Токарная обработка металла для физических лиц

Принципы токарной обработкиметалла для физических лиц

Технология токарной обработки металла для физических лиц предполагает использование специальных станков и режущего инструмента (резцы, сверла, развертки и др.), посредством которого с детали снимается слой металла требуемой величины. Токарная обработка для физических лиц выполняется за счет сочетания двух движений: главного (вращение заготовки, закрепленной в патроне или планшайбе) и движения подачи, совершаемого инструментом при обработке деталей до заданных параметров их размера, формы и качества поверхности.

За счет того, что существует множество приемов совмещения этих движений, на токарном оборудовании работают с деталями различной конфигурации, а также осуществляют целый перечень других технологических операций.

Основные операции токарной обработки металла:

• нарезание резьбы различного типа;
• сверление отверстий, их растачивание, развертывание, зенкерование;
• отрезание части заготовки;
• вытачивание на поверхности изделия канавок различной конфигурации.

Благодаря широкой функциональности токарного оборудования на нем можно сделать очень многое:

• гайки;
• валы различных конфигураций;
• втулки;
• шкивы;
• кольца;
• муфты;
• зубчатые колеса.

Естественно, что токарная обработкаметалла для физических лиц предполагает получение готового изделия, которое соответствует определенным стандартам качества. Под качеством в данном случае подразумевается соблюдение требований к геометрическим размерам и форме деталей, а также степени шероховатости поверхностей и точности их взаимного расположения.

Для обеспечения контроля над качеством обработки металла на токарных станках применяют измерительные инструменты: на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями, – предельные калибры; для условий единичного и мелкосерийного производства – штангенциркули, микрометры, нутрометры и другие измерительные устройства.

Первое, что рассматривают при обучении токарному делу, – это технология обработки металлов и принцип, по которому она осуществляется. Заключается этот принцип в том, что инструмент, врезаясь своей режущей кромкой в поверхность изделия, зажимает его. Чтобы снять слой металла, соответствующий величине такого врезания, инструменту надо преодолеть силы сцепления в металле обрабатываемой детали. В результате такого взаимодействия снимаемый слой металла формируется в стружку.

Выделяют следующие разновидности металлической стружки:

• Слитая стружка формируется тогда, когда на высоких скоростях обрабатываются заготовки, выполненные из мягкой стали, меди, олова, свинца и их сплавов, полимерных материалов.
• Элементная стружка образовывается, когда на небольшой скорости обрабатываются заготовки из маловязких и твердых материалов.
• Стружка надлома получается при обработке заготовок из материала, отличающегося невысокой пластичностью.
• Ступенчатая стружка свойственна для среднескоростной обработки заготовок из стали средней твердости, деталей из алюминиевых сплавов.

Токарная обработка металла для юридических и физических лиц – один из наиболее часто применяемых способов металлообработки. Требуемая форма изделия получается при срезании с заготовок излишков материала. Готовые детали, помимо заданной конфигурации, обладают нужными линейными размерами и гладкой поверхностью. Для осуществления подобных работ используются металлорежущие станки, которые называют токарными.

Этим способом производят детали, представляющие собой тела вращения. Токарную обработку применяют при выпуске валов, шестерен, шкивов, втулок, муфт, винтов и т. п. Токарные работы по металлу позволяют обрабатывать цилиндрические, конические, фасонные, торцевые поверхности, уступы. На токарных станках вытачивают канавки, отрезают ненужные части заготовок, сверлят отверстия, нарезают резьбу, производят расточку, зенкерование и накатывание.

Все эти работы выполняют специальными режущими инструментами: резцами, сверлами, зенкерами, развертками, метчиками, плашками, резьбонарезными головками, фрезами и т. д. В основе токарной обработки лежит расклинивание, а рабочие части всех разновидностей режущего инструмента выполнены в форме клина.

Прилагаемое усилие заставляет резец врезаться в металл заготовки, в то время как передней поверхностью он сжимает лежащие впереди слои, преодолевая силу сцепления, скрепляющую частицы, и снимая стружку. Толщину срезаемого материала принято называть припуском.

