Оборудования для обработки
Токарная обработка выполняется на токарных станках разных типов, различающихся по назначению, компоновке, степени автоматизации и другим признакам. К станкам токарной группы относятся: токарно-винторезные, токарно-револьверные, лоботокарные, токарно-карусельные (рис. 2), токарные автоматы и полуавтоматы, токарные станки с программным управлением.
Точение производят на токарных станках - простых и винторезных. Простой токарный станок отличается от винторезного тем, что нарезка резьбы на винторезном станке может производиться специальным резцом при автоматической продольной подаче.
При изготовлении деталей моделей применяют токарно-винторезные станки, а также настольные прецизионные, винторезные и часовые станки.
Токарный станок необходим для каждой лаборатории и мастерской.
Устройство токарно-винторезных станков.
Токарный станок, оснащенный специальным устройством для нарезания резьбы, называется токарно-винторезным. Станок состоит из следующих основных частей и узлов (сборочных единиц) (рис. 3).
Станина 7— массивное чугунное основание, на котором смонтированы основные узлы станка. Верхняя часть станины имеет две плоские и две призматические направляющие, по которым перемещаются суппорт и задняя бабка. Передняя бабка 2 — чугунная коробка, внутри которой расположены главный рабочий орган станка — шпиндель и коробка скоростей.
Рис. 2 Токарные станки: а — токарно-винторезный, б — токарно-револьверный,
в — лоботокарный, г — токарно-карусельный.
Рис. 3 Токарно-винторезный станок: 1- коробка подач, 2 — передняя бабка, 3 — поперечные салазки, 4 — верхние салазки суппорта, 5 — задняя бабка, 6 — продольные салазки, 7 — станина, 8 — ходовой винт, 9- ходовой вал, 10 — фартук, 11 — гитара сменных зубчатых колес, 12 — маховики управления продольным и поперечным перемещениями, 13 — электрошкаф.
Шпиндель представляет собой полый вал. На правом конце шпинделя крепится приспособление (например, патрон), зажимающее заготовку. Коробка скоростей служит для изменения частот вращения Суппорт — устройство для закрепления резца и обеспечения движения подачи, т.е. перемещения резца в продольном и поперечном направлениях. Движение подачи может осуществляться вручную или механически.
Механическое (автоматическое) движение подачи суппорт получает от ходового вала 9 или ходового винта 8 (при нарезании резьбы).
Суппорт состоит из следующих сборочных единиц; продольных салазок 6, фартука 10, поперечных салазок 3, верхних (резцовых) салазок 4, рез резцедержателя. Коробка подач представляет собой механизм, передающий вращение от шпинделя к ходовому валу или ходовому винту. Коробка подач служит для изменения скорости движения подачи суппорта (величины подачи). Вращательное движение к коробке подач передается от шпинделя через реверсивный механизм (трензель) и гитару со смежными зубчатыми колесами.
Гитара 11 предназначена для настройки станка на различные виды нарезаемых резьб.
Задняя бабка 5 предназначена для поджатия с помощью центра длинных заготовок в процессе обработки, а также для закрепления и подачи стержневых инструментов (сверл, зенкеров, разверток).
Электрооборудование станка размещено в шкафу 13.
Включение и выключение электродвигателя, пуск и останов станка, управление коробкой скоростей, коробкой подач, механизмом фартука и т.д. производится соответствующими органами управления (рукоятками, кнопками, маховичками). Для наиболее ясного представления о работе и взаимосвязях деталей в станках применяют кинематические схемы, в которых детали и передачи изображены условными упрощенными обозначениями. На этих схемах указываются числа зубьев зубчатых колес, диаметры шкивов, число заходов червяков и число зубьев червячных колес, шаг винтовых передач, мощность и частота вращения вала электродвигателя, порядковая нумерация валов, муфт и т.д. На этих схемах четко просматриваются кинематические цепи, связывающие источник движения и исполнительные органы станка, с помощью которых обеспечиваются передача движения, изменение скорости и направление движения.
Режущие инструменты
Точение производится резцами, закрепляемыми на суппорте в резцедержателе. При помощи подкладок резец устанавливают режущей кромкой точно против центра вращения детали. При подаче суппортом к центру резец снимает стружку, которая сходит по передней поверхности резца. При движении суппорта вдоль детали стружка снимается последовательно по длине обтачиваемой детали.
