Приспособления для обработки заготовок на токарных станках

Токарный станок

Специальное оборудование для обработки дерева на токарном станке стоит недешево. Для обучения точению сгодится и обычная насадка к дрели. На чем экономить не стоит, так это на стамесках: дешевые и некачественные обычно после первых же опытов с твердым деревом тупятся и уже не режут, а рвут древесину.

Резчицкий инструмент должен как можно дольше оставаться острым!

Чтобы изделие было точно обработано, его нужно правильно закрепить на станке. Для этого на токарных станках предусмотрены специальные приспособления различной формы и размеров.

Чем больше у токарного станка различных приспособлений, тем проще и точнее будет работать на нем.

Черновую обработку дерева проводят на низких оборотах, на более высоких выполняют чистовую и шлифовку.

Тем, кто разбирается в электричестве, форумчане советуют использовать бесступенчатое изменение скорости вариатором. Это удобно тем, что скорость можно менять от максимальной до минимальной прямо на ходу и не перекидывая ремни.

Общие сведения

Для изготовления валов используются заготовки с большим припуском, которые зажимаются в патроне и поджимаются задним центром. При черновой обработке необходимо максимально снять припуск, используя наибольшую глубину резания, определяемую мощностью станка. Оставшиеся припуски для окончательной обработки высчитываются исходя из конфигурации и размеров детали, методов последующей обработки.

При соотношении диаметра вала к его длине более чем 1:15 применяются подвижные и неподвижные люнеты. Эти поддерживающие устройства принимают на себя реакцию сил резания, не допуская деформаций заготовки. Этим повышается жесткость режущей системы и уменьшается вероятность возникновения нежелательных вибраций.

Чистовая обработка валов проводится в центрах, при этом конец вала закрепляется в поводковом патроне или используется хомутик. При обработке единичных изделий одна сторона вала проходится за одну установку с использованием всех необходимых инструментов. Крупные партии изделий изготавливаются на различных станках с использованием минимального набора инструментов.

Чистовая обработка проводится на высокоточном оборудовании. При этом обработка начинается с наибольшего диаметра, последовательно переходя на следующий меньший размер.

Обработка гладких валов

Изготовление гладкого вала заключается в обтачивании наружной цилиндрической поверхности. Работа выполняется проходным резцом с использованием продольной подачи. При этом заготовка устанавливается в центрах.

Центровые отверстия выполняются на различных станках: токарных, сверлильных, револьверных. На специальных двухсторонних центровальных станках проводится одновременное протачивание противоположных центров. В любом случае для этой операции применяются спиральные сверла, зенковки или комбинированный центровочный инструмент.

От точности выполнения центровочных отверстий, называемых установочными базами, зависит качество изготовления всей детали.

При изготовлении гладкого вала выполняются следующие операции:

• Отрезание заготовки от общего прутка.
• Обработка торцовой поверхности с последующим центрованием
• Изготовление противоположной торцовой плоскости и ее центрование.
• Черновая обработка одной половины заготовки, находящейся в центрах.
• Черновая обработка второй части заготовки.
• Последовательная чистовая обработка первой и второй части заготовки.

Надо сказать, что самым экономичным способом изготовления гладкого вала является применение калиброванной стали. При этом отпадает необходимость в обработке внешней цилиндрической поверхности. Но в большинстве случаев применяется сортовой прокат. Поэтому, выбирая заготовку, нужно брать наружный размер прутка с диаметром, наиболее близким к максимальному сечению будущего вала.

Изготовление ступенчатых валов

Ступенчатые валы изготавливают по двум схемам:

1. Деление припуска на части.
2. Деление длины заготовки на несколько отрезков.

Первая схема предполагает обработку заготовки с небольшой глубиной резания. При этом общее расстояние проходимое резцом получается больше. Во втором случае снятие припуска происходит за один проход с большой глубиной резания. При таком подходе необходим более мощный электропривод станка.

Перед обработкой цилиндрической поверхности подрезаются торцы. Операция проводится подрезным резцом с подачей в двух направлениях. Подрезание от центра к поверхности вала отличается менее шероховатым качеством плоскости.

Галтели (скругления между ступенями) выполняют проходным резцом с одновременной поперечной и продольной подачей. Радиус галтели зависит от диаметра ступени.

Канавки проходятся поперечной подачей фасонного резца с режущей частью равной ширине канавки. Широкие канавки выполняют в два приема: поперечной и продольной подачей.

Сверлят отверстия закрепленным в пиноли инструментом. Расточные резцы, закрепленные в резцедержателе, служат для прохода внутренних цилиндрических поверхностей.

