Элементы резца. Углы резца и их назначение Задняя поверхность резца

Работа 1

Токарные резцы

1. Части и элементы резца

При обработке резанием применяют режущие инструменты разнообразных форм и конструкций. Простейшей формой режущего инструмента является токарный резец (рис. 1). Резец имеет рабочую часть – головку Б, на которой расположены режущие элементы, и державку А, предназначенную для установки и закрепления резца на станке (в резцедержателе).

Рис. 1. Элементы режущих инструментов

Заточкой создаются клинообразная форма головки резца для лучшего внедрения в обрабатываемый материал. На головке резца расположены ее рабочие элементы (см. рис. 1): 1 –передняя поверхность; 3 –главная и 4 –вспомогательная задние поверхности 2 –главная и 6 –вспомогательная режущие кромки; 5 –вершина резца.

2. Поверхности на обрабатываемой детали, координатные

и секущие плоскости

На обрабатываемой детали (заготовке) различают следующие поверхности (рис. 2, а ): 1 –обрабатываемая, 2 –обработанная и 3 –поверхность резания. Для определения углов резца рассматривают следующие координатные плоскости:

Основная плоскость (ОП) – плоскость, проходящая через основание державки резца (рис. 2, а ).

Плоскость резания (ПР) – проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.

Главная секущая плоскость (N – N ) – плоскость, перпендикулярная к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость (рис. 2, б ).

Рис. 2. Координатные и секущие плоскости

Вспомогательная секущая плоскость (N 1 – N 1) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 2, б показаны следы плоскости N – N и N 1 – N 1 .

3. Углы токарного резца

Углы резца определяют положение в пространстве элементов его рабочей части. Эти углы называют углами резца в статике и показаны на рис. 3. Совокупность углов резца составляет его геометрию .

Рис. 3. Углы резца в статике

В главной секущей плоскости измеряют главный передний угол γ, главный задний угол α, угол заострения β и угол резания δ (рис. 3).Главный передний угол - угол, заключенный между передней поверхностьюрезца и плоскостью перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку. На рис. 3 он положительный, но может быть равным нулю или иметь отрицательное значение.

Главный задний угол α - это угол, заключенный между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Углом заострения β называют угол, заключенный между передней иглавной задней поверхностями.

Углыγ, α и βназывают главными углами , так как они определяют геометрию режущего клина. Сумма этих углов составляет 90˚, т.е.γ + α + β = 90˚.

Величины углов γи α находятся в пределах: γ = –10…+15˚; α = 6–12˚.

Положение вспомогательной задней поверхности определяется вспомогательным задним углом α 1 (в сечении N 1 – N 1).

Углы в плане измеряются в основной плоскости.

Главный угол в плане φ – угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательный угол в плане φ 1 – угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Угол при вершине ε– угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Сумма углов φ + φ 1 + ε = 180˚. Для проходных резцов φ = 30–90˚; φ 1 = 10–45˚.

Положение главной режущей кромки относительно основной плоскости определяется углом λ – углом наклона главной режущей кромки . Это угол, заключенный между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основой плоскости. Угол λ измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

а б в

Рис. 4 . Углы наклона главной режущей кромки

Угол λможет быть отрицательным (рис. 4, а ), равным 0 (рис. 4, б ) и положительным (рис. 4, в ). Для токарных резцов λ = –5…+15˚.

Угол λ влияет на направление схода стружки и прочность режущей кромки.

4. Классификация токарных резцов

На токарных станках выполняют много видов обработки, что при­вело к созданию большого количества резцов по назначению и конструкции. Типы токарных резцов в основном подразделяют по следующим признакам: виду обработки, характеру обработки, форме головки, направлению подачи, способу изготовления и роду материала режущей части.

Рис. 5. Основные типы токарных резцов

На рис. 5 приведены типы резцов по виду обработки. Проходные резцы 1,2 и 3 служат для обтачивания гладких цилиндрических и конических поверхностей. Подрезной резец 4 работает с поперечной подачей при обточке плоских торцовых поверхностей. Широкий проходной резец 5 служит для чистового продольного точения. Расточный резец 6 применяется при растачивании сквозных отверстий, а расточной упорный резец 7 - для растачивания глухих отверстий. Отрезной резец 8 применяется для разрезания заготовки и для протачивания кольцевых канавок. Для нарезания резьбы применяют резьбовой резец 9, а для обточки фасонных поверхностей - резец 10.

По характеру обработки резцы подразделяют на черновые (обдирочные) 2, чистовые 5 и для тонкого точения. По форме головки: прямые 1,3, отогнутые 2, оттянутые 8 и изогнутые.

По направлению подачи их подразделяют на правые и левые. Правые работают с подачей справа налево, а левые - слева направо. По способу изготовления резцы бывают целые, с приваренной встык головкой, с припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки. По применяемому материалу резцы бывают из быстрорежущей стали, с пластинками из твердого сплава или минералокерамики, с кристаллами алмазов.

5. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ РЕЗЦА И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Углы γ, α, α 1 , φ, φ 1 , λ измеряют с помощью угломера, а углы β, δ и ε определяют вычислением по формулам: β = 90 0 – (α + γ); δ = α + β и ε = 180 0 – (φ + φ 1).

В отчете необходимо описать основные типы токарных резцов, привести рисунок токарного проходного резца cобозначением частей и элементов резца. Измерить и вычислить углы проходного, подрезного и отрезного резцов и данные занести в табл. 1.

Таблица1.

