Технологія конструкційних матеріалів
4. Види обробки точінням. Основні типи токарних різців. Елементи і геометричні параметри токарного різця.
4.1. Види обробки точінням
На токарних верстатах, і зокрема на токарно-гвинторізних, можна виконати наступні види робіт: гостріння в центрах, в патроні і на планшайбе; растачивание; торцеве точіння; відрізку і підрізування; нарізування різьблення; точіння конусів, фасонних поверхонь та інші види робіт із застосуванням відповідних інструментів і пристосувань.
Обробка поверхонь здійснюється або з поздовжньою, або з поперечною подачею. Формоутворення поверхонь при обробці з поздовжньою подачею здійснюється за методом слідів, при обробці з поперечною подачею - в основному за методом копіювання.
Пруткові деталі (вали, осі) з відношенням довжини до діаметра зазвичай піддають подовжньому точіння в центрах з використанням прохідних різців. Деталь з просвердленими осьовими отворами на торцях затискають між центрами передньої і задньої бабок. Центр передньої бабки встановлюють в шпинделі, а задній - в пінолі задньої бабки. На одному з кінців деталі закріплюють хомутик за допомогою гвинта так, щоб палець входив в проріз повідкової планшайби. Планшайбу нагвинчують на передній кінець шпинделя.
При обробці довгих деталей для запобігання їх від прогину застосовують напрямні пристосування - люнети. Люнет може бути нерухомим (кріпиться на напрямних станини) і рухомим (встановлюється на каретці супорта і рухається разом з нею).
При обробці важких і довгих деталей (з прокату) один кінець закріплюється в патроні, а інший підтримується центром задньої бабки. Це забезпечує необхідну жорсткість кріплення деталі і зменшує знос центрів.
Обробка деталей з співвідношенням проводиться при закріпленні їх в патроні. Патрони бувають трьох- і чотирикулачні.
Самоцентрує патрон використовують зазвичай для закріплення симетричних деталей. У цьому патроні захоплюючі кулачки можуть одночасно радіально переміщатися до центру або від нього.
У чотирикулачні патронах є незалежне переміщення кожного з кулачків. Ці патрони використовують для установки і закріплення деталей складної і несиметричною форми.
Точіння на планшайбе
Планшайба, нагвинчується на шпиндель, використовується при обробці несиметричних деталей і деталей складної форми. Планшайба є диск з радіально прорізаними пазами. Оброблювана деталь зміцнюється на планшайбе болтами. Іноді спочатку ставлять кутник і до нього прикріплюють оброблювану деталь. Закріплена деталь врівноважується противагою.
Точіння розділяється на чорнове і чистове. При чорновому обточуванні знімається припуск 2-5 мм. Обточування виробляють прохідними різцями (рис.1). Радіус заокруглення вершини чорнових різців R = 0,5-1 мм, получістових R = 1,5-2 мм, для чистового точіння R = 3-5 мм.
Рис.1. схеми обточування
1 - поздовжнє гостріння прямим прохідним лівим різцем
2 - поздовжнє гостріння прямим прохідним правим різцем
3 - поздовжнє гостріння відігнутим правим різцем
4 - поздовжнє гостріння упорно-прохідним правим різцем
Припуски на чистове обточування коливаються в межах 1-2 мм і менше на сторону. Обточування ведуть різцями із закругленою ріжучої крайкою і широкими різцями.
Для обточування торцевих поверхонь застосовують підрізні різці (рис.2). При обробці торцевих поверхонь заготовки закріплюють тими ж способами, що і при обробці зовнішніх циліндричних поверхонь. При закріпленні в патроні виліт заготовки повинен бути мінімальним. Для підрізування торця заготовки при закріпленні її з підтиском заднім центром використовують спеціальний зрізаний опорний нерухомий центр.
Рис.2. Підрізання торців різцями.
а) прямим прохідним
б) відігнутим прохідним
в) прохідним завзятим
Розточування попередньо просвердлених або отриманих при заготівельних операціях отворів виконують обдирного й чистовими (з загругленной ріжучої крайкою) різцями. Розточувальні різці для наскрізних отворів мають головний кут в плані менше 90 о. у розточувальних різців для глухих отворів кут дорівнює або трохи більше 90 о (рис.3).
Рис.3. Розточування отвору наскрізного (а) і глухого (б) розточувальним
Відрізання частин заготовок і протачіваніе кільцевих канавок виробляють відрізними різцями і прорізними (Канавочні) різцями (рис.4).
Рис.4. Прорізка канавки прорізним різцем або відрізка відрізним різцем
Для обробки фасонних поверхонь застосовуються круглі і призматичні фасонні різці або копіри.
