На рис. 7.3 представлена классификация резцов. Наиболее распространенным инструментом для резания металла является токарный резец (рис. 7.4), который состоит из стержня 7 (или державки) и рабочей части - головки 6. Стержень служит для закрепления резца в резцедержателе станка. На рабочей части резца имеются режущие элементы: передня поверхность 5, по которой сходит стружка при резании, и две задние поверхности - главная 8 и вспомогательная 1.

Передняя и главная задняя поверхности образуют главную режущую кромку 2, выполняющую основную работу при резании.

Передняя и вспомогательная задняя поверхности образуют вспомогательную режущую кромку 4, а все три поверхности - вершину 3 резца.

Режущие свойства резца в значительной мере зависят от углов его заточки.

Рис. 7.3.

Рис. 7.4. Токарный резец: / - вспомогательная задняя поверхность; 2 - главная режущая кромка; 3 - вершина резца; 4 - вспомогательная режущая кромка; 5 - передняя поверхность; 6 - рабочая часть; 7 - стержень; 8 - главная задняя поверхность

Для определения параметров резца устанавливают координатные плоскости - плоскость резания (ПР) и основную плоскость (ОП) (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Параметры токарного резца: / - обрабатываемая поверхность; II - обработанная поверхность; III - поверхность резания; ОП - основная плоскость;

ПР - плоскость резания

Плоскость резания проходит через главную режущую кромку касательно к поверхности резания.

Основная плоскость проходит параллельно продольной и поперечной подачам.

Параметры резца, как правило, рассматриваются в плане (вид на резец и деталь сверху) и в секущих плоскостях.

Главной секущей плоскостью называется плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

Вспомогательная секущая плоскость перпендикулярна к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главные углы резца лежат в главной секущей плоскости. Главный задний угол а - угол между плоскостью резания и главной задней поверхностью.

Главный передний угол у - угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. Он может быть положительным и отрицательным.

Угол заострения р - угол между передней и главной задней поверхностями.

Угол резания 5 - угол между плоскостью резания и передней поверхностью резца.

При положительном значении угла у существуют зависимости:

а + р + у = 90;

• 5 + у = 90;
• 5 = 90 - у;
• 5 = а + р.

Во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость, располагаются вспомогательный задний а! и вспомогательный передний у, углы.

Главный угол в плане (р - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательным углом в плане ф, называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, противоположным направлению подачи.

Угол при вершине резца (а) - угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Угол наклона главной режущей кромки X - угол между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Все перечисленные выше углы имеют определенное значение:

• угол а определяет степень трения между обрабатываемой поверхностью заготовки и главной задней поверхностью резца. Его величина находится в пределах 4-15°, в большинстве случаев он равен 8°. Увеличение угла а приводит к некоторому уменьшению деформации срезаемого слоя и уменьшению силы резания;
• с увеличением главного угла ср увеличивается толщина срезаемого слоя;
• угол у оказывает решающее влияние на образование и сход стружки. С его увеличением инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента;
• угол е в значительной степени влияет на стойкость резца: чем больше его значение, тем больше (при прочих равных условиях) стойкость резца;
• угол X определяет отвод стружки в ту или другую сторону. Для черновых резцов значение его находится в пределах от О до +10°, для чистовых - от 0 до -3°.

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).

д

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

обработки конических поверхностей	Вид конической поверхности	Параметры конуса		Способ установки заготовки	Вид подачи
			1, мм
Широким резцом	Наружные Внутренние			Трехкулачковый	Продольная или поперечная
Смещением зад­ней бабки	Наружные		Любая (в пределах расстояния между центрами станка)	В шариковых цен­трах	Продольная
Поворотом верх­него суппорта	Наружные Внутренние		Не более длины хода верхней ка­ретки суппорта	Трехкулачковый	Наклонная (пода­ча резца вручную)
С использованием копирной линейки	Наружные Внутренние		Любая (в пределах длины линейки)	Трехкулачковый патрон или в центрах	Наклонная (сло­жение продольной и поперечной)
Коническими зен­керами или раз­вертками	Внутренние		Любая (в пределах длины инструмен­та)	Трехкулачковый	Продольная

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.

Рис. 3.7

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

Положение рукоятки	Частота вращения шпинделя при передаточном отношении перебора скоростей, об/мин

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

п шп, об/мин

Значение шага Р т метрической резьбы, мм, при положении рукояток коробки подач (см. станок)

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):

				К + Ь>М + 15;
			^ 2 ’
				М + N > Ь + 15.

