Токарные работы по металлу

Виды и причины появления дефектов после токарной обработки металла

В ходе токарной обработки деталей может возникнуть брак. Это может быть:

• Несоответствие шероховатости поверхности, установленной в конструкторской документации.
• Овальность формы обработанной поверхности.
• Коническая форма получившейся поверхности.
• Искажение габаритов детали в ходе токарной обработки.
• Наличие частично необработанной поверхности изделия.

Теперь подробнее о перечисленных видах.

Шероховатость поверхности отличается от установленной.

Причин возникновения такого дефекта несколько:

• Подача излишне большая.
• Заготовка достаточно сильно дрожит по причине плохого крепления или из-за того, что подшипник шпинделя изношен.
• Зазор между разными элементами суппорта увеличен.
• Недостаточно закреплен резец.
• Излишне маленький радиус закругления резца.
• Плохая заточка инструмента.
• Большая вязкость обрабатываемого материала.
• Неправильная геометрия резца.

Все ранее перечисленные разновидности брака исправляют снятием тончайших слоев материала с деталей.

Овальность формы обработанной поверхности.

Поверхность детали становится овальной из-за биения шпинделя. Это может произойти по причине того, что:

• Подшипник вырабатывается неравномерно.
• Шейка шпинделя изнашивается неровно.
• В коническое отверстие шпинделя попадает грязь и/или мелкая стружка.

Описанные проблемы исключается при:

• регулярном проведении проверок оборудования;
• своевременном обслуживании и ремонте;
• очищении отверстий конической формы и передних центров.

Коническая форма получившейся поверхности.

Возникновение такого дефекта связано со смещением заднего центра по отношению к переднему. Происходит это из-за проникновения в заднее отверстие пиноли грязи и мелких отходов. Избавиться от брака можно с помощью:

• корректной установки заднего центра;
• очищения конического отверстия пиноли и центра;
• изменения расположения оболочки задней бабки на плите, где она находится (если это нужно).

Искажение габаритов детали в ходе токарной обработки.

Несоответствие габаритов происходит из-за того, что:

• глубина резания была выставлена неточно;
• измерения пробной стружки были сделаны неверно.

К сожалению, исправить деталь при диаметре, который меньше требуемого, невозможно. Если же он больше, то необходимо снять высчитанный слой материала с заготовки.

Наличие частично необработанной поверхности изделия.

Причины возникновения этого вида брака:

• Изначальные размеры заготовки были неправильными.
• Задан недостаточный размер припуска на обработку.
• Правка заготовки выполнена плохо.
• Неправильно выставлена заготовка.
• Плохо сделана выверка.
• Центровые отверстия расположены неточно.
• Задние центры смещены.

Данный вид брака практически невозможно исправить, его можно только избежать. Для этого следует:

• внимательно следить за тем, как расположены отверстия;
• регулярно проверять, насколько правильно установлены задние центры;
• наблюдать за надежностью установки заготовки;
• ставить величину припусков нужного значения;
• проводить замеры заготовок на соответствие требуемым перед их обработкой;
• поправлять заготовки перед тем, как закрепить их на оборудовании.

Техника безопасности

В ходе выполнения работ на токарном станке необходимо использовать защитный кожух, который закрывает зону вращения детали. Таким образом, рабочий защищен от отлетающией стружки.

Одежда должна закрывать тело, оставляя открытыми только  кисти рук, голову и шею. Обувь должна быть закрытой. Все это необходимо для защиты от стружки.  Одежда не должна быть прилегающей или чересчур свободной. В первом случае она будет стеснять движения, а во втором может стать причиной травмы при затягивании одежды в шпиндель.

Рабочего перед началом работы должны выдать специальные очки, которые защищают органы зрения от попадания стружки или пыли. Если производится точение сыпучего материала (к примеру, графит или дерево), то помимо очков должны быть выданы респираторы для защиты органов зрения. Также при работе с сыпучими материала необходима вытяжка, которая позволит защитить не только того, что непосредственно точит, но и других работников цеха.

Перед снятием детали следует не только выключить вращение шпинделя, но и притупить острые кромки.

Самое главное: к работе на токарном станке человек допускается только после прохождения инструктажа.

https://youtube.com/watch?v=ZBrBLcCEXhA

Заточка

Первичная заточка выполняется на заводе при изготовлении. Новый резец имеет готовый профиль режущих кромок с соблюдением углов. Но во время работы инструмент изнашивается, и необходимо его затачивать.