Заточку резцов производят на заточном станке. От правильной заточки резцов зависит производительность работы и чистота обрабатываемой поверхности.
Углы заострения резца, которые должны быть различны для каждого материала, проверяют шаблоном для заточки резцов. Инструменты, применяемые для выполнения процессов токарной обработки, называются режущими. При работе на токарных станках используются различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки и др. Процесс резания подобен процессу расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов — клину (рис. 4).
При действии усилия Р на резец его режущая кромка врезается в заготовку, а передняя поверхность, непрерывно сжимая лежащий впереди слой металла и преодолевая силы сцепления его частиц, отделяет их от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском.
Рис. 4 Схемы работы клина (а) и резца (6): 1 — стружка; 2 — резец; 3 — заготовка; 4 — снимаемый слой металла; Р сила, действующая на резей и клин при работе;(5 — угол заострения.)
Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения — вращения заготовки и поступательного движения резца, называемого движением подачи, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия. Вращение заготовки называется главным движением, так как оно выполняется с большей скоростью.
Скорость резания равна окружной скорости точек, лежащих на поверхности детали, и зависит от диаметра обрабатываемой детали и числа оборотов шпинделя станка. Подсчитывается она по формуле: 
где V - скорость резания, м/мин;
D - диаметр изделия, мм;
n - частота вращения шпинделя, мин^-1.
Выбор скорости резания зависит от обрабатываемого материала и стойкости резца.
Форма резцов, применяемых при точении, зависит от вида работы. Название резца указывает на его применение. Кроме резцов, предназначенных для работы на суппорте, в моделировании часто применяются ручные резцы, которыми работают на подручнике.
Ручные резцы представляют собой стальные стержни, обычно круглого сечения, вставленные в ручку. Этими резцами можно выполнить почти все работы в моделировании.
Ручными резцами гораздо проще и легче придавать сложные формы мелким деталям из цветных металлов, пластмасс и древесины. Недостатком ручных резцов является меньшая их стойкость при обработке стали.
Материалом для изготовления резцов служат лучшие сорта инструментальной быстрорежущей стали, самокальные и высоко-углеродистые стали, а также пластинки сверхтвердых сплавов.
Для изготовления ручных резцов чаще всего применяют калиброванную сталь 48, называемую также серебрянкой.
Детали устанавливают на станке одним из приведенных ниже способов:
- в трехкулачковом патроне (планшайбе) при обработке сложных детален;
- в центрах с поводковым хомутиком при изготовлении валов;
- в цангах, которыми, как правило, зажимают мелкие детали.
Приспособления и технологическая оснастка
Универсальность металлорежущего станка расширяется применением принадлежностей и приспособлений. На токарном станке основными из них являются: патроны, центры (рис.5), люнеты. Применяются и вспомогательные приспособления: сверлильный патрон, переходные втулки, хомутики.
Рис. 5 Вращающийся центр
| 
Рис. 6 Самоцентрирующийся трех кулачковый патрон
|
Из патронов наибольшее распространение получил самоцентрирующийся трех кулачковый патрон (рис.6). Его конструкция обеспечивает одновременное перемещение трех кулачков в радиальном направлении, благодаря чему заготовка устанавливается по оси шпинделя.
При несимметричном сечении заготовок, когда правильное ее закрепление в трех кулачковом патроне невозможно, применяют четырех кулачковый патрон с раздельным зажимом кулачков или планшайбу (рис.7).
Рис.7 Планшайба
При обработке в центрах, для придания вращения заготовке, применяют поводковые патроны (рис.8). При наружной обработке длинномерных заготовок малого диаметра с целью предотвращения прогиба используют неподвижный (рис.9, а) или подвижный (рис.9, б) люнеты.
Рис.8 Обработка в центрах: 1 — поводковый патрон, 2 — передний центр, 3 — хомутик, 4 — задний патрон, 5 — пиноль задней бабки
Рис.9 Обработка длиномерных заготовок с использованием неподвижного (а) и подвижного (б) люнетов
Конические поверхности на токарном станке обрабатывают следующим способами: широким, токарным резцом, поворотом верхних салазок, смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении и с помощью копирной или конусной линейки.
Схема токарной обработки – точение цилиндрической поверхности