Технология токарных работ по металлу подразумевает использование специального оборудования и режущих инструментов. При помощи резцов, сверл, фрез и прочих разновидностей рабочей части станка с заготовок удаляется слой материала заданной толщины.

Совмещение этих действий в различных комбинациях позволяет получать изделия самой разной формы. Посредством таких операций возможно:

• нарезание резьбы разного типа;
• сверление отверстий, их растачивание, развертывание, зенкерование;
• отрезание частей заготовок;
• формирование на поверхности деталей канавок различного профиля.

Режущий инструмент для токарного станка

Эффективность режущего инструмента для токарного станка, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи.

Чтобы обработка металла 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 обработки металла на токарном станке для физических лиц и не только, 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.

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

Качество, точность и производительность токарной обработки металла, 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.

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.

Практика показывает, что для токарной обработки металла не слишком жестких заготовок небольшого диаметра оптимальным является главный угол, величина которого находится в интервале 60–90 градусов. Если обрабатывать необходимо заготовку большого диаметра, то главный угол необходимо выбирать в интервале 30–45 градусов. От величины вспомогательного угла зависит прочность вершины резца, поэтому его не делают большим (как правило, он выбирается из интервала 10–30 градусов).

Особое внимание на уроках по токарному делу уделяется и тому, как правильно выбирать тип резца в зависимости от вида обработки. Так, существуют определенные правила, по которым обработку поверхностей того или иного типа выполняют с помощью резца определенной категории.

Отдельную категорию инструмента для токарной обработки металла составляют резцы, с помощью которых можно обрабатывать фасонные поверхности с длиной образующей линии до 40 мм.

Резцы для обработки металла на токарном станке, подразделяются на несколько основных типов:

• по конструктивным особенностям: стержневые, круглые и призматические;
• по направлению, в котором осуществляется обработка изделия: радиальные и тангенциальные.

Виды оборудования для токарной обработки металла

Из всех типов оборудования для токарной обработки металла, наибольшее распространение и на крупных, и на мелких предприятиях получил токарно-винторезный станок. Причиной такой популярности является многофункциональность этого устройства, благодаря которой его с полным основанием можно назвать универсальным.

Перечислим основные элементы конструкции токарно-винторезного станка:

• две бабки – передняя и задняя (в передней бабке размещают коробку скоростей станка; шпиндель с токарным патроном (или планшайбой), на задней бабке размещены продольные салазки и пиноль оборудования);
• суппорт, в конструкции которого различают верхние и нижние салазки, поворотную плиту и резцедержатель;
• несущий элемент оборудования – станина, установленная на две тумбы, в которых размещают электродвигатели;
• коробка подач.

Все большее распространение получают токарные станки для обработки металла, управление которыми осуществляется при помощи специальных компьютерных программ, – станки с ЧПУ. Конструкция таких станков отличается от обычной только тем, что в ней присутствует специальный блок управления.

Технология токарных работ по металлу предусматривает использование специального оборудования – токарные станки. С их помощью производятся детали, форма которых является телом качения.

В современном производстве используют семь основных видов токарных станков:

• токарно-револьверные – предназначены для изготовления мелких деталей в больших количествах; комплектуются револьверной головкой, позволяющей быстро менять режущий инструмент, перенастраивать оборудование на другой вид работы;
• токарно-винторезные – отличаются возможностью совмещения высокой скорости вращения патрона с продольным перемещением инструмента; используются для крупносерийного и массового производства;
• токарно-карусельные – универсальные станки с планшайбой и станиной больших размеров;
• токарно-фрезерные – универсальное оборудование для индивидуального, массового и серийного производства деталей со сложной формой;
• токарные автоматы – станки с большим числом шпинделей, предназначенные для изготовления деталей со сложной геометрией многопрофильных поверхностей;
• лоботокарные станки – специализированная техника для работы с лобовыми поверхностями; используются для поштучного производства деталей, а также для мелких серий.

Работая на токарном станке, используют различный инструментарий:

• разного рода резцы;
• сверла;
• метчики;
• зенкеры;
• плашки
• развертки;
• резьбонарезные головки.

