Категория: Разное

Обработка фасонных поверхностей на токарных станках: технология, контроль, инструмент, методы и способы изготовления

   11.03.2023  Комментировать

Содержание

технология, контроль, инструмент, методы и способы изготовления

Формирование фасонных поверхностей при токарной обработке происходит путем вращения криволинейных образующих вокруг оси изделий. Образующие могут представлять собой также сочетания линий различного профиля, создающих при вращении определенную конфигурацию детали. Существует несколько способов изготовления и контроля формы изделий с фасонными поверхностями, в том числе с использованием:

  • шаблона;
  • фасонного инструмента;
  • копира;
  • сочетанием указанных способов.

При использовании шаблонов подача резца осуществляется как в продольном, так и в поперечном направлении. После срезания определенной толщины слоя к детали прикладывается шаблон для определения размера следующего срезаемого слоя.

Наиболее простым способом получения фасонной поверхности детали является использование резца с режущей кромкой, повторяющей заданную криволинейную образующую.

Применение копира дает возможность получения наиболее точную конфигурацию детали. Иногда на практике приходится использовать комбинацию всех перечисленных способов – чаще всего это касается вытачивания удлиненных изделий с использованием твердосплавного и быстрорежущего инструмента.

Современное станочное оборудование обеспечивает высокую точность обработки заготовок, при этом деталь должна быть надежно закреплена в шпинделе или центрах станка. В случаях, если длина заготовки значительно превышает ее диаметр, применяются добавочные опоры – люнеты. Таким образом, можно значительно увеличить жесткость установки детали, что способствует точности обработки.

Применение на практике резцов с криволинейной конфигурацией ограничивается шириной их режущей части, которая не должна превышать 60 мм. Радиус чугунных и стальных заготовок из чугуна или стали ограничивают 20-ю миллиметрами. В таких случаях важно учитывать, что действующие усилия в зоне резания должны соответствовать общей жесткости всех составляющих системы СИД.

Если необходимо получить радиус обрабатываемой детали, превышающий 20 мм, используют проходные резцы, радиус закругления которых меньше, чем радиус закругления сопрягаемой детали, к примеру, подшипника.

Фасонные резцы:

а – цельный; б – с механическим креплением режущей части; в – дисковый

Обработка проходными резцами

В единичном производстве требования к точности изготовления невелики, поэтому вытачивание на станках фасонных поверхностей выполняется в ручном режиме, а качество исполнения обеспечивается за счет высокой квалификации рабочих. Это объясняется отсутствием автоматических настроек: процесса резания и точность выполнения работы обеспечивает исполнитель, сочетая продольное и поперечное перемещение резца. Для получения практических навыков обработки готовую деталь заданного фасонного профиля устанавливают в шпинделе станка, вдоль которой токарь вручную, используя рукоятки суппорта станка, перемещает резец таким образом, чтобы его режущая часть повторяла контур изделия.

Процесс токарной обработки происходит в двух позициях. Сначала заготовка рукоятки крепится в шпинделе станка за цилиндрическую часть А, выполняется обработка ступенчатой фасонной поверхностью (B, C, D, E) хвостовика. Перед этим на заготовку наносится разметка по длине. Затем деталь переворачивают, закрепляют за обработанный ступенчатый хвостовик и ведут обработку части G детали. Сначала выполняют снятие чернового припуска в несколько проходов, далее – обеспечивают доводку до требуемого размера. Останавливая вращение шпинделя, к неподвижной заготовке несколько раз прикладывают шаблон, измеряют максимальный и минимальный диаметры рукоятки, чтобы за несколько проходов довести ее форму до заданных размеров. В целях ускорения процесса резания продольное перемещение устанавливают в автоматический режим, оставляя ручное управление для поперечного суппорта.

