Токарная обработка — оборудование и технологии

Сущность токарных работ по металлу

Технология токарных работ по металлу заключается в том, что с изделий срезается излишний металлический слой до тех пор, пока деталь не примет необходимую форму, размер и шероховатость поверхности. Для такой обработки используются металлорежущие станки, которые называются токарными.

Токарные станки подходят для обработки вращающихся деталей – валов, зубчатых колес, шкивов, втулок, колец, муфт, гаек и т. п.

В основном, при помощи токарных станков выполняют обработку поверхностей, имеющих цилиндрическую, коническую форму, а также фасонные и торцовые поверхности, уступы. На станках вытачивают канавки, отрезают части заготовок, обрабатывают отверстия за счет сверления, растачивания, зенкерования, развертывания; нарезают резьбу, накатывают.

Токарные работы по металлу на заказ и в промышленных масштабах выполняются с помощью режущих инструментов. Работа на станках предполагает применение различных режущих инструментов – резцов, сверл, зенкеров, разверток, метчиков, плашек, резьбонарезных головок и т. п.

Процесс резания схож с процессом расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов напоминает клин.

За счет приложения к резцу усилия его режущий край вклинивается в заготовку, а непрерывно сжимающая лежащий впереди слой металла передняя поверхность инструмента преодолевает сцепление частиц обрабатываемой поверхности и отделяет их от основной массы. Срезаемый в процессе токарной обработки слой, являющийся металлической стружкой, называют припуском.

В процессе работ на токарном станке по металлу сочетаются два движения. Первое (главное) из них предполагает вращение заготовки, которая закреплена в патроне или планшайбе, второе – движение подачи – совершается инструментом, чтобы придать обрабатываемой детали заданные параметры по размеру, форме и качеству поверхности.

Благодаря множеству вариантов соединения названных движений, токарное оборудование позволяет работать с деталями, имеющими различную конфигурацию, а также выполнять другие технологические операции. При помощи станков можно:

• нарезать резьбу различных типов;
• сверлить, растачивать, развертывать, зенкеровать отверстия;
• отрезать части заготовки;
• вытачивать на поверхности изделия канавки различной конфигурации.

Широкий спектр функций токарного оборудования позволяет делать многочисленные работы. Именно оно подходит для обработки:

• гаек;
• валов различных конфигураций;
• втулок;
• шкивов;
• колец;
• муфт;
• зубчатых колес.

Разумеется, по окончании токарной обработки должно получиться готовое изделие, соответствующее определенным стандартам. Качество в данном случае предполагает, что детали должны иметь соответствующие требованиям размеры, форму, шероховатость поверхности и точность взаимного расположения.

Чтобы обеспечить надлежащий контроль качества в процессе токарных работ по металлу пользуются измерительными инструментами: если речь идет о крупных предприятиях, выпускающих серийную продукцию, – предельными калибрами; в случае изготовления деталей мелкими партиями, либо единично – штангенциркулями, микрометрами, нутрометрами и прочими измерительными устройствами.

Особенности процесса

Токарная обработка металла проходит следующим образом:

1. установленные в шпиндель заготовки вращаются вокруг своей оси;
2. точение проводится путем подвода резца. подобные инструменты имеют различную форму, могут быть изготовлены из инструментальной стали или иметь твердосплавные режущие кромки;
3. точение происходит путем создания поперечного усилия суппортом, в котором закреплены резцы: из-за большой силы трения и разного показателя твердости, которой обладают резцы и заготовка, происходит снятие с поверхности металла обрабатываемой заготовки;
4. технология, по которое проводится точение, может быть самой разной: совмещение продольной и поперечное подачи или использование только одной.

Учитывая то, как происходит резание на токарном станке по металлу, все они имеют схожую конструкцию.

Технология токарной обработки металла

Основной принцип технологии токарной обработки металла заключается в следующем. Подаваемый инструмент врезается своей режущей кромкой в поверхность заготовки. Слой металла снимается и преобразуется в стружку. Расскажем о ее видах.

1. Ступенчатая. Формируется при обработке заготовок из алюминиевых сплавов и сталей средней твердости на средних скоростях.

2. Стружка надлома. Формируется при токарной обработке материалов с невысокой пластичностью.

3. Элементная. Такая стружка образуется при токарной обработке твердых и маловязких металлов.

4. Слитая. Формируется при высокоскоростной токарной обработке заготовок из мягких материалов. К ним относятся мягкая сталь, свинец, олово, медь, сплавы на их основе, а также полимеры.

Основные принципы токарной обработки

Для начинающих токарное дело кажется темным лесом, полным непонятных терминов. Хотя на самом деле суть процесса токарного точения довольно проста. Главный инструмент токаря — это станок в котором зажатая деталь вращается на высокой скорости, а режущий элемент производит обрабатывающие процессы по дереву, металлу или пластику.