Когда требуется заточить режущий инструмент

Износ резца сказывается на скорости, качестве и точности обработки. При ручной подаче отрезного или канавочного резца появляется ощущение, что инструмент идет туго.

При автоматической обработке признаками износа являются:

• Изменение цвета стружки.
• Ухудшение качества поверхности.
• Искры во время точения.
• Свист, вибрация.
• Появление сколов и зазубрин на режущей кромке.

Совет! Не рекомендуется эксплуатировать резец до полного затупления режущей кромки.

Общие правила выполнения

Заточка выполняется на заточном станке. Для твердосплавных материалов предусмотрен круг из электрокорунда. Инструмент из быстрорежущий стали затачивают на круге из зеленого карбида.

Резец кладут на подручник и прижимают к вращающемуся кругу. Для получения ровной поверхности его необходимо перемещать вдоль круга. Режущая кромка должна располагаться по центру круга, в крайнем случае на 10 мм выше. Когда все поверхности готовы, на пересечении главной и вспомогательной режущей кромки делается небольшое скругление.

Важно!
Зазор между подручником и абразивным кругом допускается не более 3 мм.

Чтобы исключить перегрев режущей кромки, необходимо периодически ее охлаждать. Для этой цели возле заточного станка должна быть емкость с водой. Если пренебречь охлаждением, на поверхности кромки образуются микротрещины. Их не видно невооруженным глазом, но стойкость инструмента и качества обработки снижается.

Для повышения стойкости резца и спрямления кромок выполняют доводку. В зависимости от материала инструмента для этого предусмотрены алмазный (для твердосплавных) и эльборовый (для быстрорежущих) доводочные круги. Для контроля углов резца используют специальные шаблоны.

Ключевые моменты изготовления

Существует ряд хитростей, которых необходимо придерживаться во время работы на токарном станке:

• фиксация заготовки в шпиндель;
• точение с помощью резца необходимой формы и размера. Материалом для металлорежущих основ служит сталь или иные твердосплавные кромки;
• снятие ненужных шаров происходит за счет разных оборотов вращения резцов суппорта и непосредственно самой заготовки. Иными словами, создается дисбаланс скоростей между режущими поверхностями. Второстепенную роль играет твердость поверхности;
• применение одной из нескольких технологий: продольная, поперечная, совмещение обеих, применение одной из них.

Разновидности

Все приспособления, служащие для изготовления, доводки и украшения токарных заготовок, можно поделить на несколько общих типов:

1. Отрезные. По форме напоминает нож, только в отличие от обычного ножа, у токарного используется только острие. Отрезными инструментами работают, повернув их плоскость вертикально, в отличие от стамесок, которые удерживаются горизонтально. С помощью токарного ножа отрезают часть заготовки, а также делают глубокие канавки.
2. Стамески. Плоские или полукруглые предметы с заточенным лезвием. Ими выбирают часть материала, упирая в заготовку параллельно полу или под небольшим углом. Благодаря стамескам брус или бревно, зажатое между бабками, приобретает форму фигурной ножки кровати или равномерно сужающейся бейсбольной биты.
3. Скребки. Используются после того, как изделию придана черновая форма. В отличие от стамески, скребок не имеет заточенного лезвия – рез осуществляется твёрдой гранью торца. Благодаря скребкам в древесине можно делать как декоративные, так и функциональные сложные кольцевые вырезы. Самые распространённые скребки имеют форму буквы Р.

Типы резцов

Типы токарных резцов

По технологическому назначению токарные резцы делятся на:

1. 1. Отрезные. Без них не обходится изготовление не одной детали. Эта группа может использоваться не только по своему прямому назначению – обработки торцевых элементов детали и отрезания готовой от заготовки, из куска которой она изготавливалась. Чаще всего в продаже можно встретить отрезные резцы классической формы. Каждый токарь применяет для себя наиболее удобные отрезные резцы на собственном токарном станке с применением накладных пластин.
   2. Проходной используются для обработки вращающихся цилиндрических заготовок. Углы заточки инструмента могут варьироваться в зависимости от удобства токаря при обработки детали.
   3. Подрезной применяется в обработке торцевых частей заготовки и создания уступов на внешней стороне изготавливаемой детали. При подрезке торцов подрезной резец удобнее вести от центра по направлению к наружной части заготовки. При этом способе подачи подрезной инструмент располагается к обрабатываемой поверхности так, что резку обеспечивают пластины длинной кромки. Когда подрезной инструмент подаётся от внешней части к оси вращения детали – работают режущие пластины короткой кромки. Результат обработки получается менее точным и чистым. Подрезной инструмент при использовании для подрезки торцов детали, закреплённой в центрах, используется только в случае, если задний центр будет заменён на полуцентр. Это необходимо для сохранения пластин. В противном случае, избежать их повреждений не удастся из-за контакта с полным задним центром.