Последовательность обработки фасонной поверхности рукоятки прохладным резцом с применением продольной и поперечной подач:

а – готовая деталь; б, в и г – полуфабрикаты для получения детали; A, B, C, D, E и G – обрабатываемые поверхности

При работе с копиром используют специальное приспособление, в комплекте из копира 5, тяги 3 с пальцем 4. Палец 4, проскальзывая вдоль копира, обеспечивает перемещение тяги, соединенной с суппортом, передвигая его и установленный на нем режущий инструмент в соответствии с контуром копира. Ход суппорта в продольном направлении рекомендуется выполнять в автоматическом режиме, поперечную подачу отключить. Инструмент, повторяя движение тяги, формирует рельеф вращающейся заготовки.

Обработка фасонных поверхностей по копиру:

1 – резец, 2- рукоятка, 3 – тяга, 4 – палец, 5 – копир

Использование фасонных резцов

Детали небольшой длины целесообразно изготавливать при помощи резцов рабочей кромкой, в точности совпадающий с заданным контуром. Обязательное условие точного выполнения технических параметров резания – передняя поверхность режущего инструмента должна располагаться на уровне линии центров токарного станка. Для затачивания резцов для фасонной обработки ведется используется передняя поверхность, что важно учитывать, если возникнет необходимость их неоднократной установки.

Следует проверить, чтобы резец был установлен перпендикулярно по отношению к линии центров станка – это условие существенно влияет на качество и чистоту реза. Проверяется перпендикулярность при помощи угольника, одно ребро которого располагается по направлению оси детали, другое – вдоль одной из боковых сторон резца. Тело резца в сечении может быть круглым и прямоугольным – это облегчает обработку поверхностей со сложным рельефом.

Местом установки призматических радиальных фасонных резцов являются горизонтальная револьверная головка либо поперечный суппорт. Линия режущей кромки фасонного резца должна быть на уровне центра закрепленной в шпинделе или в центрах детали. Размеры задних углов α можно выставить, регулируя положение резца в державке, что достаточно удобно на этапе подготовительных работ.

На металлообрабатывающих производствах предпочтение отдается, как правило, резцам с винтовыми образующими режущих кромок по сравнению с резцами, в которых режущие кромки выполнены в виде кольцевых образующих.

Это объясняется тем, что поверхность, обработанная резцами с винтовой образующей, менее шероховатая, в то же время процесс резания происходит гораздо быстрее.

Высокая производительность резцов с винтовой образующей режущей кромки в полной мере используется при их установке в револьверной головке. Для улучшения качества резания используется равномерная подача не более 0,05 мм/об при ширине резца 10…20 мм. Более широкие фасонные резцы (шириной больше 20 мм) рассчитаны на подачу до 0,03 мм/об.

Способы контроля фасонных поверхностей

Основным способом контроля фасонных поверхностей деталей является шаблон, с которым сверяют профиль полученной в результате обработки детали. Если размеры детали имеют отклонения от чертежа, причинами могли стать такие факторы как погрешности при обработке, неточности режущих параметров резца, ошибки в его установке. Возможно также, что отклонения произошли из-за деформаций изделия в процессе обработки – в таком случае следует уменьшить подачу режущего инструмента.

Точение фасонных поверхностей – Ресурс

Фасонная поверхность — поверхность, полученная либо криволинейной образующей, либо сочетанием прямолинейных образующих, которые располагаются под разным наклоном относительно оси детали, либо комбинацией прямолинейных и криволинейных образующих. К ним относятся винтовые канавки, зубья шлицев и шестерен и прочее.

На токарных станках сложную фасонную поверхность можно получить четырьмя способами:

  1. посредством ручной подачи резца (продольной, поперечной) и подгонкой профиля обрабатываемой поверхности с использованием шаблона;
  2. путем использования подач, а также копирных устройств и приспособлений, позволяющих выполнить необходимую обработку;
  3. при помощи фасонных резцов, которые имеют профиль, аналогичный профилю требуемой детали;
  4. за счет сочетания вышеперечисленных методов повышается точность и увеличивается производительность обработки деталей.