Обрабатываться могут самые различные материалы. Наиболее востребованным материалом в токарном деле безусловно является сталь.

Но исторически все начиналось с обработки дерева, 12 еще действующих токарных станков Петра Первого до сих пор сохранились в коллекции Эрмитажа. Русский царь увлекался ремеслами, но токарная обработка деревянных и металлических деталей была его любимым занятием.

Современные станки, конечно, гораздо сложнее первых деревянных образцов. Но базовый принцип сохраняется, несмотря на появление электрического двигателя вместо ручного привода и многократное увеличение в размерах.

Токарный станок состоит из нескольких базовых элементов:

• станина, на которую крепятся все остальные элементы;
• передняя бабка с двигателем и шпинделем для фиксации детали;
• суппорт движущийся по направляющим в станине, с расположенным на нем резцом;
• задняя бабка с фиксатором габаритных деталей.

Деталь зажимается, привод сообщает ей вращение и, регулируя положения режущего или фрезеровочного инструмента, производится обработка материала.

Стандартные токарные операции, которые применяются и в металлообработке, и в обработке дерева это:

1. точение сфер, конусных и цилиндрических заготовок;
2. торцевание;
3. нарезка канавок, внутри и снаружи деталей;
4. отрезание;
5. центровка;
6. сверловка;
7. нарезка резьбы, снаружи и изнутри;
8. зенкерование.

Каждая операция требует специальный инструмент, который подбирают в соответствии с материалом, требуемой точностью обработки и конструктивных особенностей станка.

Виды токарной обработки металла

Существуют следующие виды токарных станков.

1. Токарно-винторезные. Это самая распространенная группа токарных станков. На них чаще всего обрабатывают тела вращения для:

   1. придания деталям конусности;
   2. нарезания резьбы;
   3. обработки наружных цилиндрических поверхностей;
   4. сверления, зенкерования и развертывания отверстий;
   5. накатывания рифлений;
   6. обработки торцов и уступов;
   7. вытачивания канавок;
   8. отрезания частей;
   9. нарезания наружных и внутренних резьб.



Изображение №1: основные виды токарной обработки металла

2. Токарно-карусельные. Эти станки используют для обработки заготовок больших диаметров.

3. Токарно-револьверные. Чаще всего их используют для обработки прутков, поковок и отливок.

4. Лоботокарные. Такие станки предназначены для обработки шкив, колес, полуфабрикатов шестеренок, фланцев, звездочек и пр.

Принципы токарной обработки

Технология токарных работ по металлу предполагает использование специальных станков и режущего инструмента (резцы, сверла, развертки и др.), посредством которого с детали снимается слой металла требуемой величины. Токарная обработка выполняется за счет сочетания двух движений: главного (вращение заготовки, закрепленной в патроне или планшайбе) и движения подачи, совершаемого инструментом при обработке деталей до заданных параметров их размера, формы и качества поверхности.

За счет того, что существует множество приемов совмещения этих движений, на токарном оборудовании работают с деталями различной конфигурации, а также осуществляют целый перечень других технологических операций, к которым относятся:

• нарезание резьбы различного типа;
• сверление отверстий, их растачивание, развертывание, зенкерование;
• отрезание части заготовки;
• вытачивание на поверхности изделия канавок различной конфигурации.

 Благодаря такой широкой функциональности токарного оборудования на нем можно сделать очень многое. Например, с его помощью выполняют обработку таких изделий, как:

• гайки;
• валы различных конфигураций;
• втулки;
• шкивы;
• кольца;
• муфты;
• зубчатые колеса.

Естественно, что токарная обработка предполагает получение готового изделия, которое соответствует определенным стандартам качества. Под качеством в данном случае подразумевается соблюдение требований к геометрическим размерам и форме деталей, а также степени шероховатости поверхностей и точности их взаимного расположения.

Для обеспечения контроля над качеством обработки на токарных станках применяют измерительные инструменты: на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями, – предельные калибры; для условий единичного и мелкосерийного производства – штангенциркули, микрометры, нутрометры и другие измерительные устройства.

Первое, что рассматривают при обучении токарному делу, – это технология обработки металлов и принцип, по которому она осуществляется. Заключается этот принцип в том, что инструмент, врезаясь своей режущей кромкой в поверхность изделия, зажимает его. Чтобы снять слой металла, соответствующий величине такого врезания, инструменту надо преодолеть силы сцепления в металле обрабатываемой детали. В результате такого взаимодействия снимаемый слой металла формируется в стружку. Выделяют следующие разновидности металлической стружки.