https://youtube.com/watch?v=evgY0ImR0ko

1. Канавочный резец имеет меньшую толщину режущей кромки, чем отрезные. При вытачивания широкой, но неглубокой канавки канавочный могут заменить отрезные резцы. Канавочный инструмент изготавливается двух видов – прямой и отогнутый. Режущая их кромка подбирается в соответствии с необходимой шириной канавки. Особенность канавочного состоит в том, что высота головки значительно превышает высоту режущей кромки. Эта особенность конструкции повышает прочность, благодаря чему канавочный токарный резец с тонкой режущей кромкой способен выдерживать большие нагрузки.
2. Расточные применяются для проделывания глухих и сквозных отверстий без применения сверлильного оборудования. Отверстия, выполненные при помощи резцов, имеют большую точность. Для выполнения закрытых и сквозных отверстий используются различные виды.
3. Резьбовые. Для нарезания резьбы на внутренней и внешней поверхности детали применяются инструменты, отличающиеся по ширине и виду рабочей головки. Для работы на токарном станке не всегда достаточно использовать резцы классической формы и правильно установить деталь. Виды резьбы, выполняемой на токарном оборудовании, имеют различные углы, что подразумевает большой спектр пластин, которые затачиваются под разным углом. Виды внутренних и внешних резьб производятся по разной технологии. Чтобы работа была наименее трудоёмкой, лучше использовать правильно выбранный для конкретной операции инструмент. Более удобно выполнять резку, если углы режущей кромки и необходимого угла наклона резьбы совпадают. Для этого необходимо самостоятельно заточить режущие пластины. Углы заточки большинства резцов соответствуют 60⁰. При необходимости изменить углы головки, если она не относятся к разряду неперетачиваемых, можно на заточном станке.

Принципы точения

Скорость резания и ее расчет

Одним из наиболее важных показателей является скорость. Ее величина непосредственно зависит от выполняемых работ. На максимальных оборотах осуществляется обрезка торцов заготовок. Точение или сверление имеют другие требования к этому параметру.

Чтобы выбрать оптимальное значение скорости и сделать качественную обработку детали, следует учитывать:

• тип токарного инструмента;
• вид операции;
• материал заготовки.

Скорость резания для традиционных методов воздействия на детали можно определить, руководствуясь соответствующими таблицами из справочников. Но в условиях производства далеко не всегда целесообразно прибегать к такому варианту. Гораздо быстрее величину этого параметра вычислить по несложной формуле:

Отсюда видно, что скорость обработки прямо пропорциональна диаметру исходной заготовки. А чем он меньше, тем больше должна быть частота вращения.

При выборе и назначении того или иного режима работы токарного станка следует обязательно учитывать твердость резцов и материала детали. Например, при обработке твердосплавными резцами рекомендованное значение должно находиться в диапазоне 100–200 м/мин.

При известной величине из вышеуказанной формулы легко можно вычислить необходимую частоту резания.

Глубина обработки подбирается с учетом мощности привода и материала режущего инструмента. При появлении в процессе работы паразитных вибраций следует снизить скорость подачи резака.

Это интересно: Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн (видео)

3 Токарное оборудование – виды станков

Распространенным станком, применяемым в настоящее время на многих предприятиях страны, является токарно-винторезный станок. По своим функциональным возможностям такая установка признается широкоуниверсальной, поэтому использовать ее можно не только на крупных предприятиях, но и в мелкосерийном, а также единичном производстве.

К основным узлам таких станков для токарной обработки причисляют:

• переднюю и заднюю бабку: в передней находится коробка скоростей и шпиндель, в задней – корпус, продольные салазки, пиноль;
• суппорт (верхне- и среднеполочные, продольные нижние салазки, держатель резца);
• станину горизонтального плана с тумбами, в которых размещаются двигатели;
• коробку подач.