Сделать чертеж токарного проходного резца с необходимыми сечениями и проставить все угловые обозначения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Какие движения различают при обработке резанием?

Что называют главным движением и движением подачи?

Назовите части и элементы токарного проходного резца.

Какую плоскость называют основной и какую плоскостью резания?

Какая плоскость называется главной секущей и какие углы измеряют в этой плоскости?

Назовите углы в плане.

Как измерить углы в плане?

Какой угол называют углом наклона главной режущей кромки, и на что он оказывает влияние?

Назовите типы токарных резцов и их назначение.

10. Как определить углы заострения резания и при вершине?

Геометрия токарного резца.

Обработка деталей на токарных станках ведется резцами, которые в зависимости от вида выполняемой операции могут иметь различное конструктивное исполнение.

Резец состоит из двух частей:

- рабочая часть (головка)

- крепежная часть (державка)

Основные элементы режущей части рис. (а):

1- Передняя поверхность 4. Главная режущая кромка

2- Главная задняя поверхность 5. Вспомогательная реж. кромка

3- Вспомогательная задняя поверхность 6. Вершина

Основные углы токарного резца

Для определения углов приняты четыре координатные плоскости:

Р v – основная плоскость – плоскость, проходящая через точку реж. кромки перпендикулярно направлению вектора скорости

Р n – плоскость резания – касательная к реж. кромке и перпендикулярная основной плоскости.

Р τ - главная секущая плоскость – перпендикулярная линии пе ресечения P v и P n (перпендикулярная режущей кромке).

P s – рабочая плоскость – плоскость в которой расположены векторы главного движения и подачи.

1)В главной секущей плоскости (Р τ ) измеряются главные углы резца:

γ - передней угол - угол между передней поверхностью и основной плоскостью P v .

α – задний угол – угол между задней поверхностью и плоскостью резания.

β – угол заострения – угол между передней и главной задней поверхностью.

2) В основной плоскости (P v ) измеряют углы в плане:

φ- главный угол в плане – угол между главной режущей(Pп ) и рабочей плоскостью (P s )

φ`- вспомогательный угол в плане – угол между рабочей плоскостью(P s ) и проекции главной и вспомогательной режущей кромки на P v.

ε – угол при вершине

3) В плоскости резания измеряется угол наклона главной режущей кромки -λ- угол между режущей кромкой и основной плоскостью P v .

(+λ ;-λ; λ=0)

Положительный (+λ) упрочняет режущую кромку т.к. сила приходится не на вершину, а на более прочное место режущей кромки. (При чистовой обработки λ принимают отрицательным (до -5°) чтобы стружка не царапала обработанную поверхность.

При черновой обработки – наоборот (до +5°)

Влияние углов токарного резца на процесс резания

Углы режущей части инструмента оказывают большее влияние на процесс резания. Правильно назначив углы можно значительно уменьшить его износ, силы резания, мощность, затрачиваемую на процесс резания. От углов также зависит качество обработанной поверхности и производительность обработки.

Влияние установки резца при обработке на величины углов.

Значение углов α и γ изменяется в процессе резания при установке вершины резца выше или ниже оси вращения заготовки. Углы φ и φ` - в зависимости от расположения оси резца относительно оси заготовки.

Углы рабочей части резца сильно влияют на протекание процесса резания.

Правильно выбрав углы резца, можно значительно увеличить продолжительность его непрерывной работы до затупления (стойкость) и обработать в единицу времени (в минуту или час) большее количество деталей.

От выбора углов резца зависит также сила резания, действующая на резец, потребная мощность, качество обработанной поверхности и др. Вот почему каждый токарь должен хорошо изучить назначение каждого из углов заточки резца и уметь правильно подбирать их наивыгоднейшую величину.

Углы резца (рис. 48) можно разделить на главные углы, углы резца в плане и угол наклона главной режущей кромки.

К главным углам относятся: задний угол, передний угол и угол заострения; углы резца в плане включают главный и вспомогательный.

Главные углы резца следует измерять в главной секущей плоскости, которая перпендикулярна к плоскости резания и основной плоскости.

Рабочая часть резца представляет клин (на рис. 48 заштрихован), форма которого характеризуется углом между передней и главной задней поверхностями резца. Этот угол называется углом заострения и обозначается греческой буквой в (бета).

Задним углом б (альфа ) называется угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания.

Задний угол б служит для уменьшения трения между задней поверхностью резца и обрабатываемой деталью. Уменьшая трение, тем самым уменьшаем нагрев резца, который благодаря этому меньше изнашивается. Однако, если задний угол сильно увеличен, резец получается ослабленным и быстро разрушается.

Передним углом г (гамма ) называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания, проведенной через главную режущую кромку.

Передний угол г играет важную роль в процессе образования стружки. С увеличением переднего угла облегчается врезание резца в металл, уменьшается деформация срезаемого слоя, улучшается сход стружки, уменьшается сила резания и расход мощности, улучшается качество обработанной поверхности. С другой стороны, чрезмерное увеличение переднего угла приводит к ослаблению режущей кромки и понижению ее прочности, к увеличению износа резца вследствие выкрашивания режущей кромки, к ухудшению отвода тепла. Поэтому при обработке твердых и хрупких металлов для повышения прочности инструмента, а также его стойкости следует применять резцы с меньшим передним углом; при обработке мягких и вязких металлов для облегчения отвода стружки следует применять резцы с большим передним углом. Практически выбор переднего угла зависит, помимо механических свойств обрабатываемого материала, от материала резца и формы передней поверхности.