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

1 - фасонный; 2 - прямой проходной; 3- 5 - отогнутые проходные; б - чистовой; 7 - отрезной оттянутый; 8 - резьбовой; 9 - подрезной; 10 - расточной

Рисунок 3 –Типы токарных резцов (а)

и многогранных неперетачиваемых пластинок (б)

Головка резца включает переднюю поверхность - поверхность, по которой сходит стружка, и задние поверхности (главную и вспомогательную), обращенные к обрабатываемой поверхности за­готовки. При заточке этих трех поверхностей образуются режущие кромки. Пере­сечением передней и главной задней поверхностей образуется главная режущая кромка, выполняющая основную работу резания, а пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей – вспомогательная режущая кромка.

Вершина резца - точка сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок - в плане имеет радиус закругления и может быть прямолинейной (отрезные резцы).

При точении заготовки различают следующие поверхности и плоскости (рис. 5):

1- главная задняя поверхность; 2 - 1 – плоскость резания; 2 – обраба-

главная режущая кромка; 3 - вершина; тываемая поверхность; 3 – поверх-

4 - передняя поверхность; 5 - тело; ность резания; 4 – обработанная

6 - головка: 7 - вспомо­гательная поверхность; 5 – основная плоскость

режущая кромка; 8 - вспомогательная Рисунок 5– Поверхности

задняя поверх­ность и плоскости при точении

Рисунок 4 – Основные

элементы резца

Обрабатываемую поверхность, с которой снимается струж­ка;

Обработанную поверхность, с которой срезан слой металла;

Поверхность резания - переходную поверхность между об­рабатываемой и обработанной поверхностями, образуемую не­посредственно главной режущей кромкой резца;

Основную плоскость - плоскость, параллельную направлениям продольной и поперечной подач;

Плоскость резания - плоскость, касательную к поверхности
резания и проходящую через главную режущую кромку резца;

Главную секущую плоскость - плоскость, перпендикулярную к проекции главной режущей кромки на основную плоскость;

Вспомогательную секущую плоскость - плоскость, перпен­дикулярную к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Углы резца (рис. 6) делят на главные, вспомогатель­ные и углы в плане. Главные углы измеряют в главной секущей плоскости: это главный задний угол α , передний угол γ , угол заострения β и угол резания δ .

Во вспомогательной секу­щей плоскости измеряют вспомогательный задний угол .

Углы в плане - это главный угол в плане , вспомогатель­ный угол в плане и угол при вершине в плане ε .

Главным задним углом α называется угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания; служит для уменьшения трения между поверхностью резания и главной задней поверхностью резца и выбирается в пределах от 6 до 12°, при этом большее значение угла берется для мягких и вязких материалов, меньшее - для твердых и хрупких.

Передним углом γ называется угол между передней по­верхностью резца и плоскостью, проведенной через главную ре­жущую кромку перпендикулярно к плоскости резания; служит для облегчения схода стружки, уменьшения работы деформации и расхода мощности на резание и выбирается в пределах от -10 до +30°, при этом отрицательные значения назначают для твер­досплавных резцов при обработке закаленных сталей, а положи­тельные - при обработке мягких и вязких материалов.

Углом заострения β называется угол между передней и задней поверхностями резца; он определяется по формуле

β = 90° - (α+γ).

Углом резания δ называется угол между передней поверх­ностью и плоскостью резания; он равен сумме углов α + β .

Главным углом в плане φ называется угол между про­екцией главной режущей кромки на основную плоскость и направ­лением подачи; определяется конструктивными особенностями детали, жесткостью системы станок -приспособление - инструмент - деталь (СПИД) и выбирается в пределах от 30 до 90°. С уменьшением угла φ улучшается качество обрабатываемой по­верхности, повышается стойкость резца, однако при недостаточной жесткости системы СПИД уменьшение угла φ вызывает ­

Рисунок 6 –Углы резца

виб­рацию заготовки и резца, что приводит к ухудшению шерохова­тости поверхности. В этом случае применяют резцы с главным углом в плане, равным 60, 75 или 90°.

Вспомогательный угол в плане - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки и направлением по­дачи - для резцов различных типов выбирается от 5 до 45°.

Угол при вершине резца в плане ε - угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основ­ную плоскость - определяется по формуле

ε = 180 – (φ+φ 1).

