Год от года технологии обработки деталей из металла совершенствуются, усложняется технический уровень токарных станков, повышается уровень точности работ и производительность оборудования. На сегодняшний момент токарная обработка представляет собой ключевое направление среди отраслей обработки металла.
Данный вид работ является одним из наиболее часто используемых методов изготовления деталей из металла путем последовательного удаления (срезания) с заготовки слоёв с последующей обработкой. Механическая обработка (торцевание, прорезание канавок, снятие фасок, обработка галтелей, нарезание резьбы, зенкирование, сверление) производится с помощью токарных станков.
На таком оборудовании изготавливаются муфты, втулки, зубчатые колеса, гайки, валы, шкивы, кольца и другие детали. Токарная обработка изделий позволяет получить детали из меди, бронзы, стали, титана и других металлов.
Особенности метода
Токарные станки используются для обработки поверхностей заготовок конической, цилиндрической формы, с их помощью обрабатывают торцевые и фасонные поверхности, вытачивают в деталях канавки, сверлят, растачивают, накатывают, нарезают резьбу, развертывают, зенкируют. Перечисленные операции производятся с использованием режущих инструментов – разверток, резцов, резьбонарезных головок метчиков, сверл, плашек, зенкеров и прочих.
Токарная обработка деталей производится следующим образом:
Заготовка устанавливается в шпиндель. Благодаря усилию, подаваемому на резец, его режущий край врезается в заготовку, отделяя слой её поверхности (металлическую стружку) от основной массы. Точение производится вследствие создания поперечного усилия режущего инструмента.
Резец при этом имеет более высокие показатели твердости, чем заготовка: он может быть полностью из инструментальной стали, либо иметь режущие кромки из твердосплавных металлов. Воздействие твердых граней режущего инструмента, в сочетании с силой трения, приводит к снятию поверхностных слоёв с обрабатываемой металлической заготовки.
В результате токарной обработки получается изделие, которое должно отвечать ряду требований, касающихся формы, размеров деталей, степени шероховатости поверхности и других характеристик.
Какие виды стружки образуются в процессе работы на токарном оборудовании? В ходе обработки формируется стружка следующих видов:
- Ступенчатая. Получается при обработке деталей из сталей средней твердости и сплавов на основе алюминия (на средней скорости вращения);
- Слитая. Образуется в процессе контакта резца с заготовкой из полимеров, а также мягких металлов (таких как олово, медь и сплавы из нее, отдельные сорта стали, свинец). Формируется при высоких скоростях вращения;
- Надломная. Получается при обработке заготовок из материалов с низкой пластичностью;
- Элементная. Формируется при изготовлении деталей из маловязких и твердых металлов.
Как проверяется качество готового продукта? В целях контроля качества токарной обработки используются специальные измерительные инструменты. На производствах, изготавливающих продукцию мелкими партиями или штучно, для этого служат нутрометры, штангенциркули, микрометры и другие устройства для измерения. Предприятия, которые выпускают свою продукцию в промышленных масштабах, применяют в качестве шаблонов предельные калибры.
Виды токарных станков и основные элементы конструкции
Существует несколько видов станков для токарной обработки металла:
- Токарно-револьверные. Этот вид станков чаще всего применяется для обработки отливок, прутков и поковок, деталей сложной конфигурации. Оснащены револьверной головкой, которая позволяет менять режущий инструмент за минимум времени;
- Токарно-карусельные (одно и двух стоечные). Данное оборудование используется для изготовления деталей больших размеров. В нём сочетается высокая скорость вращения шпинделя и возможность продольного перемещения режущего инструмента;
- Токарно-фрезерные. Универсальные станки для серийного, массового и индивидуального производства деталей сложной формы;
- Лоботокарные. Применяются для обработки заготовок таких деталей, как звездочки, шкивы, фланцы, колеса, шестеренки и прочие.
В конструкцию токарного станка входят следующие элементы:
- Станина. Представляет собой несущий элемент станка, который монтируется на двух тумбах, с расположенными в них электродвигателями;
- Передняя и задняя бабка. Задняя включает в себя пиноль и продольные салазки, передняя – шпиндель с планшайбой или токарным патроном;
- Коробка подач;
- Суппорт. Включает в себя резцедержатель, нижние и верхние салазки, а также поворотную плиту.
Особенности обработки на токарных станках
- Определяющее движение. Основное движение при работе станка – вращательное, которое передаётся шпинделю с кулачковым патроном, служащим для закрепления заготовок;
- Режущий инструмент. Крепление резцов производится в суппорте. Его конструкция позволяет менять угол и направление расположения режущих инструментов: это расширяет функционал станка, позволяя проводить разные виды токарных работ;
- Крепление детали. Фиксация заготовки может быть произведено как по одной, так по двум сторонам (для этого применяется задняя «бабка»);
- Управляемость. Токарные станки отличаются сложной системой передач – это позволяет устанавливать скорость вращения и подачи резца в зависимости от материала заготовки и нужных параметров точности резки. Такое оборудование также может быть использовано для расточки отверстий вдоль оси детали.
