Обробка фасонних поверхонь

Обробка фасонних поверхонь

Вступ

різець стержневий фасонний супорт Життя людини в сучасному цивілізованому суспільстві неможливе без застосування машин. За допомогою машин видобувають вугілля, руду, нафту. Транспортні засоби — електровози, автомобілі, літаки та інші - перевозять людей та вантажі. До машин належать засоби виробництва: ливарне устаткування, молоти, преси, верстати. Безліч машин працює в сільському господарстві, в легкій та харчовій промисловості: трактори, комбайни, сівалки, устаткування для машинного доїння, ткацькі верстати, взуттєві автомати тощо. Кожна середня сім'я у побуті використовує до десятка машин: холодильники, пральні машини, кухонні комбайни, вентилятори і т. п.

Галузь промисловості країни, підприємства якої виробляють знаряддя праці для народного господарства, а також техніку оборонного та невиробничого призначення, називається машинобудуванням. Машинобудування — це основа технічного прогресу суспільства.

Україна була й буде великою машинобудівною державою. Підприємства важкого машинобудування є у Дніпропетровську, Краматорську, Маріуполі; автомобільні, тракторні, з виготовлення двигунів — у Запоріжжі, Харкові, Кременчуці, Львові; верстатні, пресо будівні - у Києві, Харкові, Одесі, Мелітополі; сільськогосподарського машинобудування — у Дніпропетровську, Кіровограді, Херсоні тощо.

Сучасне машинобудівне підприємство — це складний комплекс тісно пов’язаних між собою різноманітних цехів, відділів, служб. У заготівельних цехах (ливарному, ковальському) виготовляють заготовки для деталей машин.

У механічних цехах із цих заготовок на металообробних верстатах дістають деталі з потрібними розмірами та якістю поверхні. На сучасних машинобудівних заводах працюють по кілька механічних цехів, оснащених токарними, свердлильними, фрезерними, стругальними, шліфувальними та іншими верстатами.

Найбільш поширена механічна (верстатна) обробка — токарна. Верстати токарної групи (токарно-гвинторізні, токарно-револьверні, карусельні, напівавтомати та автомати, верстати з числовим програмним керуванням) становлять основу устаткування механічних цехів. Тому однією з найважливіших у металообробці є спеціальність токаря.

Токарі-новатори, винахідники й раціоналізатори запроваджують нові високопродуктивні пристрої та інструменти, раціоналізують прийоми праці. Великий внесок у розвиток токарної справи зробили токарі-новатори України.

Кадри робітників-верстатників, у тому числі токарів, готують у навчальних закладах системи професійно-технічної освіти. Учні професійно-технічних училищ дістають необхідну теоретичну підготовку, набувають практичного досвіду роботи на сучасному технологічному обладнанні, потрібні для виконання токарних робіт середньої складності. А далі перед ними розкривається дорога творчої праці, підвищення майстерності, подальшого навчання.

У машинобудуванні широко застосовуються деталі, що мають поверхні з криволінійними твірними (фасонні), вони відрізняються від найпростіших форм поверхонь (плоскої, циліндричної, конічної). Фасонні поверхні обробляють на токарних верстатах фасонними різцями, способом поєднання поздовжньої і поперечної подачі а також за допомогою різних пристосувань.

1. Обробка різцями

Короткі фасонні поверхні довжиною до 60 мм. в серійному виробництві обробляють фасонними різцями. Профіль ріжучої кромки фасонного різця відповідає профілю оброблювальній фасонної поверхні, тобто опуклості на деталі відповідає угнута кромка різця і навпаки.

Стрижневі фасонні різці. Найпростішим фасонним різцем за конструкцією являється стрижневий з привареною чи напаяною різальною пластиною (рис. 1).

Рис. 1

Через складність профілю поверхні фасонного різця та через трудомісткість та складність операції, переточування роблять не по задній поверхні, а по передній. Тому що після переточування по передній поверхні початковий профіль ріжучої кромки зберігається. Однак стрижневою різець допускає тільки 2−3 переточки по передній поверхні, так як після кожної переточки, щоб встановити ріжучу кромку різця по центру заготовки, різець підіймають вище за допомогою підкладок і він упреться в «стелю» паза різцетримача. До недоліків стержневих різців належить мала кількість допустимих переточувань. Застосовують ці різці здебільшого, як радіусні та галтельні (див. мал 1). Різці зі складним профілем різальної кромки в умовах серійного або масового виробництва зазвичай мають призматичну або дискову конструкцію.

Призматичні різці. Це інструмент який витримує велику кількість переточувань. Шліфований профіль його задньої поверхні відповідає заданому фасонному профілю деталі, різець закріплюють у спеціальній державці хвостовиком, що має форму типу «ластівчин хвіст», причому для утворення заднього кута різець встановлюють з нахилом до підошви державки (рис. 2).Переточування різця виконують шліфуванням передньої поверхні (рис. 2 вид А).