Углы в плане. Главным углом в плане ц (фи ) называется угол между главной режущей кромкой и направлением подачи.

Угол ц обычно выбирают в пределах 30--90° в зависимости от вида обработки, типа резца, жесткости обрабатываемой детали и резца и способа их крепления. При обработке большинства металлов проходными обдирочными резцами можно брать угол ф = 45°; при обработке тонких длинных деталей в центрах необходимо применять резцы с углом в плане 60, 75 или даже 90°, чтобы детали не прогибались и не дрожали.

Вспомогательным углом в плане ц 1 называется угол между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи.

Углом л (ламбда ) наклона главной режущей кромки (рис. 49) называется угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости.

Резец состоит из державки I (рис. 1.2), которая служит для установки резца на станке, и режущей ча­сти (лезвия) И. На режущей части выделяют следующие конструктивные элементы: переднюю поверх­ность лезвия 7, по которой сходит стружка; главную заднюю поверхность лезвия 2, которая обращена к поверхности резания; вспомогательную заднюю поверхность лезвия 3, которая обращена к обработан­ной поверхности; главную режущую кромку 4, которая образована пересечением передней и главной задней поверхностей лезвия (выполняет основную работу резания); вспомогательную режущую кромку 5, которая образована пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей лезвия; вершину лезвия 6, образованную пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.

Рис. 1.2

1.8. Геометрические параметры режущей части резца

К геометрическим параметрам режущей части резца относят углы заточки лезвия и радиус при вер­шине резца.

Геометрические параметры резца рассматривают в статике относительно двух координатных плос­костей: основной и плоскости резания (рис. 1.3).

Основная плоскость Р у - плоскость, параллельная направлениям подач токарного станка (5 пр, 5 П) и проходящая через главную режущую кромку резца.

Плоскость резания Р п - плоскость, проходящая касательно к главной режущей кромке лезвия и перпендикулярно основной плоскости.

Для определения действительных значений углов заточки резца проведем главную секущую плос­кость Р т.

Главная секущая плоскость Р х - плоскость, проходящая перпендикулярно к линии пересечения основной плоскости и плоскости резания. Это сечение показано на рис. 1.4.

К основным углам заточки относят:

передний угол у - угол между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью (измеряют в главной секущей плоскости);

главный задний угол а - угол между главной задней поверхностью лезвия и плоскостью резания (измеряют в главной секущей плоскости);

главный угол в плане ср - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением движения продольной подачи;

вспомогательный угол в плане (р 2 - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению продольной подачи.

Геометрические параметры режущей части резца выбирают в зависимости от обрабатываемого ма­териала и других условий обработки.

Для измерения углов заточки резца используют специальное устройство -угломер.

Угломер (рис. 1.5) состоит из основания 1 , вертикальной стойки 2 и шкального устройства 3 с измери­тельной линейкой 4 , которая может поворачиваться вокруг оси 6. Шкальное устройство направляется по стойке и при необходимости может поворачиваться вокруг оси стойки, фиксируясь в любом положении по высоте. Положение поворотной измерительной линейки фиксируется винтом 5.

Рис. 1.5

При измерении углов у и а измерительную линейку устанавливают перпендикулярно к главному режущему лезвию резца. При измерении переднего угла у линейка 4 совмещается с передней поверхно­стью резца, а при измерении главного заднего угла а - с главной задней поверхностью. По показаниям шкалы угломера определяют значение углов.

Вопросы для самопроверки

Перечислите формообразующие движения.

Что называют главным движением резания?

Что называют движением подачи?

Что называют режимом обработки (режимом резания)?

Что. изображают на схеме обработки?

В каких единицах измеряют скорость главного движения резания и подачи при точении?

Какова главная конструктивная особенность любого режущего инструмента?

Назовите части, элементы и геометрические параметры токарного проходного прямого резца.

Т е м а 2. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ТОЧЕНИЕМ

Цель - изучение технологических возможностей точения, основных узлов токарно-винторезного станка и их назначения, инструментов для выполнения разных видов токарных работ; получение прак­тических навыков наладки станка и работы на нем.

Назначение и область применения точения

Технологическое оборудование

Установка заготовок

Инструмент для токарных работ

Кинематические методы формообразования поверхностей точением

Вопросы для самопроверки

Назначение и область применения точения

Точение - вид лезвийной обработки резанием с вращательным главным движением резания, сооб­щаемым заготовке, и поступательным движением подачи, сообщаемым инструменту. Точением обраба­тывают поверхности тел вращения на всех типах токарных станков. Точением получают наружные и внутренние цилиндрические, конические, фасонные, резьбовые, торцовые поверхности, а также коль­цевые канавки разного вида.

Основные виды токарных работ: обтачивание (точение наружной поверхности), растачивание (точе­ние внутренней поверхности), подрезание торца, снятие фаски, отрезание, резьбонарезание, сверление, накатывание (см. тему 10) и др.

Технологическое оборудование

Универсальный токарно-винторезный станок модели 1К62 показан на рис. 2.1. Станина 1 является базой для всех остальных узлов станка. В передней бабке 3 находится коробка скоростей, которая служит для изменения частоты вращения шпинделя - главного вала станка. На правом фланце шпинделя для закрепления заготовки и передачи на нее крутящего момента установлен патрон 15.

Коробка подач 2 позволяет изменять скорости вращения ходового вала 13 и ходового винта 12, что обеспечивает продольную и поперечную подачи режущего инструмента.