Разновидности фасонных резцов

Фасонный резец — это инструмент с режущей кромкой, повторяющей профиль обрабатываемой поверхности. Исходя из этого, различают:

  • фасонные резцы для вогнутой поверхности — простой и недорогой инструмент, передняя поверхность которого после нескольких переточек становится непригодной для дальнейшей работы. Стачивание пластинки резца негативно сказывается при его установке: за счет уменьшения высоты по центру инструмент становится неподходящим для выполнения последующих работ. Следовательно, фасонные резцы больше всего подойдут при единичном/серийном производстве, когда профиль требуемой поверхности не имеет сложностей;
  • призматические фасонные резцы — непростой в плане конструктивного исполнения инструмент. Его передней поверхностью является торец бруска, используемого для изготовления резца. Образование заднего угла обусловлено расположением инструмента в державке под углом. Для его крепления предусмотрен специальный уступ — ласточкин хвост, и винт, обеспечивающий необходимую жесткость;
  • дисковые фасонные резцы — их ширина не превышает, как правило, 40 мм (исключение — инструмент до 100 мм). Для создания требуемого заднего угла передняя поверхность резца размещается на определенную величину ниже его оси. При понижении, составляющем 1/10 диаметра режущего инструмента, задний угол получается приблизительно 12°. В большинстве случаев передний угол составляет 0°. В таком исполнении изготовление резца существенно упрощается, а в процессе работ он не затягивается в обрабатываемую деталь, что способствует улучшению качества обработки.

Тонкости обработки фасонных поверхностей

Чтобы получить заданный профиль обрабатываемой заготовки, следует уделить внимание установке резца: режущая кромка должна располагаться на одном уровне с высотой центров токарного станка. Правильность положения при виде сверху проверяется посредством небольшого треугольника. Одно его ребро следует приложить вдоль оси цилиндрической поверхности заготовки, а другое нужно подвести к боковой стороне резца. При этом между инструментом и угольником не допускается неравномерный просвет.

Правил закрепления фасонных резцов следует придерживаться с особой ответственностью.

Что касается подачи фасонного резца, то она зачастую производится вручную. При этом ее величина зависит:

  • от ширины режущего инструмента:
  • при 10-20 мм наибольшая подача 0,05 мм/об;
  • при 20 мм и выше наибольшая подача 0,03 мм/об;
  • от диаметра обрабатываемой детали — чем он меньше, тем меньше подача;
  • от расположения обрабатываемого участка заготовки относительно патрона/задней бабки — при минимальном расстоянии рекомендуется выбирать большую подачу, чем при максимальном.

Обработка фасонных деталей в зависимости от подачи

Одновременное действие поперечной и продольной ручной подачи осуществляется в случае точения относительно больших по площади фасонных поверхностей либо при обработке небольшого числа деталей. Если использовать более традиционные способы, то для первого варианта потребовался бы довольно широкий резец, который бы при обработке вызывал серьезные вибрации детали, а для второго варианта изготовление фасонного резца вообще нецелесообразно.

Для снятия припуска используется проходной или чистовой резец. При этом продольные салазки суппорта вручную перемещают влево, а поперечные, вместе с тем, — вперед и назад. Сравнительно малые фасонные поверхности обрабатывают следующим образом: продольная подача осуществляется посредством задействования верхних салазок суппорта, направляющие которого располагаются параллельно центровой линии токарного станка; поперечная — посредством поперечных салазок. В обоих случаях траектория передвижения вершины режущего инструмента будет кривой.

Правильное соблюдение соотношения величин продольной подачи и поперечной при нескольких проходах придаст обрабатываемой заготовке нужную форму. Чтобы качественно выполнять подобную работу требуется определенные навыки и опыт. Квалифицированные токари при обработке сложных поверхностей включают автоматическую продольную подачу, параллельно с ней вручную перемещая поперечный суппорт.

При точении больших партий деталей необходимо автоматизировать сложное движение режущего инструмента. Для того чтобы справиться с этой задачей разрабатываются и изготавливаются копировальные приспособления. Сейчас все более популярными и востребованными становятся так называемые «гидравлические суппорты».

Перейти к списку статей >>

Материалы по теме

Определение, типы, преимущества и недостатки

Что такое токарная обработка? Токарная обработка — это процесс механической обработки, при котором токарный станок используется для вращения металла, в то время как режущий инструмент движется линейно, удаляя металл по диаметру, создавая цилиндрическую форму. Режущий инструмент можно наклонять под разными углами для создания различных форм. Это можно сделать вручную или на токарном станке с ЧПУ. Обработка с ЧПУ обычно используется, когда размеры детали должны быть очень точными.