Рис.2

Дисковий, або круглий, різець має зовнішню фасонну поверхню, форма якої є дзеркальним відображенням заданої фасонної поверхні деталі. Різець має кутовий виріз. Перетином площини вирізу із зовнішнього фасонної поверхнею утворюється фасонна ріжуча кромка (рис. 3).

Рис.3

Якби передня поверхня різця проходила через центр заготовки деталі, а центр дискового різця знаходився на рівні центру заготовки деталі, то різець мав би нульові значення переднього і заднього кутів, тобто практично не працював би (рис. 4А). Щоб створити сприятливу геометрію ріжучого клина, виріз роблять нижче від центру диска (різця), а центр різця встановлюють вище від центру заготовки (рис. 4В).

Крім того, передню поверхню переточують по дотичній до певної постійної умовної окружності, радіус якої:

де б — заданий задній кут, г — заданий передній кут. За зазначених умов установки й заточення різця значення переднього і заднього кутів будуть позитивні.

Рис.4

Після кожної переточки по передній поверхні дисковий різець повертають на осі державки, знову встановлюють по центру і закріплює. Наявні на торці різця і на торці державки зубці запобігають прокручуванню різця від зусиль, що виникають при різанні.

Призматичні і дискові різці виготовляють зазвичай зі швидкоріжучої сталі, рідше застосовують твердосплавні.

Робота фасонними різцями. Щоб зменшити вібрацію заготовок при роботі фасонним різцем способом поперечної подачі, попередньо проточують поверхню прохідним різцем, залишаючи невеликий припуск на остаточну обробку фасонним різцем.

При фасонній обробці як змащувально — охолоджувальну рідину використовують емульсію або сульфофрезол.

Технологія обробки сферичної поверхні наведена нижче:

2. Обробка фасонних поверхонь поєднанням двох подач

Іноді доводиться обробляти деталі, у яких фасонні поверхні великі настільки, що виготовити для них відповідний фасонний різець з довгою різальною кромкою неможливо. У цих випадках фасонну поверхню обточують іншими способами, зокрема прохідними різцями. На рис. 12, а, б показано приклад такого обточування. Спочатку різцем 1 за кілька поздовжніх проходів деталі надають ступінчастої форми (рис. 12, а), а потім різцем 2 зрізують вершини ступенів (рис. 12, б) при одночасній поздовжній і поперечній подачах вручну.

Після цього різцем 3, працюючи з ручними поздовжньою та поперечною подачами, за один або кілька проходів поверхні надають остаточної форми, яку перевіряють шаблоном.

Описаний спосіб оброблення фасонних поверхонь застосовують при невеликій кількості оброблюваних деталей, оскільки він малопродуктивний і до того ж потребує від верстатника великої кваліфікації та уваги. Перевага цього способу в тому, що він допускає користування прохідними різцями.

При обточуванні фасонних поверхонь прохідними різцями із застосуванням ручних подач швидкості різання та подачі мають бути приблизно на 20−30% меншими, ніж при зовнішньому обточуванні циліндричних поверхонь.

Так будь-яку фасонну поверхню тіла обертання можна отримати сполученням поздовжньої і поперечної подач. При певному навику, періодично контролюючи заготовку (деталь) шаблоном, токар досить точно може виточити фасонну рукоятку, кулю та інші фасонні деталі. Спосіб обробки поєднанням двох подач хоча і простий але малопродуктивний і використовується при одиничному виготовленні деталей. Дещо прискорює фасонну обробку нескладний пристрій, зображений на рис. 5 а.

Рис. 5

Токар включає автоматичну подовжню подачу і працює тільки рукояткою поперечної подачі, дивлячись, щоб кінець дротяного рейсмуса 3 весь час торкався фасонного контуру, накресленого на листку планшета 2, який закріплений в тримачі 1 який закріплений в задній бабці.

Також можна в задню бабку закріпити еталон 4 деталі та контролювати поперечну подачу стикання щупа 5 з еталоном це і є обробка за копіром (рис. 5б).

Обробка фасонних поверхонь за копіром.

Оброблення на токарному верстаті фасонних поверхонь по копіру по суті не відрізняється від оброблення конічних поверхонь за допомогою конусної лінійки. Необхідно лише замінити конусну лінійку лінійкою з криволінійним обрисом (рис. 14), що називається копіром.

Якщо роз'єднати нижню частину супорта з гвинтом поперечної подачі й потім надати каретці поздовжнє переміщення, то різець отримає від копіру разом із поздовжнім також і поперечне переміщення. При цьому різець, обточуючи деталь, надає їй криволінійної поверхні, твірна якої відповідатиме профілю копіра. Такий спосіб роботи називається роботою по копіру.