Обработка наружных цилиндрических поверхностей

Металл. Для данных операций используются проходные резцы. Они могут быть для чернового или чистового точения. Первые предназначены для обработки деталей на высокой скорости резанья со снятием стружки большого сечения. С их помощью заготовки обтачиваются до необходимого диаметра и устраняются все дефекты, например, неровности.  Резцы для чистовой обработки применяются для снятия тонкого слоя материала и финальной обточки. Данный вид оснастки бывает трех типов: прямого, отогнутого и упорного. От конкретно выбранного типа будет зависеть главный угол оснастки — ф.

• Прямые – 45,60 и 70°.
• Отогнутые — 45°.
• Упорные — 90°.

Ф определяет стойкость режущего инструмента и наиболее подходящую скорость резания. Чем он будет меньше, тем больше можно будет установить скорость резания (от 0,3 до 1,5 мм/об при черной и от 0,1 до 0,4 мм/об при чистовой обработке).

Обратите внимание: если Вы устанавливаете максимально высокую скорость важно, чтобы жесткость системы также была высокой (зависит от веса станка, чем он больше, тем выше жесткость),  иначе могут возникнуть вибрации.

Обработка торцевых поверхностей

Сюда относится подрезание в размер и получение ровного торца детали.

Металл. В данном случае также используются проходные отогнутые и упорные резцы. Рекомендованными режимами резания являются:

• Черновая обработка – скорость подачи 0,3-0,7 мм/об, глубина резания 2-5 мм.
• Чистовая – скорость 0,1-0,3 мм/об, глубина – 0,7-1мм.

При этом при поперечной подаче устанавливается скорость на 20% больше, чем  при продольной подаче.

Обработка канавок

Металл. Канавки в металлических деталях выполняются отрезными и прорезными резцами. Последние могут быть прямые и отогнутые (левые и правые). В данном случае используется поперечная ручная подача. Подведите резец к нужному месту и медленно поворачивайте ручку перемещения поперечных салазок. Дойдя до необходимой глубины, также аккуратно выведите резец из заготовки. Когда выполняются канавки шириной превышающие 5 мм,  работа делается в несколько проходов. Последним является чистовая обработка, для которой нужно оставить 0,5-1 мм припуска. Её следует проводить тем же резцом.

Обратите внимание: резцы, использующиеся для выполнения канавок, нужно очень тщательно центровать, если они будут установлены выше, хоть на 0,1-0,2 мм, может произойти их поломка, а ниже – останется необработанный участок.

Обработка отверстий

Операция	Металл	Дерево
Сверление	Выполняется с помощью сверлильного патрона различными сверлами возвратно-поступательным движением. При изготовлении отверстий глубиной больше, чем их диаметр, оснастку периодически выводят из заготовки, очищая канавки и саму полость от стружки. Во время обработки деталей из стали или алюминия рекомендуется использовать СОЖ для уменьшения трения. Скорость подачи устанавливается также  в зависимости от материала изготовления детали. При диаметре отверстия 5-30 мм это: Сталь – 0,1-0,3 мм/об. Чугун – 0,2 -0,6 мм/об.	Выполняется по аналогии с помощью сверлильного патрона и сверл по дереву, с тем отличием, что применение СОЖ не нужно, а подача идет ручная.
Зенкерование	Чистовая или предварительная перед развертыванием обработка, которая выполняется с помощью различных зенкеров. Скорость подачи такая же, как и при сверлении. Но, обратите внимание, при зенкеровании заготовок из высокопрочных материалов используется твердосплавная  оснастка,  а скорость резания уменьшается на 20-30%.	Аналогично с обработкой металла.
Развертывание	Операция для финальной обработки отверстий, сглаживания мелких неровностей и получения высокой точности с помощью разверток. Скорость подачи: Сталь – 0,5-2 мм/об. Чугун – 1-4 мм/об.	Развертывание дерева, как правило, не требуется, так как детали, изготавливаемые из дерева, столь высокой точности не требуют.
Растачивание	Это необходимо когда нужный диаметр отверстия превышает диаметр стандартных сверл и зенкеров.  В этом случае применяются расточные резцы. Так как на них идет высокая нагрузка образуется высокий уровень вибраций при работе, поэтом снимается стружка очень небольшого сечения на маленькой скорости резания. Черновое растачивание: Продольная подача – 0,08-0,2 мм/об. Скорость резания – 25 м/мин (резцы из быстрорежущей стали), 50-100 мм/об (твердосплавные). Чистовое растачивание: Подача – 0,05-0,1 мм/об. Скорость – 40-80 м/мин и 150-200 м/мин соответственно.	Выполняется сначала полукруглой стамеской, после чего шлифуется крючком.