Суппорт 8 состоит из продольного 4, поперечного 7 и верхнего 6 суппортов, а также четырехпози­ционного резцедержателя 5. Суппорт 8 перемещается по направляющим 11 станины, что обеспечивает движение резца вдоль оси вращения заготовки. Поперечный суппорт перемещает резец по направляю­щим продольного суппорта перпендикулярно оси вращения заготовки. Между верхним и поперечным суппортами имеется поворотная плита, которая позволяет устанавливать верхний суппорт под углом к линии центров станка (линия, проходящая через ось вращения шпинделя и ось центра задней бабки 10).

В фартуке 14 смонтированы механизмы, которые преобразуют вращательное движение ходового ва­ла 13 (или ходового винта 12) в поступательное движение продольного и поперечного суппортов (про­дольное и поперечное движения подач). Ходовой винт 12 работает лишь при нарезании резьб резьбовы­ми резцами.

В корпусе задней бабки 10 в осевом направлении перемещается пиноль 9. В пиноли устанавливается центр с коническим хвостовиком, поддерживающий заготовку, или режущий (осевой) инструмент для обработки отверстий. Щиток 16 защищает работающего от летящей при резании стружки.

Установка заготовок

Заготовки на станке устанавливают с помощью патронов или в центрах с поводковой планшайбой (рис. 2.2). Для закрепления заготовок, у которых отношение длины к их диаметру Ь/А < 4, применя­ют самоцентрирующие трехкулачковые (см. рис. 2.2, а), четырехкулачковые (несамоцентрирующие) и цанговые патроны.

Рис. 2.2

Заготовки с соотношением Ь/А > 4 устанавливают в центрах с поводковой планшайбой. В этом случае вращение со шпинделя на заготовку передается поводковой планшайбой с пальцем, закрепленной на фланце шпинделя станка (рис. 2.2, б), и поводковым хомутиком (см. рис. 2.2, в), закрепленным на заготовке.

Центры устанавливают в конические отверстия шпинделя станка и пиноли задней бабки. По кон­струкции и назначению различают следующие типы центров (рис. 2.3):

упорный (см. рис. 2.3, а) - используют при обтачивании цилиндрических поверхностей;

срезанный (полуцентр) (см. рис. 2.3, б) - применяют для обработки торца заготовки;

с шариковой опорой (см. рис. 2.3, в) - предназначен для обтачивания конической поверхности способом смещения задней бабки;

обратный (см. рис. 2.3, г) - используют для установки заготовок малых диаметров (до 4 мм);

вращающийся (см. рис. 2.3, б) - предназначен для установки заготовок с большим сечением сре­заемого слоя (когда в процессе резания возникают значительные силы резания), а также для обработки заготовок с высокой частотой вращения шпинделя.

Для закрепления в центрах на заготовке необходимо предусматривать стандартные центровые отвер­стия (рис. 2.3, е).

Рис. 2.3

При обработке нежестких заготовок {Ь/д, > 10) применяют люнеты, предназначенные для созда­ния дополнительной опоры в целях предотвращения прогиба под действием сил резания. Неподвижные люнеты устанавливают на направляющих станины, подвижные - на продольном суппорте.

Инструмент для токарных работ

На токарных станках используют токарные резцы, осевой инструмент (сверла, зенкеры, развертки и другие инструменты, назначение и классификация которых рассмотрены при изучении темы 6), а также инструмент для обработки поверхностей без снятия стружки (см. тему 10).

Токарные резцы по назначению делятся на проходные, подрезные, отрезные, фасонные, расточные, контурные и др. В табл. 2.1 показаны основные типы токарных резцов.

Проходные резцы по конструкции подразделяют на прямые, упорные, отогнутые, а по расположению главной режущей кромки - на правые и левые. Режущая кромка правого проходного резца расположена так, что она может срезать с заготовки материал при перемещении резца справа налево, а левого про­ходного резца - слева направо. Проходные резцы применяют в основном для точения цилиндрических и конических поверхностей. Проходной отогнутый резец можно использовать для подрезания торца, а проходной упорный - для точения ступенчатого вала. Подрезные токарные резцы предназначены толь­ко для обработки торцовых поверхностей.

Отрезными резцами отрезают готовое изделие (деталь от заготовки). Фасонные резцы, предназна­ченные для обработки фасонных поверхностей, рассматриваются при изучении темы 3, а резьбовые - темы 4. Расточные резцы служат для растачивания сквозных и глухих отверстий в заготовках (отливках или поковках), имеющих отверстия; в сплошных заготовках отверстия получают сверлением спиральны­ми сверлами, а затем обрабатывают зенкерами и развертками (см. тему 6), а также расточными резцами.

Кинематические методы формообразования поверхностей точением

Поверхности вращения получают перемещением образующей линии по направляющей, которая представляет собой окружность (табл. 2.2). Образующая линия может быть любой формы и распола­гаться произвольно относительно направляющей.

При точении направляющая окружность всегда воспроизводится за счет вращательного движения заготовки, а образующая линия воспроизводится перемещением инструмента. Для формообразования точением используют два кинематических метода: следов и копирования или их сочетание (например, при нарезании резьбы).

При обработке по методу следов образующая воспроизводится траекторией вершины токарного рез­ца при его движении относительно заготовки (см. табл. 2.2) по прямой линии.

При обработке по методу копирования образующая повторяет форму и размеры главной режущей кромки инструмента на обрабатываемой поверхности заготовки.