На рис. 14 показано обточування фасонної рукоятки 2 за допомогою копіра 4. Ролик 5, закріплений в тязі 3, здійснює разом із супортом поздовжній рух. При цьому він пересувається в криволінійному пазу, утвореному двома пластинами копіра, і переміщує в поперечному напрямку різець 1. Різець йде за рухом ролика і таким чином відтворює на деталі поверхню, профіль якої відповідає профілю копіра.

Іноді фасонні поверхні деталей обточують за допомогою одностороннього копіра. У цьому разі притискання ролика до копіра відбувається під дією пружини або вантажу, що підвішується на тросі за станиною та пересувається разом з кареткою.

На рис. 15 показано копір 2 у вигляді готової, точно обробленої деталі, закріпленої в пінолі задньої бабки. У супорті, крім основного різця 1, закріплюється щуп 3, який кінцем має весь час торкатися копіра. Суміщаючи вручну поздовжню та поперечну подачі, верстатник весь час підтримує щуп у зіткненні з копіром, і завдяки цьому різець 1 відтворює на деталі поверхню, що відповідає профілю копіра. Вершини щупа та різця має лежати точно на висоті центрів і мати строго однакову форму в плані, інакше оброблена поверхня вийде з перекручуваннями.

Для оброблення не круглих деталей типу дискових кулачків, ексцентриків тощо застосовують спеціальну оправку 1 (рис. 16), на якій установлюють копір 2, втулку 3, заготовку 4 та шайбу 5, що закріплюються гайкою 6. Профіль копіра робиться завжди відповідним профілю оброблюваної деталі.

Оправка вставляється конічним хвостовиком в отвір шпинделя та затягується за допомогою болта. Для обточування деталі в різцетримачі закріплюється державка з роликом 8 та різець 7. Ролик має постійно притискатися до копіра 2 й утримуватися біля нього постійно в притиснутому стані. Для цього верстатник повинен роз'єднати супорт з гвинтом поперечної подачі, а замість гвинта встановити валик з пружиною. При обертанні оправки 1 ролик котитиметься по копіру, а різець — обробляти деталь відповідно до профілю копіра.

3. Оброблення сферичних поверхонь

Зовнішні сферичні, або кулясті, поверхні невеликого діаметра (до 40 мм) обточують фасонними різцями, попередньо проточивши на заготовці поверхню, близьку до сферичної (рис. 17).

Для серійного оброблення сферичних поверхонь застосовується пристрій, зображений на рис. 18, а. У корпусі 2 з відігнутою планкою для закріплення в різцетримачі 6 розташована черв’ячна передача. Черв’ячне колесо з'єднане з поворотним столиком 5, по радіальних напрямних якого переміщується різцетримач 6 з різцем 5.

Вісь черв’ячного колеса встановлюється точно під центром оброблюваної сферичної поверхні (регулювання здійснюється поперечними і поздовжніми полозками супорта). Обертання черв’яка виконується вручну за допомогою рукоятки. Радіус оброблюваної сфери регулюється переміщенням різцетримача в радіальному напрямку. На рис. 18, б, в показано варіанти використання пристрою для оброблення випуклої та ввігнутої поверхонь. Сучасні токарні верстати за спеціальним замовленням оснащують поворотним супортом з широким діапазоном регулювання радіусів оброблюваних сферичних поверхонь.

Неповні сферичні поверхні, радіус яких не перевищує 100 мм, можна обробляти без будь-якого пристрою за допомогою мірного стрижня (штихмаса), довжина якого дорівнює заданому радіусові сферичної поверхні. Для оброблення зовнішньої сфери (рис. 19, а) між поперечними полозками супорта верстата та упором 2, закріпленим на станині, установлюють мірний штихмас 1. Різець підводять до поверхні більшого діаметра заготовки, і штихмас ставлять «на перекіс». У разі автоматичної подачі поперечних полозків супорта штихмас повертається відносно свого нерухомого лівого кінця, відтискуючи каретку супорта праворуч, а різець при цьому описуватиме криву радіусом R, тобто обточуватиме сферичну поверхню.

Для оброблення внутрішньої сферичної поверхні штихмас має упиратися в упор праворуч від каретки, упором може бути плита задньої бабки (рис. 19, б). Кінці штихмаса гостро заточені, а в поперечних полозках супорта і плитки є накернені заглибини, куди входять кінці штихмаса. Кінець штихмаса з боку упора має розташовуватися під уявним центром кола, радіус якого R, що досягається контролем шаблоном при першому пробному проході та регулюванням положення упора, який кріпиться до станини планкою (рис. 19, в).