И это далеко не полный список того, что можно делать с помощью токарного станка. Комбинируя виды операций можно получить самые различные детали. Если это металл, то валы, втулки, шайбы, штуцеры, вилки, болты, гайки и т.д., которые могут пригодиться как в профессиональном машиностроении, так и в частном производстве. Кроме того возможно изготовление и ножек мебели, дверных ручек и прочего. При обработке же дерева на токарном станке делаются игрушки, посуда, мебель, подсвечники, вазы, наличники на окна и многое другое, чем многие мастера успешно зарабатывают.

Основной инструмент для обработки металла на токарных станках

Для обработки металла на токарных станках чаще всего используют резцы. Опишем кратко самые распространенные их разновидности.

1. Прямые проходные токарные резцы. Применяются для обработки наружных поверхностей заготовок. Наибольшее распространение получили три размера державок.

   1. 20*20 мм.
   2. 25*16 мм.
   3. 32*20 мм.

   

2. Резьбовые токарные резцы. Эти инструменты применяют для нарезания наружных и внутренних резьб. Для выполнения операций первого типа используют прямые приспособления с копьевидными головками.

3. Отрезные токарные резцы. Их используют для получения канавок различной глубины. Головки инструментов имеют твердосплавные напайки.

4. Расточные токарные резцы. Предназначены для обработки глухих и сквозных отверстий. Инструменты этих категорий отличаются друг от друга углами наклона головок..

1. У резцов, предназначенных для обработки глухих отверстий, этот угол равен 95°.
2. У токарных расточных резцов, предназначенных для обработки сквозных отверстий — 60°.
5. Отогнутые подрезные токарные резцы. Предназначены для обработки торцевых поверхностей.



6. Упорные проходные токарные резцы. Их применяют для обработки ступенчатых валов и иных деталей при необходимости получения уступов на концах.

7. Отогнутые проходные токарные резцы. Предназначены для обработки торцевых поверхностей и снятия фасок.

Виды станков для выполнения токарных работ по металлу

По степени точности оборудование следует разделить на: нормальной точности; точные; особо точные; повышенной точности; сверхточности.

По типу подразделяются на:

• лоботокарные;
• карусельные;
• токарно-винторезные;
• токарно-револьверные.

Первые две разновидности предназначены для обработки крупногабаритных деталей, от полуметра до нескольких метров.  Токарно-винторезные являются самыми распространенными, поскольку являются универсальными и предназначены для обработки деталей до пятисот миллиметров. Токарно-револьверные относятся к полуавтоматическим станка. Обработка на таком оборудовании осуществляется по упорам.

Пилильные

Оборудование такого типа используется для придания формы выбранным деревянным элементам, а также для распилки заготовок, оборудование требует минимального уровня подготовки работника для выполнения работ. Этот вид станков делится на:

• пилорамы, которые с помощью линейных пил обеспечивают поперечную либо продольную распиловку деревоматериала, они обеспечивают общую подготовку материала к дальнейшей работе;
• ленточные станки, которые разрезают деревоматериал во время линейного движения пилы, используются для предварительной заготовки материала и его обработки;
• круглопильные устройства, распиливающие древесину в вертикальной либо наклонной плоскостях с использованием круглых пил, чаще всего используются при формовке ввиду их более высокую точность работы, по сравнению с другими устройствами этой группы.

Строгальные

Строгальное станочное оборудование выполняет задачи, связанные со снятием верхнего слоя обрабатываемого материала, и делятся на:

• рейсмусовые односторонние, с помощью которых обрабатывается верхняя поверхность, чаще всего на крупных заготовках, просты как конструктивно, так и при обслуживании;
• рейсмусовые двухсторонние, которые могут обрабатывать обе плоскости, и нижнюю, и верхнюю, значительно повышают эффективность работы, но сложнее в обслуживании;
• фуговальные, главным преимуществом которых является возможность снятия фаски под нужным углом, при этом функция обработки поверхности также доступна.

Сборочные

Сборочные станки — автоматизированные устройства, служащие для сборки ряда элементов в готовое изделие либо полуфабрикат, служащий для последующей обработки и/или сборки с другими элементами.

Гнутарные

Как можно понять из названия данной группы станков, главная функция данного оборудования — придание элементам определенной формы последствием их выгибания, для чего используются гидравлические прессы, оборудованные фиксирующими зажимами.

Шлифовальные

Эти станки обычно используются на последних стадиях изготовления деталей, с их помощью делают чистовую обработку, снимая верхний слой материала с помощью покрытого абразивами инструмента. Шлифовальные станки делятся на несколько групп:

• круглошлифовальные, для обработки тел вращения;
• плоскошлифовальные, для соответствующих поверхностей;
• кромкошлифовальные, для обработки кромки фигурных элементов;
• специальные шлифовальные, для сложных поверхностей.