Обробка конічних поверхонь
Обробка конічних поверхонь може здійснюватися такими методами:
1.Посредством зміщення корпусу задньої бабки
2.Поворотом каретки верхнього супорта
3.При допомогою копіювального лінійки
4.Обточкі широким різцем
Обточування конічних поверхонь поперечним зміщенням корпусу задньої бабки (рис.5)
Рис.5. Точіння конусів поперечним зміщенням корпусу задньої бабки
1 диск приводу; 2 передній центр; 3 хомутик;
4 задній центр; 5 піноль задньої бабки; 6 - заготовка; 7 - різець
При цьому способі зміщують вісь центрів, зсунувши задній центр в поперечному напрямку. Утворює оброблюваної конічної поверхні заготовки, встановленої в центрах передньої і задньої бабки, буде паралельна лінії центрів верстата.
Величину поперечного зміщення корпусу задньої бабки визначають за формулою:
де: d - діаметр малого підстави конуса, мм; D - діаметр великого підстави конуса, мм; L - довжина всієї оброблюваної заготовки, мм; l - висота конічної поверхні, мм.
Цим способом обробляють довгі зовнішні конічні поверхні з невеликою конусностью з кутом не більше.
Недоліки способу. неможливість обробки внутрішніх конічних поверхонь; можливість отримання тільки пологих конусів; підвищений і нерівномірний знос центрів і центрових отворів внаслідок перекосу центрів.
Обробка конічних поверхонь поворотом каретки верхнього супорта (рис.6).
Рис.6. Точіння конусів поворотом каретки верхнього супорта.
1 трьохкулачковий патрон; 2 - заготовка; 3 - рукоятка для ручного переміщення верхнього супорта; 4 - верхній супорт з резцедержателем; 5 - різець
Цим способом обточують (і розточують) короткі конічні поверхні з будь-яким кутом конуса. Для цього каретку верхнього супорта повертають на кут. рівний половині кута при вершині оброблюваного конуса. Обробку ведуть з ручною подачею верхнього супорта під кутом до лінії центрів верстата. Значення кута визначають з виразу.
Недоліки способу. застосування ручної подачі, що знижує продуктивність праці і збільшує шорсткість обробленої поверхні; неможливість обточувати конічні поверхні, довжина утворюють яких перевищує довжину ходу каретки верхнього супорта (100-150 мм).
Обточування конічної поверхні широким токарним різцем (рис.7).
Рис.7. Точіння конусів широким токарним різцем
1 - трьохкулачковий патрон; 2 - заготовка; 3 - задній центр; 4 - різець
Цим способом обточують короткі конічні поверхні з довжиною утворює не більше 25-30 мм токарськими прохідними різцями, у яких головний кут в плані дорівнює половині кута при вершині обточувати конічної поверхні. Довжина головного ріжучого леза різця повинна бути на 1-3 мм більше довжини утворює конічної поверхні. Обробку ведуть з поперечної або поздовжньої подачею різця. Спосіб широко використовують при знятті фасок з оброблених циліндричних поверхонь.
Недоліки способу. неможливість обробляти довгі конічні поверхні, тому що зі збільшенням довжини деталі виникають вібрації, що підвищують шорсткість оброблюваної поверхні; низька якість обробленої поверхні.
4.2. Основні типи токарних різців
Токарні різці класифікують за рядом ознак.
1. По виду виконуваної роботи або за технологічною ознакою: прохідні (1), підрізні (2), розточувальні (3), відрізні (4), різьбові (5) і ін.
2. За формою головки різця: прямі (1), відігнуті (2), вигнуті (3), відтягнуті (4).
3. У напрямку подачі: ліві (1), праві (2).
Правим називається різець, у якого головна ріжуча кромка розташована з боку великого пальця правої руки, покладеної долонею на різець так, щоб пальці були спрямовані до вершини різця. При точінні такими різцями стружка зрізається з заготовки при переміщенні супорта справа наліво.
Лівим називається різець, у якого головна ріжуча кромка розташована з боку великого пальця лівої руки, покладеної долонею на різець так, щоб пальці були спрямовані до вершини різця. При точінні такими різцями стружка зрізається з заготовки при переміщенні супорта зліва направо.
4. За матеріалом ріжучої частини: з швидкорізальної сталі, твердого сплаву.
5. За конструкцією ріжучої частини: цілісні і складові (з припаяної платівкою або з механічним кріпленням ріжучої пластинки).
4.3. Елементи і геометричні параметри токарного різця
Будь-ріжучий інструмент складається з двох частин: I - ріжучої частини; II - кріпильної частини (рис.8).
Рис.8. Елементи токарного різця
На ріжучої частини розрізняють наступні елементи:
1-передню поверхню, по якій сходить стружка
2-головна задня поверхня, що примикає до головного лезу
3-головне ріжуче лезо
5-допоміжна задня поверхня, що примикає до допоміжного лезу
6-допоміжне ріжуче лезо
4.4. Геометрія різців в статиці
4.4.1. координатні площини
Для здійснення процесу різання різець заточують по передній і задній поверхнях. Для відліку величини кутів різця користуються координатними площинами (рис.9, 10).