Способом копирования обрабатывают короткие поверхности деталей любой формы. Способ следов применяют для точения поверхностей вращения любой формы без ограничения длины обработки.

Какие виды работ выполняют на токарных станках?

Какие движения заготовки и инструмента используют при формообразовании поверхностей точе­нием?

Поясните сущность кинематических методов формообразования следов и копирования.

Перечислите основные узлы токарно-винторезного станка.

Какие типы инструментов используют при токарной обработке?

Перечислите способы закрепления заготовок и приспособления, применяемые для этой цели.

ТемаЗ. ОБРАБОТКА КОНИЧЕСКИХ И ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Цель - изучение технологических возможностей способов обработки конических и фасонных по­верхностей на токарно-винторезном станке, используемых режущих инструментов; приобретение навы­ков наладки станка и самостоятельной работы на нем.

Способы обработки конических поверхностей

Режущий инструмент

Характеристика способов обработки конических поверхностей

Обработка фасонных поверхностей Вопросы для самопроверки

Способы обработки конических поверхностей

Основные геометрические параметры конуса (рис. 3.1): В и (1 - диаметры оснований конуса, мм; I - длина конуса (рас­стояние между основаниями), мм; а - угол уклона конуса, град; 2а - угол конуса, град.

Обработка конических поверхностей точением на токарно-винторезных станках обеспечивается вращением за­готовки (главное движение резания В г ) и перемещением ин­струмента (движение подачи Вд). В зависимости от способа подача может быть продольной, поперечной, наклонной (табл. 3.1). При одновременном равномерном движении резца па­раллельно и перпендикулярно оси вращения заготовки также будет формироваться коническая поверхность. Этот способ используют на токарных станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Таблица 3.1

Режущий инструмент

Наружные конические поверхности обрабатывают проходными резцами, внутренние - расточны­ми (см. тему 2). Чтобы получить конические отверстия, в сплошной заготовке предварительно сверлят цилиндрическое отверстие. Затем в зависимости от размера и требуемой точности его обрабатывают зенковками, зенкерами, развертками (см. тему 6), а также расточными резцами.

Характеристика способов обработки конических поверхностей

Широким резцом. Формообразование конических поверхностей широким резцом (рис. 3.2) осуще­ствляется методом копирования. Резец устанавливают в резцедержателе так, чтобы главный угол в плане <р был равен углу уклона конуса а. Длина главной режущей кромки лезвия должна быть на 1... 3 мм боль­ше длины образующей конической поверхности. Резцу сообщают движение подачи в поперечном или продольном направлении. Способ наиболее широко используют для снятия фасок.

Поворотом верхнего суппорта . Формообразование конических поверхностей поворотом верхнего суппорта (рис. 3.3) осуществляется методом следов. Верхний суппорт поворачивают под углом а к линии центров станка. Движение подачи Вд н (наклонная подача) задают резцу вручную вращением рукоятки /. Ось вращения заготовки совпадает с линией центров станка.

С использованиер копирной линейки. Формообразование конических поверхностей с использо­ванием копирной линейки (рис. 3.4) осуществляется методом следов. К станине станка крепят плиту 1 с копирной линейкой 2, по которой перемещается ползун 3, соединенный с поперечным суппортом станка 5 тягой 4. При перемещении продольного суппорта резец, установленный в резцедержателе на суппорте 5, получает два движения: продольное от продольного суппорта и поперечное от копирной линейки 2. В результате сложения двух движений подач резец перемещается вдоль образующей обрабатываемой по­верхности под углом а к линии центров станка. Угол поворота линейки, соответствующий углу уклона конуса, задают по делениям на плите 1. Этот способ обеспечивает высокую точность обработки.

Смещением задней бабки в поперечном направлении. Формообразование конических поверхно­стей смещением задней бабки в поперечном направлении (рис. 3.5) осуществляется методом следов. Заготовку устанавливают в центрах под углом а к линии центров станка так, чтобы ее ось вращения совпадала с осью конической обрабатываемой поверхности. Для этого заднюю бабку станка смещают в поперечном направлении по ее направляющим на величину Н = 11% а, где I - длина конуса. При этом образующая конической поверхности будет параллельна линии центров станка. Обработку проводят, ис­пользуя движение подачи резца в продольном направлении. Способ не обеспечивает высокую точность обработки.

Рис. 3.4

Рис. 3.5

Коническим зенкером или разверткой. Формообразование коническим зенкером или разверткой осуществляется методом следов. В этом случае инструмент закрепляют в пиноли задней бабки. От ма­ховика задней бабки инструмент получает (вручную) движение подачи в продольном направлении.

Обработка фасонных поверхностей

К фасонным поверхностям относят поверхности, образующая которых может иметь любую форму, отличную от прямой линии. Фасонные поверхности тел вращения обрабатывают точением.

Фасонные поверхности длиной не более 50 мм обрабатывают специальными фасонными резцами, профиль которых определяет форму образующей. Формообразование поверхности осуществляется ме­тодом копирования. При этом режущий инструмент получает поперечное движение подачи.

По конструкции фасонные резцы подразделяют на следую­щие типы:

Круглые и призматические фасонные резцы закрепляют в рез­цедержателе в специальных державках, причем круглый резец устанавливают выше линии центров станка на величину к (см. рис. 3.7).

Длинные фасонные поверхности обрабатывают проходны­ми резцами с помощью фасонного копира, который аналоги­чен копирной линейке для обработки конических поверхностей (рис. 3.9). Формообразование поверхности осуществляется мето­дом следов.