Фрезерные

Фрезерные станки нужны для обработки фасонных и плоских поверхностей. В зависимости от своей конфигурации, они разделяются на:

• вертикально-фрезерные, с перпендикулярным расположением инструмента по отношению к столу и детали;
• горизонтально-фрезерные, с горизонтальным расположением шпинделя;
• универсальные, на которых можно менять расположение заготовки по отношению к обрабатывающему узлу без ее переустановки.

Сверлильные

Станки такого типа служат для просверливания и рассверливания отверстий в деталях либо для их обработки. Также имеют деление на несколько видов:

• вертикальные, работающие исключительно в вертикальной плоскости;
• горизонтальные, аналогично обрабатывающие детали, но в горизонтали;
• радиальные, на которых можно менять угол наклона инструмента для обработки закрепленной детали.

Токарные

Деревообрабатывающие токарные станки применяются для точения корпусных деталей и крепежа, изготовление декоративных элементов. Делятся они на группы, обусловленные степенью автоматизации устройства:

• устройства с ручным управлением, полностью зависящие от работника;
• автоматизированное оборудование, в котором есть узлы, обеспечивающие копирование ряда процессов без участия человека, но под его контролем;
• полностью автоматическое оборудование, в которых все процессы контролируются заданной до запуска станка компьютерной программой.

Устройство и работа токарных станков

Токарный станок по дереву имеет одну ограниченную функцию: он только вращает деревянную заготовку. Столяр же из простого куска дерева постепенно вытачивает законченный предмет: ножки для мебели, корпус лампы, стойки перил, игрушки, коробочки, кубки, салатницы, вазы и т.д.

В отличие от прочих машин для обработки дерева, использующихся лишь на тех или иных промежуточных стадиях, токарный станок годится для всех операций: от черновой обработки до полирования. Требуемый инструмент — это желобчатые (цилиндрические или в форме буквы V) и плоские стамески, резцы, скребки различных размеров и форм. Станок вращает заготовку, а рука контролирует движение резца. 

Какие операции можно выполнять на токарных станках

Токарное оборудование используется для:

• нарезания различной резьбы;
• сверления отверстий, их растачивания, развертывания, зенкерования (выполняется возвратно-поступательное движение сверлильного патрона);
• отрезания части изделия;
• вытачивания на поверхности изделия различных канавок;
• обработки внутренних цилиндрических, конических поверхностей;
• фаски поверхности;
• накатывания рефлений.

Разнообразие видов работ делает станки незаменимыми в обработке:

• гаек;
• валов различных конфигураций;
• втулок;
• шкивов;
• колец;
• муфт;
• зубчатых колес.

Классификация резцов

По расположению режущей кромки и направлению движения суппорта, резцы делятся на два типа:

• правые;
• левые.

По форме рабочей части:

• прямые — рабочая часть и корпус имеют общие боковые поверхности;
• отогнутые — режущая кромка выступает за плоскость корпуса и имеет переменное сечение.

Для обработки снаружи используют виды резцов, названные по производимым им операциям:

• проходные;
• канавочные;
• фасонные;
• резьбовые;
• расточные.

Токарное оборудование широко применяется для обработки торцов. При этом устанавливают торцовые и отрезные резцы на суппорт. Кроме этого на задней бабке крепятся:

• сверла;
• зенкера;
• метчики;
• расточные резцы.

Существуют определенные геометрические параметры резца, которые предъявляются к клину. Режущая кромка может располагаться под углом к направлению движения и перпендикулярно. У отрезных инструментов — параллельно оси вращения.

Режущий инструмент токарного станка

Эффективность, которой отличается работа на токарном станке, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи. Чтобы обработка детали была высококачественной, необходимо организовать следующие условия:

• высокую скорость вращения заготовки, фиксируемой в патроне или планшайбе;
• устойчивость инструмента и достаточную степень его воздействия на деталь;
• максимально возможный слой металла, убираемый за проход инструмента;
• высокую устойчивость всех узлов станка и поддержание их в рабочем состоянии.

Скорость резки выбирается на основе характеристик материала, из которого сделана заготовка, типа и качества применяемого резца. В соответствии с выбранной скоростью резки выбирается частота вращения шпинделя станка, оснащенного токарным патроном или планшайбой.

При помощи различных типов резцов можно выполнять черновые или чистовые виды токарных работ, а на выбор инструмента основное влияние оказывает характер обработки. Изменяя геометрические параметры режущей части инструмента, можно регулировать величину снимаемого слоя металла. Выделяют правые резцы, которые в процессе обработки детали передвигаются от задней бабки к передней, и левые, движущиеся, соответственно, в обратном направлении.

По форме и расположению лезвия резцы классифицируются следующим образом:

• инструменты с оттянутой рабочей частью, ширина которой меньше ширины их крепежной части;
• прямые;
• отогнутые.