Токарные ЧПУ станки и их преимущества
На сегодняшний момент станки с числовым программным управлением стали своеобразным стандартом, позволяющим обеспечить высокий уровень точности размеров и чистоты обработки. Помимо этого, обработка изделий на токарных станках ЧПУ имеет следующие преимущества:
- Большой выбор материалов заготовок. При наличии необходимой оснастки, возможна обработка деталей из цветных, черных и инструментальных сплавов;
- Высокий уровень безопасности работ. Электронная система блокирует включение станка, если рабочая зона не закрыта защитным кожухом;
- Минимум брака. Высокая управляемость, особая точность резки сводит к минимуму процент брака в процессе производства;
- Высокая производительность. Автоматизация в процессе токарных работ ЧПУ, возможность программирования режимов обеспечивает высокий уровень производительности труда.
Особенности использования режущего инструмента при эксплуатации токарных станков
Качество токарной обработки стали зависит от следующих условий:
- скорость вращения заготовки, которая установлена в планшайбе или в токарном патроне;
- параметры твердости режущего инструмента;
- наибольшая толщина слоя металла, который снимается за один проход резца.
Для различных видов черновых и чистовых токарных работ выбираются соответствующие режущие инструменты. Резцы могут быть правыми (режущий инструмент, который в процессе обработки перемещается от задней к передней бабке) и левые резцы, которые передвигаются в обратном направлении.
Виды и характеристики токарного режущего инструмента
Все виды резцов имеют острую, режущую кромку. Её форма определяет тип обработки детали. Резцы изготавливают из металлов, которые значительно прочнее, чем материал обрабатываемой детали, например, из титана, вольфрама, тантала и других металлов. Для высокоточной токарной обработки могут использоваться алмазные или керамические резцы.
Резцы по своей форме и расположению режущей кромки могут быть отогнутыми или прямыми. Еще один тип резцов – с оттянутым лезвием, ширина которого меньше, чем ширина крепежной части.
Режущий инструмент для токарных станков разделяется по своим конструктивным особенностям (на призматический, стержневой и круглый). Резцы также различаются по направлению, в котором производится обработка деталей (тангенциальные и радиальные).
По цели применения резцы могут быть подрезными (используются для поверхностей, которые перпендикулярны оси вращения), канавочными (для получения канавок). Есть и другие виды резцов:
- отрезные (применяются для отрезания детали нужной длины);
- проходные (для точения торцовых плоских поверхностей заготовки);
- резьбовые резцы (для нарезания резьбы любых видов);
- расточные режущие инструменты (для расточки отверстий в детали);
- фасонные (для изготовления деталей с заданным профилем).
Выбор резца производится в зависимости от вида обработки, который необходим. К примеру, отогнутые и прямые резцы используются для работы с наружными поверхностями детали. Упорные проходные резцы используются для обработки цилиндрической и торцевой поверхности детали. Отрезной режущий инструмент применяется для обрезки детали и протачивания канавок. Расточные резцы выбирают тогда, когда нужно обработать ранее просверленные отверстия.
От геометрических параметров режущего инструмента зависит производительность и точность токарной обработки. В частности, речь идет об углах в плане, то есть углах между режущими кромками инструмента и направлением, в котором производится его подача.
Среди углов в плане различают:
- ε – угол при вершине режущего инструмента;
- ф – угол, который измеряется между основной режущей кромкой резца и направлением его подачи;
- ф1 – вспомогательный угол, расположенный между вспомогательной режущей кромкой и направлением подачи инструмента.
Если параметр ε определяется только заточкой резца, то параметр ф1 можно регулировать в процессе его установки. Когда увеличивается главный угол, то при этом уменьшается угол при вершине. Соответственно, при этом уменьшается и площадь режущей кромки, которая участвует в обработке, и усиливается степень нагрузки на инструмент. Чем меньше главный угол, тем большая часть режущей поверхности резца будет использоваться в резке и отводе тепловой энергии от зоны обработки.
В ходе токарной обработки металла, в большинстве операций оптимальным главным углом является величина от 60 до 90 градусов. При обработке детали большого диаметра главный угол выбирается в диапазоне 30-45 градусов.
Чистовое и черновое точение: отличия
Отличия указанных видов обработки деталей заключаются в скорости вращения заготовки, а также в силе воздействия режущего инструмента на цилиндрическую или торцевую поверхность. При черновом точении снимается стружка большой толщины, в результате чего металлической заготовке придаётся необходимая форма. В случае с чистовой обработкой удаляются все неровности на поверхности деталей, вплоть до самых незначительных шероховатостей.
При тонкой обработке детали резец погружается на минимальную глубину. При первых проходах она составляет не более 0,3 миллиметра, а при завершающих проходах – не более 0,05 мм.
Узнать подробности об услуге токарной обработки металла и её стоимости можно, связавшись со специалистами «ПЗКИ» по телефону +7 (383) 247-89-84. Либо можно заказать обратный звонок через специальную форму.