Основна площину (ОП) - площина, паралельна напрямками поздовжньої (S пр) і поперечної (S п) подач. У токарних різців основна площина збігається, як правило, з нижньої опорною поверхнею стрижня різця.
Рис.9. координатні площини
Площина різання (ПР) проходить через головне ріжуче лезо різця, дотично до поверхні різання заготовки.
Головна січна площина (NN) проходить через довільну точку головного ріжучого леза перпендикулярно до проекції головного ріжучого леза на основну площину.
Допоміжна січна площина проходить через довільну точку допоміжного різального леза перпендикулярно до проекції допоміжного різального леза на основну площину.
Рис.10. Геометричні параметри ріжучої частини прямого токарного
4.4.2. Кути токарного різця
Головні кути заточування різця вимірюють у головній січній площині.
Переднім кутом називають кут між передньою поверхнею і площиною, перпендикулярної до площини різання, проведеної через головне ріжуче лезо.
Заднім кутом називають кут між головною задньою поверхнею різця і площиною різання.
Кут між передньою і головною задньою поверхнями називають кутом загострення різця.
Кут між передньою поверхнею і площиною різання називають кутом різання.
Кути в плані визначаються в основний площині.
Головний кут в плані - кут між проекцією головного ріжучого леза на основну площину і напрямком подачі.
Допоміжний кут в плані - кут між проекцією допоміжного різального леза на основну площину і напрямком, протилежним напрямку подачі.
Кут при вершині різця - кут між проекціями головного і допоміжного ріжучих лез на основну площину.
Кут нахилу головного різального леза вимірюють в площині, що проходить через головне ріжуче лезо перпендикулярно до основної площини, між головним ріжучим лезом і лінією, проведеної через вершину різця паралельно основній площині.
Кут може бути позитивним (вершина різця є найнижчою точкою головного ріжучого леза), негативним (вершина різця є найвищою точкою головного ріжучого леза), або дорівнює нулю.
Допоміжні кути різця розглядаються в допоміжній січній площині.
Допоміжний задній кут - кут між допоміжною задньою поверхнею і площиною, що проходить через допоміжну різальну кромку перпендикулярно до основної площини.
Задній кут служить для зменшення тертя між задньою поверхнею різця і деталлю. Зі зменшенням тертя зменшується нагрівання і знос інструменту, але при великому задньому куті різець ослабне і може зламатися. Зі збільшенням заднього кута чистота обробленої поверхні поліпшується. Чим м'якше метал, тим більше повинен бути кут. .
Передній кут. Основне призначення - зменшення деформації стружки. Зі збільшенням переднього кута полегшується врізання різця в метал, зменшується деформація зрізаного шару, полегшується сход стружки, зменшується сила різання і витрата потужності. Зменшення покращує тепловідвід різця і зміцнює ріжучу кромку. Для м'яких матеріалів кути беруться більше. .
Якщо передня поверхня спрямована вниз від ріжучої кромки, то вважається позитивним, якщо передня поверхня різця спрямована вгору від ріжучої кромки, то вважається негативним. Різці з негативним застосовують для обдирних робіт стали з ударним навантаженням або при нерівномірному припуску на потужних токарних верстатах. Перевага таких різців на обдирні роботах полягає в тому, що удари сприймаються не ріжучої крайкою, а всієї передньою поверхнею.
Головний кут в плані. Визначає співвідношення між товщиною і шириною зрізу. Зі зменшенням зменшується товщина шару, що зрізається і збільшується ширина, тобто довжина ріжучої кромки, що знаходиться в зіткненні з заготівлею. Сила і температура різання, яка припадає на одиницю довжини різальної крайки зменшується, стійкість зростає, знижується шорсткість обробленої поверхні. Однак зі зменшенням зростає радіальна сила різання і вібрації різця. .
Допоміжний кут в плані. Впливає на чистоту обробки. Зі зменшенням зменшується висота залишкових гребінців, поліпшується чистота поверхні, але зростає сила тертя. .
Кут при вершині різця. Чим більше цей кут, тим міцніше різець і кращі умови тепловідведення.
Кут загострення. Визначає гостроту і міцність інструменту.
Кут нахилу головної різальної крайки. Впливає на напрям сходу стружки. При позитивному і = 0 стружка сходить до оброблюваної поверхні. Позитивний кут служить для зміцнення ріжучої кромки і застосовується при обробці загартованих, жароміцних сталей і при ударних роботах. . При чистової обробки негативний. Для універсальних токарних різців = 0.
Допоміжний задній уг ол служить для усунення тертя допоміжної задньої поверхні різця об оброблену поверхню.