Различаются резцы и по цели применения:

• подрезные (обработка поверхностей, перпендикулярных оси вращения);
• проходные (точение плоских торцовых поверхностей);
• канавочные (формирование канавок);
• фасонные (получение детали с определенным профилем);
• расточные (расточка отверстий в заготовке);
• резьбовые (нарезание резьбы любых видов);
• отрезные (отрезание детали заданной длины).

Качество, точность и производительность обработки, выполняемой на токарном станке, зависят не только от правильного выбора инструмента, но и от его геометрических параметров. Именно поэтому на уроках в специальных учебных заведениях, где обучаются будущие специалисты токарного дела, очень большое внимание уделяется именно вопросам геометрии режущего инструмента.

Углы токарного резца

Основными геометрическими параметрами любого резца являются углы между его режущими кромками и направлением, в котором осуществляется подача. Такие углы режущего инструмента называют углами в плане. Среди них различают:

• главный угол – φ, измеряемый между главной режущей кромкой инструмента и направлением подачи;
• вспомогательный – φ1, расположенный, соответственно, между вспомогательной кромкой и направлением подачи;
• угол при вершине резца – ε.

Угол при вершине зависит только от того, как заточен инструмент, а вспомогательные углы можно регулировать еще и его установкой. При увеличении главного угла уменьшается угол при вершине, при этом уменьшается и часть режущей кромки, участвующей в обработке, соответственно, стойкость инструмента тоже становится меньше. Чем меньше значение этого угла, тем большая часть режущей кромки участвует как в обработке, так и в отводе тепла от зоны резания. Такие резцы являются более стойкими.

Практика показывает, что для токарной обработки не слишком жестких заготовок небольшого диаметра оптимальным является главный угол, величина которого находится в интервале 60–90 градусов. Если обрабатывать необходимо заготовку большого диаметра, то главный угол необходимо выбирать в интервале 30–45 градусов. От величины вспомогательного угла зависит прочность вершины резца, поэтому его не делают большим (как правило, он выбирается из интервала 10–30 градусов).

Особое внимание на уроках по токарному делу уделяется и тому, как правильно выбирать тип резца в зависимости от вида обработки. Так, существуют определенные правила, по которым обработку поверхностей того или иного типа выполняют с помощью резца определенной категории.

• Обычные прямые и отогнутые резцы необходимы для обработки наружных поверхностей детали.
• Упорный проходной инструмент потребуется для торцевой и цилиндрической поверхностей.
• Отрезной резец выбирают для протачивания канавок и обрезки заготовки.
• Расточные резцы применяются для обработки отверстий, просверленных ранее.

Отдельную категорию токарного инструмента составляют резцы, с помощью которых можно обрабатывать фасонные поверхности с длиной образующей линии до 40 мм. Такие резцы подразделяются на несколько основных типов:

• по конструктивным особенностям: стержневые, круглые и призматические;
• по направлению, в котором осуществляется обработка изделия: радиальные и тангенциальные.

Внедрение ЧПУ

С появлением станков с ЧПУ значительно упростилась обработка деталей со сложными поверхностями радиальной и эвольвентной формы. Повысилась производительность при изготовлении крупных партий.

На одной установке делается несколько операций, включая фрезеровку. Оборудование может иметь 2 подвижных суппорта и несколько револьверных головок.

Как работает оборудование

Есть два типа работы – вручную или автоматизированно. Вручную оператор производит все задачи – устанавливает заготовку, резец, проводит расчеты, направляет суппорт на исходную точку, выбирает скорость вращения и режим подачи, а также в процессе деятельности меняет все данные параметры. В этом случае вы имеете дело с классическим аппаратом, созданным по старой токарной технологии обработки металла для растачивания.

Второй тип – это современные модели с ЧПУ. Такую продукцию поставляет компания «САРМАТ». Числовой пульт управления самостоятельно, автоматизировано решает все вышеприведенные задачи, исключая установку болванки, да и то, уже есть оборудование, которое имеет функцию фиксации заготовки. Такие аппараты имеют высокую точность, а также простоту использования.

Методы выполнения токарных работ

На токарном станке производится точение деталей и сверление отверстий. Также выполняются комплексные работы, которая представляют собой выполнение точение и шлифование только на токарном станке. Для выполнения операции шлифования в этом случае может использоваться резцы высокой точности и притиры, если это отверстие. Подобная мера позволяет сократить время изготовления, а значит, и уменьшить стоимость деталей.

Проточки внутреннего диаметра выполняются при помощи сверла, зенкера и развертки, а также резцов. Помимо этого могут использовать метчики, которые нарезают резьбу внутри отверстия (для наружных поверхностей используется плашка).