Для гладких сквозных отверстий применяются проходные резцы. Упорные расточные резцы используются для изготовления глухих и ступенчатых отверстий.

Для отрезки готовой детали устанавливают отрезной резец и применяют поперечную подачу. При этом, для получения чистого среза лучше использовать резец с наклонной режущей кромкой. Прямая кромка разрушает срез и требуется дальнейшая подрезка торца.

Массовое производство ступенчатых валов организуется следующими методами:

1. Обработка на обычных станках без использования специальной оснастки.
2. Обработка с применением дополнительных приспособлений на специально настроенных станках.
3. Работа на станках с копировальными устройствами.

Для изготовления валов обычной точности необходимо не более двух установок заготовки. Токарная обработка за три-четыре установки требуется для изготовления валов высокой точности и в случаях, когда заготовка имеет неравномерные припуски.

Черновые и чистовые операции должны быть разделены по времени. Это необходимо для снятия внутренних механических напряжений металла, возникших при первичной обработке.

Определение и виды токарной обработки

Во время токарной обработки происходит воздействие режущего инструмента на деталь. При этом в станке выполняется два вида движения — вращательное (для заготовки) и поступательное (для резца). Таким образом удаляется излишек материала, обрабатываемому компоненту передается нужная форма.

Для выполнения вышеперечисленных операций в конструкции станка есть обязательные элементы – передняя и задняя бабки, суппорт и резцедержатель. С их помощью происходит позиционирование инструмента относительно детали, задаются параметры тех или иных видов обработки.

В зависимости от желаемого результата выделяют следующие типы токарной обработки:

• обтачивание. Разделяется на наружное и внутреннее. С помощью резца происходит удаление материала на поверхности детали;
• расточка. Суть этой функции заключается в увеличении диаметра или изменении конфигурации отверстия. Используются специальные типы резцов;
• точение конусов. Операция схожа с процедурой обточки, разница заключается в расположении режущего инструмента. Его устанавливают под определенным углом относительно поверхности;
• формирование резьбы. Для этого необходима особая конструкция фартука суппорта;
• точение канавок и отрезание. Применяются специальные типы резцов;
• подрезание торцов.

Это наиболее распространенные типы токарных работ. Они могут выполняться на одном станке, если это предусмотрено его конструкцией. Но для достижения оптимального результата необходимо знать технические характеристики оборудования. Они влияют на качество и точность выполнения работ.

Если предполагается сложная обработка деталей — рекомендуется использовать резцедержатель револьверного типа. На нем могут располагаться несколько типов обрабатывающих инструментов, смена происходит за счет вращения рабочей головки.

Устройство универсального токарно-винторезного станка. Станки токарной группы

На универсальном токарно-винторезном станке обрабатывают детали различных классов (круглые и некруглые стержни, кольца, диски, корпусные детали). Универсальный токарно-винторезный станок (рис. 13) имеет станину 18 – массивную базовую чугунную деталь на двух тумбах.

В передней тумбе 16 установлен главный электродвигатель, в задней 12 – насос и резервуар для СОТС.

Верхняя часть станины имеет две пары направляющих для базирования и перемещения подвижных элементов станка. Передняя бабка 1 закреплена на левой части станины. В корпусе передней бабки расположена коробка скоростей и шпиндель 2, представляющий собой полый вал, на правом резьбовом конце которого устанавливается технологическая оснастка для базирования и закрепления заготовок (трехкулачковый патрон 3, планшайба и т. д.).

а

б

Рис. 13. Схема универсального ТВС (а): 1 – передняя бабка; 2 – шпиндель; 3 – трехкулачковый патрон; 4 – поворотные салазки; 5 – резцедержатель; 6 – поперечные салазки; 7 – пиноль; 8 – задняя бабка; 9 – рейка; 10 – ходовой вал; 11 – ходовой винт; 12 – задняя тумба; 13 – поддон; 14 – продольные салазки; 15 – фартук; 16 – передняя тумба; 17 – гитара подач; 18 – станина; схема ТВС – 1М63Н-3 (б)

Шпиндель получает вращение (главное движение) от главного электродвигателя через клиноременную передачу, систему зубчатых колес и муфт, размещенных на валах коробки скоростей, расположенной внутри передней бабки. Задняя бабка 8 установлена на правой части станины с возможностью перемещения по ее внутренним направляющим. Внутри задней бабки размещена выдвижная пиноль 7, в конусное отверстие которой вставляются различные центры (неподвижный, вращающийся, плавающий, центр-пробка).