Угол наклона главной режущей кромки λ - угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной че­рез вершину резца параллельно основной плоскости, определяет направление схода стружки и обеспечивает необходимую проч­ность вершины резца, может быть положительным (если вершина резца является низшей точкой главной режущей кромки), отрица­тельным (если вершина резца является наивысшей точкой глав­ной режущей кромки) и равным нулю (если главная режущая кромка параллельна основной плоскости); при черновой обра­ботке выбирается в пределах от 4 до 20°, при чистовой - от 0 до -5°.

Ручную заточку резцов выполняют на заточном станке ЭЗС-2 или на точильно-шлифовальном станке модели 3Б633, при этом для заточки быстрорежущих резцов рекомендуется установить шлифовальный круг из электрокорунда белого зернистостью 16 - 25 и твердостью СМ1 - СМ2, а для резцов, оснащенных пла­стинками из твердых сплавов, - круг из карбида кремния зеле­ного зернистостью 16 и твердостью Μ или СМ. Качествен­ную заточку твердосплавных резцов выполняют алмазными кругами. При заточке не следует слишком сильно прижимать резец к шлифовальному кругу. Для охлаждения резца используют ванночку с водой.

Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенным углом. Для определения углов резца устанавливаются исходные плоскости: плоскость резания и основная плоскость.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку (рис. 6); на рис. 7 показан след этой плоскости.

Основной плоскостью называется плоскость, параллельная продольному (параллельно оси заготовки) и поперечному (перпендикулярно к оси заготовки) перемещению. У токарных резцов с призматическим телом за эту плоскость может быть принята нижняя (опорная) поверхность резца (см. рис. 5 и 6).

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости , т. е. в плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость. К главным углам резца относятся задний угол, угол заострения, передний угол и угол резания (см. рис. 7).

Главным задним углом α называется угол между касательной к главной задней поверхности резца в рассматриваемой точке режущей кромки и плоскостью резания*. При плоской задней поверхности резца можно сказать, что α - угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Задние углы уменьшают трение задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность.

* При определении и измерении углов резца в статическом (нерабочем) состоянии принято считать, что плоскость резания расположена вертикально. В процессе резания на ее положение, а, следовательно, и на величину некоторых углов резца влияют положение режущей кромки (или отдельных ее точек) относительно оси заготовки (выше или ниже), подача и диаметр заготовки.

Углом заострения р называется угол между передней и главной задней поверхностями резца.

Главным передним углом у называется угол между передней поверхностью резца* и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку. Он может быть положительным (+γ), когда передняя поверхность направлена вниз от плоскости, перпендикулярной плоскости резания (см. рис. 7, II); равным нулю , когда передняя поверхность перпендикулярна к плоскости резания (см. рис. 7,11), и отрицательным (-γ), когда передняя поверхность направлена вверх от плоскости, перпендикулярной плоскости резания (см. рис. 7,111). Положительный передний угол делается для облегчения процесса резания (стружкообразования) и более свободного схода стружки по передней поверхности. Однако на практике угол +γ не всегда оказывается лучшим, к его приходится уменьшать (до 0, а иногда делать и отрицательным).

Углом резания δ называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

При положительном значении угла у между углами существуют следующие зависимости:

При отрицательном значении угла γ угол δ> 90°.

Кроме рассмотренных главных углов, резец характеризуется углами: вспомогательными задним и передним в плане и наклона главной режущей кромки (рис. 7 и 8).

Вспомогательным задним углом α 1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Вспомогательный задний угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость . В этой же плоскости рассматривается и вспомогательный передний угол γ 1 .

Главным углом в плане ϕ называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Угол ϕ делается для того, чтобы главная режущая кромка могла воздействовать на глубину срезаемого слоя; он влияет на износостойкость резца.

Вспомогательным углом в плане ϕ 1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи; он делается для исключения трения на большей части вспомогательной режущей кромки.

*При неплоской передней поверхности передний угол заключен между касательной к передней поверхности, проходящей через рассматриваемую точку режущей кромки, и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку.

Углом при вершине в плане ε называется угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость; в сумме ϕ + ε + ϕ 1 = 180°.

Углом наклона главной режущей кромки λ называется угол, заключенный между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости (см. рис. 7 и 8). Угол наклона главной режущей кромки считается отрицательным , когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки (рис. 8, а); равным нулю - при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости (рис. 8,6), и положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки (рис. 8, в). Угол λ делается для изменения направления стружки; он влияет па прочность головки резца и режущей кромки.