Фасонні поверхні на токарних верстатах найновіших конструкцій обточуються за допомогою гідрокопіювального супорта.

4. Обробка фасонних поверхонь за допомогою гідрокопіювального супорта

До сучасних токарних верстатів за окремим замовленням поставляють гідрокопіювальний супорт, котрий дає змогу обточувати ступінчасті вали й виконувати різноманітні копіювальні роботи із закріпленням заготовки в центрах або в патроні. Застосування такого гідросупорта забезпечує підвищення продуктивності праці на 25…40%.

Гідрокопіювальний супорт здебільшого розташовують попереду заготовки (рис. 20). Його встановлюють на поперечних полозках супорта верстата, знявши з нього поворотну плиту й верхні полозки. Для поздовжнього зовнішнього точіння та розточування середню частину копіювального супорта розміщують під кутом 60° до напрямку подачі (рис. 20, а, б), а для торцевого точіння — під кутом 30° (рис. 20, в). Від насоса 1 через фільтр 2 мастило подається в меншу порожнину, А гідроциліндра. Порожнина Б циліндра з'єднана зі спостережним пристроєм. Порожнини циліндра сполучаються через отвір у поршні 8. Шток 5 циліндра жорстко закріплено у кронштейні поворотної частини супорта 4.

Спостережний пристрій являє собою золотник 7, корпус якого розміщено у блоці з циліндром, а сам золотник за допомогою пружини притискається через важіль зі щупом 6 до копіра. Між золотником і виточкою у корпусі спостережного пристрою утворюється кільцевий прохідний переріз.

Якщо золотник висунуто вперед (на схемі - вгору), то вихід мастила з великої порожнини циліндра перекривається. У порожнинах циліндра, які сполучені отвором, установлюється однаковий тиск. Проте площа поршня в порожнині А приблизно вдвічі більша за площу поршня в порожнині Б, тому зусилля, що діє на циліндр, спрямоване до оброблюваної заготовки (на схемі - вгору), і супорт рухається вперед до заготовки.

Під час натискування на золотник між ним і його корпусом утворюється канал, достатній для пропускання мастила з порожнини Б у бак. Тоді завдяки опору в поршневому отворі тиск у порожнині А значно перевищуватиме тиск у порожнині Б, унаслідок чого рівнодійне зусилля на циліндр буде спрямоване від оброблюваної заготовки і супорт відходитиме назад.

Коли канал між золотником і спостережним пристроєм зменшується, то мастило, що виходить з порожнини Б, зазнає опору, й тиск у порожнині Б стає вдвічі меншим, ніж у порожнині А. Зусилля, що діють на циліндр, урівноважуються, і копіювальний супорт залишається нерухомим (обробляється циліндрична поверхня).

У місцях переходу від циліндричної поверхні до прямокутного торця щуп відхиляється і, натискуючи на золотник, збільшує канал у спостережному пристрої, унаслідок чого копіювальний супорт починає відходити від заготовки. Оскільки каретка продовжує рухатися зі сталою швидкістю до передньої бабки, то в результаті додавання цих двох рухів на заготовці утворюється прямий кут.

Під час копіювання інших профілів на заготовці відтворюється форма копіра. У механічних цехах застосовують також гідрокопіювальні супорти, розташовані позаду заготовки (рис. 21), які дають змогу поєднувати роботу за копіром з проточуванням канавок, зняттям фасок, підрізуванням і нарізуванням різьби. Особливістю верстата є наявність поворотного барабана зі змінними копірами. Некопіювальні операції виконують, вимкнувши гідронасос.

5. Несправності

Висновок

Найбільш поширена механічна (верстатна) обробка — токарна. Верстати токарної групи (токарно-гвинторізні, токарно-револьверні, карусельні, напівавтомати та автомати, верстати з числовим програмним керуванням) становлять основу устаткування механічних цехів. Тому однією з найважливіших у металообробці є спеціальність токаря. І сучасне та майбутнє виробництво та в усіх галузях без такої людини, як токар не можливе.

Список використаної літератури

1.Г.М Стискін; М.П. Ревнівцев; В. А. Мелещик; Технологія токарної Обробки 1998. — 176 с.

2. Денежный, П.М., Стискин, Г. М., Тхор, И. Е. Токарное дело [Текст]: учебное пособие для проф-техн. училищ/ П. М. Денежный.-М.: Высшая школа, 1976. — 304 с.

3. Зайцев, Б. Г. Рыцев, С. Б. Справочник молодого токаря. М. 1988

4. Слепинин, В. А. Руководство по обучению токарей по металлу. М. 1974

5. Фрезерное дело: Учеб. пособие для средн. проф.-техн. училищ. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.:Высш.школа, 1980. — 208 с., ил. (Профтехобразование. Обраб. резанием).