При перемещении суппорта в продольном направлении Б $ П р резец получает движение в поперечном направлении от ко­пира. В результате сложения двух этих движений формируется фасонная поверхность заготовки.

Обработку фасонных поверхностей можно выполнить контурными резцами (см. тему 2, табл. 2.1) на токарных станках с ЧПУ.

Вопросы для самопроверки

Какими способами получают наружные конические поверхности на токарно-винторезном станке?

Какими способами можно обработать на токарно-винторезном станке внутреннюю коническую поверхность?

Рис. 3.9

Каким способом обрабатывают наружную коническую поверхность с углом конуса при вершине 60° и длиной образующей 100 мм?

Какие инструменты используют для обработки наружной и внутренней конических поверхностей?

Назовите способы обработки фасонных поверхностей и применяемый инструмент.

Какими методами формообразования получают конические и фасонные поверхности точением?

Т е м а 4. РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЕ

Цель - изучение технологических возможностей способов нарезания резьб на токарно-винторезном станке, применяемого резьбонарезного инструмента; получение практических навыков наладки стан­ка на нарезание резьбы и самостоятельной работы на нем.

Характеристика резьбонарезания. Виды и назначение резьбы

Кинематика формообразования резьбы

Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20

Наладка станка на нарезание резьбы Вопросы для самопроверки

1. Характеристика резьбонарезания. Виды и назначение резьбы

Резьбонарезаше - вид лезвийной обработки резанием, заключающийся в образовании резьбы. Резьбой называют винтовую поверхность определенного профиля, образованную на наружной или внутренней поверхности заготовки. При этом заготовка представляет собой тело вращения (цилиндри­ческой или конической формы).

Рис. 4.1

Резьбы различают по следующим признакам:

по расположению - наружные и внутренние;

по профилю - треугольные (рис. 4.1, а, б), трапецеидальные (рис. 4.1, в), прямоугольные (рис. 4.1, г), упорные (рис. 4.1, д) и круглые (рис. 4.1, е);

по шагу - метрические (шаг Р задается в мм), дюймовые (шаг Р задается числом ниток на дюйм; 1 дюйм = 25,4 мм) и модульные - шаг резьбы Р = пт, где т - модуль зубчатого колеса, мм

(см. тему 8). Метрическая резьба имеет треугольный профиль с углом при вершине, равным 60°, дюймо­вая резьба - 55°, модульная резьба имеет трапецеидальный профиль с углом при вершине, равным 40°;

по числу винтовых канавок - однозаходные и многозаходные;

по направлению винтовых канавок - правые и левые;

по назначению - крепежные и ходовые.

Для получения неподвижных разъемных соединений применяют крепежные резьбы (треугольного профиля). Метрическую резьбу нарезают на крепежных деталях (винт, болт, гайка и др.) и на мелких ходовых винтах, дюймовую -- в трубных соединениях. Для получения подвижных соединений приме­няют ходовую резьбу. Прямоугольную и трапецеидальную резьбы используют в ходовых винтах станков и других механизмах. Круглую резьбу применяют в шариковых винтовых передачах; упорную - в дом­кратах и винтовых прессах; модульную - в червячных винтовых передачах.

Кинематика формообразования резьбы

Резьбонарезание осуществляют сочетанием двух кинематических методов: копирования и следов (см. тему 2, табл. 2.2).

Профиль резьбы создается копированием профиля режущей части инструмента, а винтовая линия образуется по методу следов при сочетании вращательного движения заготовки (главное движение ре­зания Р) г) и поступательного движения резца (продольная подача Дд- пр) вдоль ее оси. Эти движения необходимо точно согласовать: за один оборот заготовки инструмент должен переместиться на шаг на­резаемой однозаходной резьбы Р н (одна винтовая линия на заготовке) или ход многозаходной резьбы (ход резьбы равен произведению шага Р н многозаходной резьбы на число заходов К). Данное условие обеспечивается кинематической связью шпинделя станка и ходового винта (рис. 4.2).

Р х - та.- ходгтт) штш Р и ■> ите тгрез&щШ резьбы к" - чпе.т шх<м)т резьбы

Рис. 4.2

На токарно-винторезных станках резьбу можно нарезать различными инструментами: резьбовыми резцами, метчиками, плашками и др.

Резьбонарезание токарными резьбовыми резцами является универсальным способом, позволяющим нарезать резьбу любого вида.

Схемы нарезания наружной (а ) и внутренней (б) резьбы резьбовыми резцами показаны на рис. 4.3.

Метчик и плашка используются для нарезания резьбы треугольного профиля (рис. 4.4). При нареза­нии резьбы плашкой (см. рис. 4.4, а) или метчиком (рис. 4.4, б) настройка станка ограничивается установ­кой заданной частоты вращения заготовки. Метчик и плашку устанавливают в специальных держателях. В начальный момент инструмент получает принудительную продольную подачу, которая выполняется вручную, на длину двух-трех резьбовых ниток. Дальнейшее перемещение инструмента происходит за счет самозавинчивания.

Рис. 4.4

Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20

На станке можно нарезать все виды резьб, рассмотренные выше. При нарезании резьбы резьбовым резцом в станке используют цепь главного движения и винторезную цепь, а при нарезании метчиком и плашкой - только цепь главного движения, так как подача инструмента осуществляется самозавинчи- ванием.

На рис. 4.5 показана часть кинематической схемы станка, участвующей в передаче главного дви­жения резания на заготовку, а на рис. 4.6 - часть кинематической схемы, обеспечивающей движение подачи инструменту при нарезании резьбы.