Кроме углов γ и α, рассматриваемых в главной секущем плоскости, иногда (например, при заточке) необходимо знать углы, рассматриваемые в продольной (параллельной оси резца) и поперечной (перпендикулярной к оси резца) плоскостях (рис. 9). В продольной плоскости А - а главная режущая кромка будет иметь углы γ прод и α прод, а в поперечной плоскости Б - Б -углы γ попер и α попер.

Зависимость между углами α и α попер определится из схемы, приведенной на рис. 10. Из прямоугольного треугольника D0E, расположенного в главной секущей плоскости N - N (см. рис. 9):

Из прямоугольного треугольника D0C, расположенного в сечении Б - Б:

Поделив одно уравнение на другое, получим:

Углы резца относятся к основным геометрическим параметрам его режущей части. Определение, положение и величина их меняется в зависимости от того, рассматриваются ли они в процессе резания, или же вне связи с обрабатываемой заготовкой, т. е. как у геометрического тела.

Рассмотрим углы резца, как углы геометрического тела (Рис. 1). Для удобства понимания необходимо дать определения углов резца.

Главные и вспомомгательные углы резца

Под основной плоскостью понимается плоскость, параллельная к направлениям продольной и поперечной подач.

Рисунок - Главный и вспомогательные углы в плане

φ заключается между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.

Вспомогательный угол в плане φ1 заключается между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением продольной подачи.

Угол при вершине (в плане) е заключается между проекциями главной и вспомогательной кромок на основную плоскость.

Угол наклона главной режущей кромки λ , заключается между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Он измеряется и плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Угол к принимается положительным, если вершина резца является наинизшей точкой главной режущей кромки, и отрицательным, если вершина резца является наивысшей точкой главной режущей кромки, и ранен пулю, если главная режущая кромка расположена параллельно основной плоскости.

Углы φ и φ1 и ε измеряются и основной плоскости.

Передний и задний углы

Для определения переднего и заднего углов резца необходимо ввести понятия о главпой секущей плоскости, в которой подлежат измерению
эти углы. В качестве ее целесообразно принять плоскость NN, перпендикулярную к основной плоскости и к проекции, главной режущей кромки на эту плоскость.

Такая секущая плоскость мало отклоняется от плоскости, в которой происходит процесс отделения стружки при резании, и, кроме того, она упрощает измерение углов резца.

Главный задний угол α заключается между плоскостью, касательной к задней поверхности, и плоскостью, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Главный передний угол γ заключается между плоскостью, касательной к передней поверхности, и плоскостью, проходящей через главную режущую кромку параллельно основной плоскости.

Следует еще различать вспомогательный задиий угол α 1 , измеряемый в секущей плоскости, перпендикулярной к основной плоскости и к проекции вспомогательной режущей кромки на эту плоскость. Он заключается между плоскостью, касательной к задней поверхности, и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.
Главные углы резца, передний и задний, обычно задаются в главной секущей плоскости NN. Однако при изготовлении приходится еще оперировать этими углами, расположенными в других секущих плоскостях. Например, в продольной плоскости /-/ (апр, упр), расположенной параллельно оси резца и перпендикулярно основной плоскости, и в поперечной плоскости //-// (апоп, упоп )расположенной перпендикулярно оси резца и основной плоскости.

Зависимость между углами

Определим зависимости между этими углами.

Рис. 1 Определение углов резца в различных плоскостях

На Рис. 1 представлены следующие плоскости:

DЕ FG - основная плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подачам (в данном случае совпадающая с опорной плоскостью резца и плоскостью чертежа);
АВ GF - плоскость, проходящая через режущую кромку АВ перпендикулярно к основной плоскости;
АВ GF - плоскость, представляющая заднюю плоскость при рассмотрении задних углов и переднюю плоскость при рассмотрении передних углов;
М NF - плоскость, параллельная плоскости АВ DЕ и заключающая в ней угол λ;
В DG и А EF - ограничивающие тело резца плоскости, перпендикулярные к основной плоскости и к проекции режущей кромки на эту плоскость.

Проведем через любую точку R режущей кромки три искомых плоскости:

ROК , в которой находятся углы а и у;
ROG, в которой находятся углы а пр и у пр;
ROF, и которой находятся углы а поп и у поп;

Линия GF пересечения плоскости АВ GF с основной плоскостью составляет угол ω с проекцией режущей кромки.