндрической поверхности и торцовой плоскости используются проходные упорные режущие инструменты. Отрезные резцы применяются для отрезания частей изделия и протачивания канавок. Обычные прямые и отогнутые оптимальны при обработке наружных поверхностей металлических деталей. С помощью расточных резцов растачиваются ранее просверленные отверстия.

По форме резца и расположению лезвия резцы подразделяются на отогнутые, прямые и оттянутые. Ширина оттянутых резцов ниже ширины крепежной части.

Большое значение на качество резки деталей оказывает геометрия используемого резца. При грамотно подобранных углах между кромками резца и направлением подачи повышается производительность обработки. Первый угол зависит от установки инструмента, второй от его заточки.

Для больших по сечению изделий обычно выбирается угол в 30-45 градусов, а для тонких нежестких деталей – 60-90 градусов. Вспомогательный угол должен быть в 10-30 градусов.

Стоит заметить, что независимо от того, какого вида будет использован станок, основная роль при токарной обработке принадлежит режущему инструменту. Но с каким бы оборудованием и инструментом ни работал токарь, его рабочее место должно быть четко организовано и полностью укомплектовано.

Выбор технологических баз при восстановлении деталей

Базы – поверхности, линии, точки или их совокупности, необходимые для ориентации детали на станке, ее расположения в узле или изделии и измерения. По назначению базы различают на конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторские базы – совокупность поверхностей (линий, точек), от которых даны размеры и положения деталей и узлов при разработке конструкции машины.

Технологические базы – поверхности (линии и точки), служащие для установки детали на станке и ориентирующие ее относительно режущего инструмента.

Измерительные базы – поверхности (линии и точки), от которых измеряют выдерживаемые размеры.

Основной технологической базой является поверхность (линия, точка), которая предназначена для ориентации детали на станке, а так же в сборочной единице или машине. Например, отверстие зубчатого колеса используют при ориентации колеса в процессе сборки относительно других деталей. Оно же может служить технологической базой при чистовой обработке колеса на токарном станке.

Вспомогательные технологические базы – поверхности (линии, точки), которые необходимы при установке детали на станке, но при этом они не влияют на ее работу в машине. К ним относят центровые гнезда вала, которые используют при его изготовлении на токарных и шлифовальных станках; внутренние проточки в юбке поршня для его крепления на станках; обработанную плоскость и два отверстия в разных концах корпусной детали для ее размещения в процессе обработки.

В зависимости от вида обработки используют следующие основные виды базирующих поверхностей:

1. точение и круглое шлифование: два центровых гнезда; наружная (внутренняя) цилиндрическая поверхность и центровое гнездо; наружная (внутренняя) цилиндрическая поверхность и торец;
2. фрезерование, сверление и плоское шлифование: две перпендикулярные плоскости и точка в третьей взаимно перпендикулярной плоскости; плоскость и два отверстия; три-четыре центровых гнезда; цилиндрические поверхности для зажима детали в призмах; конические поверхности.

При бесцентровом шлифовании и развертывании самоустанавливающейся разверткой технологическими базами служат обрабатываемые поверхности деталей.

При выборе технологических баз руководствуются следующими правилами.

Использование вспомогательных баз. Так как основные технологические базы являются поверхностями соединения и поэтому изнашиваются в процессе эксплуатации, в качестве технологических баз используют вспомогательные (центровые гнезда у валов и осей; плоскость и два отверстия у корпусных деталей и др.). Вспомогательные базы проверяют и если они деформированы их исправляют.

В ряде случаев технология изготовления детали предусматривает удаление технологических баз. Для таких деталей при восстановлении создают вспомогательные базы, образуя новые центровые гнезда в самой детали или в припаянных пробках из мягкой стали. Растачивают центровые фаски на внутренних поверхностях отверстий (валиков коромысел, поршневых пальцев, шкворней поворотных цапф).

Использование основных баз. Некоторые детали вспомогательных баз не имеют, а основные изношены. В качестве технологической выбирают наименее изношенную основную базу, обрабатывают ее и, используя как основную технологическую, обрабатывают остальные поверхности. Этот способ применяют для ремонта корпусных деталей (блоков, коробок передач, корпусов редукторов, задних мостов, корпусов подшипников, ступиц и втулок).

Использование баз соединяемой детали. В ряде случаев обрабатываемую деталь более точно можно установить на станок вместе с соединяемой. Например, при расточке рабочей поверхности тормозного барабана на токарном станке. Тормозной барабан 1 (рис. 1) размещают на ступице 4. Последнюю жестко закрепляют на конусах оправки 2, установленной в центрах станка.

Рис. 1. Схема расточки на токарном станке тормозного барабана в сборке со ступицей колеса: 1 – тормозной барабан; 2 – оправка; 3 – резец; 4 – ступица колеса

Создание новых баз. В случае, когда использование баз, применяемых при изготовлении деталей, невозможно, создают новые базы. В качестве новой базы выбирают обработанные поверхности, которые связаны с поверхностью прямым (без пересчета), возможно, более точным размером. При этом необходимо совмещение установочной и измерительной баз. В противном случае точность обработки детали снижается из-за появления погрешности базирования.

Обработка при минимальном числе баз. Рекомендуется при обработке детали (подготовительная, нанесение покрытия и заключительная механическая обработка) использовать одни и те же постоянные базы. Чем больше баз используется, тем ниже точность обработки.

Примеры работ

Кликнув на фото ниже Вы можете посмотреть примеры деталей, которые были изготовлены на нашем производстве.

Комплект деталей из нержавеющей стали

Комплект деталей на заказ

Гильзы

Корпус 12х18н10т

токарные работы на заказ

Комплект деталей

Комплект из четырех деталей

Валы

Основание ротора

Изготовление опор

Стаканы из aisi 304

Проставки фторопластовые

Втулки из черного полиамида

Поршни

Корпус и крышки

Заказ на токарные работы № 407

Оси алюминиевые

Заказ на токарные работы № 408

Заказ на токарные работы № 214

Посмотреть другие работы по металлообработке можно кликнув на кнопку ниже.

Все наши работы

Типы обрабатываемых деталей

Токарный станок позволяет обрабатывать заготовки типа тел вращения:

Наименование заготовки	Классификация	Изделия
Цилиндрические детали вращения	Втулки	Втулки, вкладыши, буксы, гильзы
Валы	Валы, валики, оси, штоки, цапфы, пальцы, штифты
Плоские детали вращения	Диски	Диски, кольца, маховики, шкивы, фланцы
Многоосные детали	Эксцентрические изделия	Коленчатые валы, эксцентрики
Детали вращения с перекрещивающимися осями	Крестовины	Крестовины, арматура
Прочие заготовки	Зубчатые колеса	Одно- и многовенцовые зубчатые колеса, венцы, зубчатые колеса-валы, колеса-диски
Фасонные кулачки
Ходовые винты и червячные изделия
Крепеж	Болты, гайки, винты