Рис. 4.5

Рис. 4.6

Цепь главного движения (см. рис. 4.5) задает вращательное движение шпинделю станка (вал VI). От электродвигателя М (ЛГ = 10 кВт, п = 1460 мин -1) через клиноременную передачу и коробку скоростей шпиндель может получить 24 различных значения частоты вращения в диапазоне 12,5... 1600 мин -1 (табл. 4.1) и при этом иметь прямое и обратное вращение.

Винторезная цепь (цепь продольной подачи) согласует вращательное движение заготовки и посту­пательное перемещение резьбового резца вдоль оси заготовки так, чтобы за один оборот заготовки ре­зец переместился на шаг (если резьба однозаходная) или на ход (если резьба многозаходная). Началь­ным звеном этой цепи является шпиндель станка, далее движение идет через коробку подач. Конечным звеном является ходовой винт станка с шагом Р х - 12 мм (см. рис. 4.2). Настройку на шаг нареза­емой резьбы проводят с помощью гитары сменных зубчатых колес (К, Ь, М, У) и коробки подач (см. рис. 4.6).

Таблица 4.1

Уравнение кинематического баланса винторезной цепи имеет вид

60 30 25 К М. п 60 " 25 " 45 " Т " ~

где г к. п - передаточное отношение коробки подач. Это уравнение используется при выводе расчетных формул по подбору сменных колес гитары для резьб с шагом Р н , равным табличному Р Т или отличаю­щимся от него.

Таблица 4.2

Коробка подач (см. рис. 4.6) имеет две основные кинематические цепи. Одна цепь служит для наре­зания дюймовых резьб. При этом движение на ходовой винт передается, когда муфты Мг, Мз, М 4 и Ме выключены, а муфта М5 включена:

28 38 25 / 30 35 28\ 30 18

Пвал1Х ‘ 28 ’ 34 " 30 \ И 48’ 28’ 35 у 33 ’ 45

Другая цепь предназначена для нарезания метрических и модульных резьб. При этом муфты М2 и Мб выключены, а муфты М3, М4 и М5 включены:

28 30 /42 28 35\ 18 / 28\ 15

п В ал1Х " 28 " 25 \ 30’ 35 5 28) 45 35) 48

При нарезании метрических и дюймовых резьб устанавливают сменные зубчатые колеса гитары

Т " N ~ 86 ’ 64’

а при нарезании модульных резьб

К М _ 60 86 Т ‘ N “ 73 " 36*

При нарезании резьб с шагом Р н, отличающимся от табличного Р т , сменные зубчатые колеса гитары подбирают расчетным путем. Подбор колес проводят по заранее выбранному значению передаточного отношения коробки подач (примем передаточное отношение коробки подач равным единице).

Наладка станка на нарезание резьбы

Наладку станка на резьбонарезание осуществляют в следующем порядке:

п = и-НЮО-60/^мин -1 , где V - заданная скорость резания, м/с; <7 - диаметр заготовки, мм. Полученное значение п корректи­руем по табл. 4.1;

по табл. 4.2 определяем соответствие заданного шага нарезаемой резьбы табличному значению;

если заданный шаг соответствует табличному, то нарезать резьбу можно без специальной настрой­ки, пользуясь указаниями на положение рукояток коробки подач, находящимися на станке;

если заданный шаг не соответствует табличному (см. табл. 4.2), то для нарезания резьбы необхо­димо выполнить специальную настройку, применяя расчетную формулу для определения передаточного отношения гитары сменных колес.

Например, для метрической резьбы расчетная формула имеет вид

К М __ 5 Рп Т " лГ “ 8 ~Р~ Т "

где Р н - шаг нарезаемой резьбы, Р г - табличное значение шага, ближайшее к шагу нарезаемой резьбы.

По результатам расчета сменные колеса выбирают из следующего набора: 36, 40, 44, 45, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 57, 60, 64, 65, 66, 70, 72, 73, 75, 80, 86, 90, 127 (все зубчатые колеса имеют одинаковый модуль т = 2 мм).

Нарезание резьбы в зависимости от шага Р н проводят за несколько проходов.

Различают четные и нечетные резьбы. Четной называют резьбу, у которой отношение шага (хода) к шагу ходового винта станка (или наоборот) является целым числом, а нечетной - ту, у которой указан­ное отношение дробное. Это разделение определяет приемы настройки станка, которые используются при нарезании резьбы.

При нарезании четной резьбы по окончании прохода резец перемещают в исходное положение вруч­ную или механически (ускоренно) при разомкнутой разъемной гайке ходового винта. Кинематическая связь шпинделя и ходового винта обеспечивает возможность включения разъемной гайки ходового вин­та при любом положении резца относительно резьбы и гарантирует точное попадание его в нарезаемую канавку резьбы.

При нарезании нечетной резьбы после каждого рабочего прохода резец отводят от заготовки в попе­речном направлении, переключают суппорт на обратный ход и, не размыкая разъемную гайку, отводят резец в исходное положение. Затем резец устанавливают на заданную глубину резания и выполняют следующий проход. >

Рассмотрим наладку станка на примере.

Пример.

Требуется нарезать метрическую резьбу с шагом Р н = 5,5 мм. Наружный диаметр заготовки Р) - 40 мм. Материал заготовки - конструкционная сталь. Материал резца - быстрорежущая сталь. Скорость резания у = 0,33 м/с.

Решение".