При обработке коротких заготовок, заготовок типа «некруглый стержень» или корпусных заготовок в конусное отверстие пиноли устанавливается осевой инструмент (сверло, зенкер, развертка), что позволяет производить осевую обработку центрального отверстия в заготовке. Движение подачи при этом осуществляется вручную вращением маховичка задней бабки. На паре наружных направляющих станины размещается суппорт, состоящий из резцедержателя 5, поворотных салазок 4, поперечных салазок 6, продольных салазок 14 и фартука 15 (рис. 13). В четырехпозиционном резцедержателе устанавливаются режущие инструменты – токарные резцы.

Поворотные салазки установлены с возможностью поворота и фиксации вокруг вертикальной оси, что позволяет обрабатывать короткие (до 150 мм) конусные поверхности с большими углами конусности (до 45°).

При обработке длинных конусных поверхностей с малыми углами конусности (до 5°) смещают ось вращения заготовки, перемещая заднюю бабку перпендикулярно направляющим станины.

Поперечные салазки позволяют придать режущему инструменту движение подачи Dsпод углом 90° к оси вращения заготовки (поперечная подача). Продольные салазки позволяют придать режущему инструменту движение подачи Dsпод углом 0° к оси вращения заготовки (продольная подача). Движение подачи осуществляется вручную или автоматически.

На передней стенке станины закреплена коробка подач, кинематически связанная с шпинделем системой зубчатых колес, установленных в гитаре подач 17. Коробка подач передает движение на ходовой вал 10 и ходовой винт 11. Ходовой винт служит для обеспечения автоматической подачи только при нарезании резьбы, для обеспечения автоматической подачи при других работах служит ходовой вал.

Для преобразования вращения ходового вала или ходового винта в прямолинейное перемещение служат механизмы, размещенные в фартуке (механизм типа «винт – гайка» для поперечной или продольной подачи при резьбонарезании, механизм типа «рейка – колесо» для других работ). При этом рейка 9 установлена на передней части станины. Для сбора стружки и СОТС в нижней части станины установлен поддон 13 (рис. 13).

Универсальный токарно-винторезный станок позволяет установить не более пяти режущих инструментов (четыре в резцедержателе и один в пиноли задней бабки). Для изготовления партии деталей с большим объемом токарной обработки универсальные станки малопригодны, так как требуется много времени на установку и наладку режущего инструмента.

Рис. 14. Патронный токарноревольверный полуавтомат: 1 – станина; 2 – коробка подач; 3 – передняя бабка; 4 – барабан передних упоров; 5 – поперечный суппорт; 6 – револьверная головка; 7 – револьверный суппорт; 8 – барабан задних упоров

Для обработки партии сложных деталей типа ступенчатый валик, фланец, кольцо применяют токарно-револьверные станки. В токарноревольверном станке несколько режущих инструментов устанавливают в «револьверной головке», что позволяет сократить время на установку и наладку инструментов. В прутковых револьверных станках заготовку (пруток различного сечения) зажимают в пустотелом цанговом патроне. После изготовления детали ее отрезают, протягивают оставшуюся часть прутка через полое осевое отверстие цангового патрона и обрабатывают следующую деталь. В патронных револьверных станках обрабатывают штучные заготовки, зажимая их в кулачковом патроне станка.

Револьверные станки с многогранной револьверной головкой дополнительно оснащены одним или двумя (передним и задним) поперечными суппортами. Все инструменты, работающие с продольным движением подачи, закрепляются в револьверной головке. Все инструменты, работающие с поперечным движением подачи, закрепляются в суппортах. Станки с круглой револьверной головкой поперечных суппортов не имеют. При необходимости поперечное движение подачи осуществляется за счет медленного вращения револьверной головки вокруг горизонтальной оси. На рис. 14 показан патронный револьверный станок с многогранной головкой. Он состоит из станины 1, передней бабки 3 с коробкой скоростей коробки подач 2, размещенной на лицевой стороне станины, поперечного суппорта 5, револьверного суппорта 7 с револьверной головкой 6, барабанов передних 4 и задних рупоров.

Повышение производительности обработки достигается за счет параллельной работы суппортов и предварительной настройки станка по упорам барабанов 4 и 8. Настройка станка по упорам позволяет автоматически выдерживать диаметры и длины обрабатываемых поверхностей заготовок.

Обработка ступенчатых валов ведется на многорезцовых токарных полуавтоматах, автоматах или токарных гидрокопировальных станках.

Обработка массивных цилиндрических заготовок с отношением длины заготовки к ее диаметру 0,3–0,4 ведется на токарно-карусельных станках.