Выверка размеров деталей происходит при помощи лимба (измерительной шкалы на суппорте), а также при помощи измерительных приборов (штангенциркулей, микрометров и т.д.).

Обработка заготовки при межцентровом креплении

Межцентровая обработка используется для точения цилиндрических изделий, например ножек для стула или стола. Это относительно простая процедура, хотя мастер часто стремится украсить изделие декоративными деталями типа буртиков и желобков. Все работы с деталью в межцентровом варианте крепления начинаются с одного и того же — с преобразования болванки квадратного сечения.

Подготовка и установка болванки. Сначала заготовьте аккуратную болванку квадратного сечения и найдите её центр, проведя диагонали торцов из каждого угла на обоих концах заготовки. Циркулем нанесите разметку диаметра готовой детали, затем наметьте центры керном или шилом. Воспользуйтесь ножовкой, чтобы выпилить узкие пропилы по двум диагоналям на одном торце под зубцы центра передней бабки.

Опытный токарь по дереву может установить такую квадратную болванку в центре станка и снять углы полукруглым резцом. Но новичку будет проще сострогать ребра так, чтобы получилась восьмигранная заготовка.

Подбейте ведущий центр токарного станка в пропиленный торец заготовки, затем вставьте конический хвостовик ведущего центра в соответствующее место передней бабки. Подгоните заднюю бабку к заготовке, поместив кончик центра задней бабки в центральное отверстие, накерненное или наколотое в торце. Зафиксируйте заднюю бабку зажимом на балке станка, затем штурвалом подайте центр глубже в материал заготовки и застопорите штурвал. Установите упор в соответствии с диаметром заготовки и проверьте зазор, вращая её рукой. Поставьте передачу с малой скоростью и проверьте все элементы крепления перед включением станка. После работы станка в течение нескольких минут выключите его и ещё поверните штурвал, чтобы дополнительно закрепить центр задней бабки в заготовке.

Обтачивание болванки до цилиндрической формы. Начиная с одного конца болванки, с помощью полукруглого резца с прямой кромкой убирайте углы заготовки. Сначала режьте очень осторожно и легко, плавно передвигая резец по инструментальному упору. При необходимости выключите станок, сдвиньте упор и снимайте материал до того же диаметра с другого конца болванки. Повторяйте процесс, пока не уберутся все «плоскости» и не образуется ровная цилиндрическая поверхность одного диаметра по всей длине заготовки.

Выравнивание с помощью плоского резца. Перед дальнейшей обработкой выключите станок, переустановите упор в соответствии с уменьшившимся диаметром заготовки и примерьтесь, чтобы правильно держать косой плоский резец. Положив полотно на упор, а скос заточки на заготовку, слегка приподнимите угол «длинной» стороны полотна от заготовки и склоните инструмент в сторону резания. Для резки пользуйтесь частью режущей кромки где-то от её середины до низа. При работающем станке начинайте с одного края заготовки легким нажимом, пока не пойдет стружка, затем плавно сдвигайте инструмент. Глубину резания удерживайте одинаковой на протяжении всего прохода. Правильное резание оставляет гладкую, «струганную» поверхность. Через равномерные промежутки останавливайте станок и проверяйте диаметр заготовки.

Шлифование цилиндра. Теоретически деталь, выточенная на токарном станке должным образом, шлифования не требует — чистота обработки плоским резцом должна быть высочайшего качества. На практике же многие токари по дереву зачищают поверхность легкой шлифовкой. При шлифовании на токарном станке всегда надевайте защитную маску, так как в этом случае получается очень много тонкой древесной пыли.

Отрежьте или оторвите полоску наждачной бумаги шириной 75 мм и сложите её втрое. Снимите упор, включите станок и прижимайте пальцами сложенную бумагу к вращающейся заготовке. Постоянно перемещайте бумагу по поверхности детали, чтобы не оставить поперечных царапин. В качестве альтернативы можно держать полоску наждачной бумаги пальцами обеих рук и сверху с двух сторон прижимать её к заготовке.

Работа отрезным резцом. Поставьте упор и пометьте оба конца заготовки кончиком карандаша на поверхности вращающегося цилиндра. Держите отрезной резец перпендикулярно заготовке таким образом, чтобы кромка касалась материала по линии разметки со стороны отхода. Медленно поднимайте ручку инструмента, чтобы проделать в древесине глубокую прорезь. Оставьте тонкую «шейку» в центральной части заготовки на каждом конце. Снимите заготовку со станка и срежьте ножовкой отход. Подровняйте торцы острым столярным долотом или стамеской.

Выполнение декоративных элементов на токарном станке

Валик, или буртик, — это закругленный выпуклый рельеф, используемый в декоративных целях. Желобок имеет вогнутую форму. Соединение этих элементов нередко оформляется узкой цилиндрической поверхностью — пояском.