Что такое поворот?

Токарная обработка — это процесс механической обработки, при котором режущий инструмент перемещается более или менее линейно, в то время как заготовка вращается. Термин «токарная обработка» обычно используется только для создания внешних поверхностей с помощью этого действия резания. Напротив, то же самое существенное режущее действие называется «расточкой» применительно к внутренним поверхностям, таким как отверстия.

Токарная обработка может выполняться вручную на токарном станке, который часто требует постоянного наблюдения со стороны оператора, или на автоматическом токарном станке, который этого не требует. На сегодняшний день наиболее распространенным типом такой автоматизации является числовое программное управление, или ЧПУ.

При точении заготовка (кусок из относительно жесткого материала, такого как дерево) вращается, а режущий инструмент перемещается по одной, двум или даже трем осям движения для получения точных диаметров и глубин. Поворот может быть снаружи цилиндра, чтобы иметь трубчатые компоненты различной геометрии.

Деталь, подлежащая токарной обработке, может называться “точеной деталью” или “обработанной деталью”. Для получения дополнительной информации см. нашу статью о типах процессов обработки.

Какие инструменты используются в процессе токарной обработки?

Инструменты, используемые в процессе токарной обработки, включают одноточечные режущие инструменты для удаления материала с вращающейся заготовки и токарный станок или токарный станок. Конструкция токарного инструмента варьируется в зависимости от конкретного применения.

В процессе токарной обработки с ЧПУ также используются токарные станки с ЧПУ или токарные станки. Типы токарных станков, используемых для токарной обработки, включают токарные станки с револьверной головкой, токарные станки с двигателем и токарные станки специального назначения. Токарные станки могут быть ручными или с ЧПУ.

Какие материалы используются для токарной обработки?

Материалы, используемые для токарной обработки, в основном металлы. Эти металлы включают легированную сталь, углеродистую сталь, чугун, нержавеющую сталь, алюминий, медь, магний и цинк. Однако этот процесс также может обрабатывать пластмассовые детали и работать с другими материалами, такими как керамика, композиты, термопласты и реактопласты.

Как работает процесс токарной обработки?

Процесс токарной обработки работает на токарном станке, перемещающем режущий инструмент линейным движением вдоль поверхности вращающейся заготовки, удаляя материал по окружности до тех пор, пока не будет достигнут желаемый диаметр, для обработки цилиндрических деталей с внешними и внутренними элементами, такими как пазы, конусы и резьба.

Токарная обработка использует одноточечные режущие инструменты для удаления материала с вращающейся заготовки. Конструкция токарного инструмента зависит от его применения: доступны инструменты для черновой, чистовой обработки, торцевания, нарезания резьбы, отрезки, формовки, подрезки и обработки канавок.

Какие изделия изготавливаются с помощью токарной обработки?

При токарной обработке получают вращающиеся, как правило, осесимметричные детали со многими элементами, такими как отверстия, канавки, резьба, конусность, ступени различного диаметра и даже контурные поверхности. Изделия, изготовленные полностью путем токарной обработки, часто включают компоненты, используемые в ограниченном количестве, особенно для прототипов, такие как изготовленные по индивидуальному заказу валы и крепежные детали.

Токарная обработка также часто используется в качестве вторичного процесса для добавления или улучшения характеристик деталей, изготовленных другим методом.

Некоторыми примерами изделий, изготовленных с помощью токарной обработки, являются распределительные валы, коленчатые валы, бейсбольные биты, миски, кии, вывески, музыкальные инструменты и ножки столов и стульев.

Какие бывают токарные процессы?

Прямолинейное точение, также известное как цилиндрическое точение, уменьшает рабочий диаметр равномерным движением, чтобы предотвратить изменение рабочего диаметра резания. Прямое точение часто считается «черновой» операцией, при которой удаляется большое количество материала перед прецизионной резкой.