Для обработки заготовок с целью получения особо точных линейных и диаметральных геометрических параметров чаще всего применяют программируемые станки (с ЧПУ), которые от универсальных по своей конструкции мало чем отличаются.

Другие виды станков:

• токарно-револьверные (предназначены для работы со сложными изделиями);
• токарно-карусельные (двух- и одностоечные);
• многорезцовые полуавтоматические для крупносерийных и серийных производств;
• токарно-винторезные;
• современные обрабатывающие токарно-фрезерные комплексы.

3 Подрезание металла – поэтапный обзор операции

Выше уже упоминался специальный подрезной инструмент для токарных работ, необходимый для обработки торцевых поверхностей, а также уступов, как внешних, так и внутренних, расположенных в углублении. Перечисленные операции выполняются движением резца вдоль оси вращения, от центра к краю торца. Лезвие подрезного инструмента обычно имеет две заточенные кромки: длинную, которая располагается под небольшим углом к обрабатываемой поверхности, и короткую, отклоненную на 15-20 градусов от оси вращения заготовки.

Однако помимо вышеназванного резца существуют и другие, например, упорный и отогнутый, причем второй бывает проходным. Заточка обоих вариантов несколько отличается от описанной ранее. Упорный тип удобен тем, что им можно выполнять операции с продольной и поперечной подачей. В тех же случаях, когда подрезание выполняется в непосредственной близости от патрона, а также при обработке труднодоступных уступов в отверстиях, возникает необходимость в отогнутых резцах, в том числе и проходных. Последними обычно работают с поперечной подачей.

Какое оборудование используется?

Самым востребованным оборудованием для резания поверхностей является токарно-винторезный станок, который считается широко универсальным.

Основными узлами данного оборудования являются:

Главным критерием токарного станка считается скорость, напрямую увеличивающая производительность.

Для получения высокоточных линейных и диаметральных геометрических величин часто используются программируемые станки с ЧПУ.

Плюсами резания механизмом с ЧПУ являются:

Все устройства с ЧПУ оснащены износостойкими направляющими с низкими показателями силы трения, что обеспечивает высокую точность и скорость обработки.

В устройстве с ЧПУ направляющие могут быть расположены вертикально и горизонтально.

Видео:

Для максимально эффективного использования токарного устройства с ЧПУ должен быть тщательно подготовлен весь процесс и составлена программа управления.

Важным моментом является грамотное связывание системы координат механизма с ЧПУ, положение обрабатываемой заготовки и исходной точки передвижения режущего инструмента.

Основой программирования механизма с ЧПУ является движение режущего приспособления по отношению к системе координат двигателя, которая находится в состоянии покоя.

Обработка деталей механизмом с ЧПУ производится следующим образом:

Важной частью процесса резания на устройстве с ЧПУ является, так называемая, отдельная операция, подразумевающая обработку одного изделия на одном станке. Процесс состоит из нескольких переходов, которые делятся на самостоятельные проходы

Процесс состоит из нескольких переходов, которые делятся на самостоятельные проходы.

Правильное программирование механизма с ЧПУ нуждается в разработке последовательности процесса.

Также для резания используются такие виды станков, как токарно-револьверные, предназначенные для сложных изделий, токарно-карусельные, многорезцовые полуавтоматические, токарно-винторезные, токарно-фрезерные, лоботокарные.

Частое применение получили винторезные и карусельные станки. Отличаются карусельные станки возможностью обработки крупных заготовок, на винторезном механизме это невозможно.

В токарно-револьверном оборудовании режущие приспособления фиксируются в барабане.

Такой вид оборудования оснащается приводными блоками, расширяющими спектр работ в отличие от стандартных устройств, например сверление отверстий, нарезание резьбы, фрезеровка.

Видео:

Используются подобные станки на крупных предприятиях.

С использованием токарного обрабатывающего центра выполняется токарно-фрезерная обработка в полуавтоматическом режиме.

Токарно-фрезерная обработка часто используется для титана, алюминия и других сложных в обработке материалов.

Токарная обработка металла – один из популярных методов резания любых металлов: алюминия, титана, меди, олова и других, однако осуществить такую обработку можно лишь на предприятии, что обусловлено использованием станков.

Это интересно: Настольный точильный станок — виды и принцип работы

Применяемый режущий инструмент

Сегодня на большинстве производственных и ремонтных предприятий применяются так называемые токарно-винторезные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они обладают достаточной степенью универсальности, позволяют успешно решать большинство задач. При этом их размеры и стоимость относительно невелики. В последнее время все чаще можно встретить оборудование, оснащенное современными мощными компьютерными системами управления.