Токарная обработка цилиндрических поверхностей

Чтобы обрабатывать гладкие цилиндрические поверхности, на токарных станках, используют проходные резцы (черновые и чистовые) в два приема. Изначально работают черновым, выполняя грубое обтачивание. После черновой обработки, поверхность имеет высокую шероховатость и крупные риски. Чтобы их удалить пользуются чистовыми резцами.

Нормальные чистовые резцы используются при точении с малой подачей и небольшой глубиной срезания слоя металла. Инструмент с широкой кромкой используется для больших подач и позволяет получить гладкую поверхность.

Подрезание торцов, уступов на токарном станке

Для подрезания торцов, уступов на токарном станке используется специальный инструмент – подрезной резец. Подрезной инструмент используется для точения детали в центрах, если нужно выполнить обработку торца полностью, в заднюю бабку станка нужно вставить полуцентр и таким способом выполнить точение.

Когда заготовку фиксируют в патроне только одним концом, то для обработки торца можно пользоваться проходным отогнутым резцом. Для выполнения этой процедуры, а также для протачивания уступов применяются подрезные резцы упорного типа. Этот инструмент может работать с продольной и поперечной подачей.

Подрезая торцы, нужно следить, чтобы вершина режущей кромки располагалась на уровне центров. Инструмент, размещенный выше или ниже центров, оставит на торце сплошной неподрезанный выступ.

Проточка канавок на токарном станке

Проточка канавок на токарном станке, проводится с помощью прорезных резцов, кромка которых и воспроизводит форму нужной канавки. Поскольку обычно ширина канавки небольшая, нужны резцы с узкой кромкой, из-за чего она получается достаточно хрупкой. Чтобы увеличить точность работы такими резцами высоту их головок делают больше их ширины в несколько раз.

Вытачивают канавки также и отрезными резцами, которые имеют головку большей длины. Длину головки выбирают, исходя из размеров будущей детали, она должна быть на 50% больше величины ее диаметра.

Устанавливая резчик (отрезной, прорезной) на станок, нужно соблюдать точность монтажа. Перекос при монтаже приведет к тому, что резец будет тереться о стенки вытачиваемой канавки – это приведет к изготовлению бракованных деталей и поломке режущей кромки. Вытачивая узкие канавки, делается один проход, а для широких канавок выполняется несколько проходов.

Вытачивание конусов на токарном станке

Вытачивание наружнего или внутреннего конусов на токарном станке пользуются следующим приемом: заготовка крепится в патроне станка, верхняя часть суппорта поворачивается на угол, величина которого равна половине значения угла при вершине конуса. Выполняют протачивание заготовки, смещая инструмент посредством верхних салазок суппорта. Этот способ больше подходит для вытачивания конических элементов небольшой длины.

Если нужно выточить длинный или пологий конус, то смещают задний центр. Для этого задняя бабка станка передвигается от себя /к себе на необходимое расстояние. Когда заготовка зафиксирована в центрах таким образом, что широкая область конуса находится у передней бабки станка, то заднюю бабку нужно смещать от себя и наоборот.

Сверление отверстий на токарном станке

На токарном станке отверстия сверлятся перовыми или спиральными сверлами. В перовом сверле есть две плоские лопатки, имеющие две режущие кромки, плавно переходящие в стержень. Величина угла при вершине перового сверла находится в пределах 116-118°. В некоторых случаях значение может меняться в диапазоне 90-140°, зависит от твердости обрабатываемого металла. Для металлов с высокой твердостью используются сверла с большим углом. Перовое сверло обеспечивает низкую точность высверливаемых отверстий.

Спиралевидные сверла обеспечивают более высокие показатели точности сверления и являются основными для работ на токарных станках. Сверло состоит из рабочей части и хвостовика, реализованного в виде цилиндра или конуса. С помощью хвостовика сверло закрепляют в патроне или пиноли станочной бабки.

Рабочая часть спирального сверла реализована в виде цилиндра с двумя винтообразными канавками, формирующими режущие кромки. Посредством этих канавок происходит выведение стружки наружу. В головке сверла есть две поверхности (передняя, задняя) и две кромки, которые соединены перемычкой. Значение угла в вершине винтового сверла находится в тех же пределах, что и для перового сверла.