Коническая токарная обработка позволяет получить цилиндрическую форму с постепенно уменьшающимся диаметром.

Генерация сфер происходит, когда программа создает форму вокруг фиксированной оси вращения или когда специальный полукруглый инструмент используется для уменьшения диаметра до нуля для создания идеальной сферы.

Нарезание канавок выполняется, когда фасонный инструмент вдавливается в выемку компонента, образуя узкую полость.

Разделитель используется для глубокой выемки в компоненте, чтобы отделить готовую деталь от исходной детали.

Накатка выполняется путем вырезания зубчатого рисунка на материале. Накатка обычно выполняется с материалами, которые требуют дополнительного сцепления.

Нарезание резьбы осуществляется путем нарезания спиральной траектории для создания канавок, которые можно вкручивать в другие предметы.

Каковы преимущества процесса токарной обработки?

Преимущества процесса токарной обработки:

1. Все материалы взаимозаменяемы.

Хотя токарная обработка в основном используется для обработки металлов, при токарной обработке можно использовать любой материал, в том числе дерево и пластик. Это делает поворот очень гибким процессом.

2. Переносимость отличная.

Точение можно использовать для изготовления деталей с чрезвычайно высокими допусками. Из-за высоких допусков и чистоты поверхности, которую может предложить токарная обработка, этот процесс часто используется для добавления точных вращательных элементов к детали, основная форма которой уже сформирована другим методом.

3. Время выполнения короткое.

Токарная обработка занимает мало времени. Время выполнения — это время между моментом, когда клиент размещает заказ, и моментом, когда клиент получает окончательную доставку. Поскольку токарная обработка является быстрым процессом, время выполнения заказа короткое.

4. Нет необходимости в высококвалифицированном операторе.

Токарная обработка не требует высокой квалификации оператора станка. Чтобы работать на токарном станке с ЧПУ, машинист должен выполнить определенный объем курсовой работы и получить сертификат от аккредитованной организации по обучению в промышленности.

5. Скорость удаления материала регулируется.

Еще одним преимуществом токарной обработки является возможность регулировки скорости удаления материала. Токарные станки могут работать с разной скоростью в зависимости от обрабатываемого материала или желаемого конечного продукта.

Каковы недостатки процесса токарной обработки?

Недостатки процесса токарной обработки следующие:

1. Разрешены только вращающиеся компоненты.

Поскольку токарная обработка требует вращения заготовки, можно поворачивать только вращающиеся компоненты. Это означает, что размер деталей, которые можно создать с помощью токарной обработки, ограничен.

2. Детали могут потребовать многих процедур и машин.

Токарная обработка может оказаться единственным процессом, используемым для создания детали. Он часто используется в сочетании с другими процедурами, что означает, что для производства конечного продукта требуется более одной машины.

3.

Дорогое оборудование.

Токарные станки могут быть дорогими, особенно с ЧПУ. Кроме того, токарная обработка требует дополнительных приспособлений и приспособлений, что увеличивает стоимость оборудования.

4. Значительный износ инструмента.

Повторяющееся точение означает, что режущий инструмент подвержен значительному износу.

5. Создает значительное количество брака.

Как и в большинстве процессов механической обработки, при токарной обработке образуется металлолом. Кусочки металла, полученные в результате токарных операций, известны в Северной Америке как стружка, а в некоторых регионах их можно назвать токарной обработкой.

Резюме

В этой статье представлена ​​токарная обработка при механической обработке, объясняется, что это такое, и обсуждается, когда лучше всего использовать этот процесс при механической обработке. Чтобы узнать больше о токарной обработке, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей, включая обработку с ЧПУ и другие дополнительные услуги для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.

Заявление об отказе от ответственности

Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации. Любые рабочие параметры, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет поставляться сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, которым нужны расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим частям. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями для получения дополнительной информации.

Команда Xometry

Эта статья была написана различными участниками Xometry. Xometry — это ведущий ресурс по производству с помощью станков с ЧПУ, изготовления листового металла, 3D-печати, литья под давлением, литья уретана и многого другого.

Калькулятор шероховатости поверхности для токарной обработки