по заданной скорости резания рассчитываем частоту вращения шпинделя:

п шп = 1000 60 уЦпИ) = 1000 60 0,33/(3,14 40) = 159 мин" 1 .

Полученное значение п шп = 159 мин -1 корректируем по табл. 4.1. Для наладки станка принимаем ближайшее к расчетному табличное значение - п шп = 160 мин -1 ;

К М_ 5 РЪ _ 5 55 _ 5 55 _ 5 И _ 50 66 Ь ’ N ~ 8 ‘ Р т ~ 8 " 6 ” 8 ’ 60 ~ 8 " 12 “ 80 " 72"

Числа зубьев сменных колес выбираем из набора сменных колес: р ис> 4.7

К = 50, Ь = 80, М = 66, N = 72.

Проверяем условие сцепляемости подобранных сменных зубчатых колес (рис. 4.7):

Из конструктивных соображений зубчатые колеса гитары должны иметь следующие значения числа зубьев: К < 88, N < 73; К + Ь + М > 260.

подобранные расчетным путем сменные колеса устанавливаем на станок. При этом коробку подач настраиваем с помощью рукояток на шаг Р т = 6 мм.

Вопросы для самопроверки

Какие виды резьб можно нарезать на токарно-винторезных станках?

Какую резьбу называют четной и какую нечетной?

Назовите приемы настройки станка на нарезание четной и нечетной резьб.

Какой режущий инструмент используют при нарезании наружных и внутренних резьб?

Опишите кинематику нарезания резьб плашками и метчиками.

Укажите назначение цепи главного движения резания.

Укажите назначение цепи подачи при нарезании резьб.

Как осуществляют настройку станка на нарезание резьбы с шагом, равным табличному (см. табл. 4.2)?

Как осуществляют настройку станка при нарезании резьб с шагом, отличающимся от табличного?

Как подбирают сменные зубчатые колеса гитары?

Т е м а 5. МНОГОИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК

Цель - изучение технологических возможностей многоинструментальной обработки на токарно­револьверном станке, основных узлов станка и их назначения; приобретение практических навыков на­ладки станка и самостоятельной работы на нем.

Характеристика многоинструментальной обработки

Назначение и особенности конструкции токарно-револьверного станка

Основные узлы токарно-револьверного станка модели 1К341

Установка заготовок и режущих инструментов

Наладка станка

Вопросы для самопроверки

Передний угол оказывает большое влияние на виброустойчивость резца , которая резко снижается с уменьшением его величины (от нуля и ниже). Поэтому во избежание появления вибраций необходимо принимать передний угол 15-25°, причем обычно он делается равным углу врезания пластинки. В целях обеспечения завивания стружки и благоприятного отвода ее, рекомендуется переднюю поверхность резца делать или криволинейной, или с лункой. Для упрочнения главной режущей кромки целесообразно предусмотреть ленточку шириной 0,2-0,3 мм с отрицательным передним углом -3 - 5°. Однако не следует забывать, что такая ленточка допустима только при наличии достаточно жестких условий работы резца. 15 случае, если условия жесткости не позволяют применять упрочняющую ленточку с отрицательным углом, рекомендуется делать ее с положительным углом 5° для твердых и 10° для мягких и вязких материалов. Упрочняющая ленточка при небольшой ее ширине не оказывает влияния на величину сопротивления резанию, так как центр давления стружки выходит за границу ленточки в зону криволинейной передней поверхности, снабженной большим передним углом.

Рисунок 66 - Углы отрезного резца

В практике встречаются отрезные резцы, у которых передняя поверхность оформляется в виде двухгранного угла (рис. 66, б). Плоскости его наклонены к опорной плоскости под углом μ = 10÷15°. Линия пересечения этих плоскостей расположена параллельно опорной плоскости. Такая конструкция способствует лучшему врезанию резца в заготовку.

Задний угол

Задний угол главной режущей кромки принимается равным 8º но пластинке и 12° по державке.

Режущая кромка

Главная режущая кромка резца может быть оформлена в нескольких вариантах. Для отрезки крупных заготовок можно рекомендовать резец с двумя режущими кромками (рис. 66, в)². Они обеспечивают разделение стружки на две части, что облегчает отвод ее из зоны резания. Такая конструкция более подходит к резцам из быстрорежущей стали, тогда как для твердосплавных резцов она менее пригодна из-за сложности заточки и малой прочности режущей кромки.

Заслуживает внимания оформление главной режущей кромки под двумя углами φ (рис. 66, г). Такая форма облегчает врезание резца в заготовку и удлиняет ее кромку. Углы в плане φ принимаются в пределах 60-80° (ς = 30 ÷10º).

В том случае, если главная режущая кромка выполнена под углом φ = 90°, рекомендуется на ней снимать фаски размером f = 1÷1,5 мм под углом 45° с обеих сторон или же делать небольшие закругления (рис. 66, д).

В практике встречаются случаи, когда при отрезке нежелательно оставлять несрезанным цилиндрический отросток у сердцевины заготовки (например, при обработке на автоматах). Для срезания такого стержня режущая кромка оформляется под углом φ = 75 ÷80°.

Повышение виброустойчивости

Иногда отрезку заготовок производят резцом, у которого главная режущая кромка имеет вогнутую форму, полученную в результате вышлифовки лунки на главной задней поверхности (рис. 66, ж). Назначение такой формы - повышение виброустойчивости резца и возможность повышения величины подачи.

Тяжелые условия работы отрезных резцов заставляют, как правило, применять их в виде монолитной конструкции, тогда как сборные конструкции редко встречаются на практике.