Что же касается режущего инструмента, то он отличается весьма широким разнообразием. Резцы, хотя и с большой долей условности, принято подразделять на несколько больших основных групп.

По форме:

• прямые;
• отогнутые;
• лезвия с оттянутой рабочей поверхностью.

Такие резцы могут иметь различную форму и калибр, а также могут быть правыми (двигающимися от задней бабки к передней) и левыми (перемещающимися в обратном направлении).

https://youtube.com/watch?v=My3AEWSsy0o

По назначению:

• проходные, предназначенные для обработки плоских торцевых участков;
• подрезные, обеспечивающие точение поверхностей, расположенных перпендикулярно оси вращения заготовки;
• фасонные, для получения заданного профиля детали;
• расточные для отверстий;
• резьбовые;
• отрезные;
• канавочные.

Резец тщательно подбирается в соответствии со сложностью работ, размером детали, поставленными задачами и сложностью обработки конкретной детали. Именно от выбора режущего инструмента зависит точность исполнения, скорость проведения обработки, скорость вращения шпинделя станка и многие другие аспекты.

Какими бы ни были современные технологии, какие бы ни появлялись инновационные материалы, применяемые в различных отраслях и сферах, токарная обработка изделий из металла, дерева, пластика, композитов продолжает сохранять свое важнейшее значение при осуществлении самых разнообразных строительных, производственных или ремонтных процессов.

Требования к различным деталям и раньше достаточно строго регламентировались разнообразными ГОСТами, ТУ, другими нормативами и лекалами. В наши дни эти требования продолжают ужесточаться, как в плане сложности конфигурации и параметров, так и в части требований идеальной точности.

Нет никаких сомнений в том, что еще очень долгое время профессия токаря будет одной из самых востребованных в производственной сфере. А с учетом все более усложняющегося уровня оснащения специализированной техники, станков и оборудования, эта профессия будет требовать все более высокого уровня квалификации работников, глубоких теоретических знаний и богатого практического опыта.

Основные приемы работы со станком

Обязательны к выполнению приемы работы с токарным станком. От этого напрямую зависит безопасность пользователя

Важно:

• проверить исправность механизма перед началом работы, в том числе крепление деталей и щитки;
• при каждом использовании смазывать ходовой валик и винты;
• проверить уровень заправки;
• включить на холостом ходу — проверить рычаг, пусковой механизм, суппорт, скорости и передачи;
• следить за направляющим и станиной;
• не допускать резкого переключения на обратный ход, перехода коробки передач в другой режим.

Обязательно по окончанию работ провести чистку механизма. Убирают остатки стружки, протирают тканью, смоченной в керосине.

Оборудование для токарной обработки

Для всех видов токарной обработки деталей применяют разные типы оборудования, но повсеместно на сегодняшний день используются на всех промышленных предприятиях токарно-винторезные станки. Они универсальны по своим техническим возможностям, поэтому их широко используют не только на крупных промышленных предприятиях, но и на небольших заводах, выпускающих продукцию мелкими сериями.

Конструктивно в универсальные токарно-винторезные станки входят следующие основные узлы:

• передняя бабка со шпинделем и коробкой скоростей, задняя бабка с пинолью, корпус и продольные салазки;
• коробка подач;
• суппорт;
• станина с отделениями, в которых расположены двигатели.

Для получения самых точных размеров при токарно-фрезерной обработке применяют станки с программным управлением, которые принципиально не отличаются по конструктивному исполнению от оборудования универсального типа (примеры видеозаписей токарно-фрезерных обработок различных поверхностей можно найти в Интернете, где наглядно демонстрируется обработка на разных моделях станков с разными ракурсами).

Кроме перечисленных типов токарного оборудования, на предприятиях широко применяют также следующие виды устройств:

• токарно-винторезные станки;
• токарно-карусельные;
• токарно-револьверные;
• многорезцовые полуавтоматы, подходящие для производства крупносерийного выпуска деталей;
• современные комплексы для выполнения токарно-фрезерных операций.

Похожие записи:

Какие существуют блоки для строительства дома Вентиляция в доме из бруса Как сделать погреб при высоком уровне грунтовых вод Плавающие полы Дом, питаемый ветрами Кухня 20 кв. м.