Разметка валиков и желобков. Для разметки на заготовке положения желобков и валиков используйте карандаш и простую линейку. Когда станок будет включен, карандашные пометки примут вид бледной линии. Сделайте их четкими и ясными, прикоснувшись к ним карандашом при вращающейся заготовке.

Вытачивание валиков. Положив плоский косой резец длинной узкой боковой стороной полотна на упор, вырежьте острым углов режущей кромки 3-миллиметровую канавку по каждой линии разметки валика. Это можно сделать, поднимая ручку инструмента, чтобы медленно вводить кончик режущей кромки в древесину. Наклоняйте резец в одну сторону, затем в другую сторону, чтобы придать канавкам V-образную форму. С каждой стороны канавок снимите приблизительно по 3 мм материала. Чтобы выточить одну из сторон валика, сначала положите режущую кромку плоского косого резца на заготовку между двумя V-образными канавками, затем постепенно поворачивайте ручку инструмента так, чтобы в конечном итоге полотно встало вертикально в центре одной из канавок. Вторую сторону валика точите аналогично. Повторите операцию, снимая очень тонкую стружку, чтобы выровнять валик и убрать оставшиеся «углы» и неровности. При точении проверяйте правильность формы и расположения валика на заготовке. В заключение подчистите пояски с каждой стороны валика плоским косым резцом так, чтобы получились аккуратные ровные «уголки» поясков.

Вытачивание валика.

Вытачивание желобков и поясков. Снимите часть материала между валиками, плавно поводя кончиком полукруглого резца из стороны в сторону. Кончиком плоского косого резца аккуратно подровняйте пояски с каждой стороны. Точите желобок, начиная с одного края и поворачивая полукруглый резец на упоре так, чтобы углубление резца все время было направлено от поверхности желобка детали. Ведите резец к центру желобка, поворачивая полотно и подавая кончик в материал. Формируйте вторую сторону желобка таким же образом. Повторите процесс, снимая помалу и все время, работая от края желобка «вниз по склону» к его центру. Проверяйте правильность формы элемента. В заключении подчистите поясок с каждой стороны плоским косым резцом, сделав аккуратный угол у валика и острый край у желобка.

Вытачивание деталей с креплением в одном центре

При изготовлении таких изделий, как, например, шкатулки, вазочки или подставки под яйцо, у которых требуется выбрать полость, необходимо снять заднюю бабку, чтобы вытачивать торцовые грани. Поэтому заготовка должна надежно крепится только с одного края посредством одного из специальных держателей, монтируемых на шпинделе передней бабки.

Держатель с шурупом. Один из простейших держателей, включает в себя шуруп, который вворачивается в высверленное под него в торце заготовки отверстие. Чаще используются стандартные шурупы, но в более высококачественных моделях применяются специальные «огрубленные» шурупы, которые надежно удерживаются в торцевой грани, так же как, впрочем, и в боковой. Держатель с шурупом пригоден только для сравнительно коротких заготовок.

Держатель с шурупом.

Чашечный держатель. Имеет полость, куда вставляется цилиндрическая шейка, выточенная на одном конце заготовки. Чашечный держатель рассчитан на фиксацию в нем заготовки за счет сил трения при плотной посадке детали. Однако на некоторых держателях предусмотрена возможность использования шурупов для дополнительной надежности крепления.

Шпоночный держатель. Вставляется в отверстие, высверленное в торце заготовки. Тонкая шпонка расположена в узком пазу, проходящем вдоль втулки держателя. В неподвижном состоянии шпонка находится внутри паза, и втулка вместе со шпонкой легко входит в отверстие заготовки. При вращении заготовки центробежная сила заставляет шпонку подняться из паза и зафиксировать заготовку на держателе.

Трехкулачковый патрон. У этого типа держателя три самоцентрирующихся кулачка, регулируемые специальным ключом, сводятся и захватывают цилиндрическую заготовку или разводятся внутри выточенной внутри торца заготовки полости, тем самым фиксируя деталь на держателе. Хотя этот тип держателя используется токарями в течение поколений, в настоящее время он теряет свою популярность из-за травмоопасности для рук со стороны выступающих частей кулачков при работе на станке. Если используется такой кулачковый патрон, необходимо использовать соответствующее ограждение.

Трехкулачковый патрон.

Универсальный держатель. С изобретением таких комбинированных держателей произошел качественный скачек в применении одноцентровой токарной обработки. Эти приспособления включают в себя не только шуруп, шпонку и чашку, но и цанговый зажим, способный захватывать цилиндрическую часть заготовки или, расширившись, зафиксироваться в расширяющемся вглубь коническом углублении в торце детали.

Универсальный держатель.

Вытачивание полостей. Выточите черновую заготовку в межцентровом креплении и установите на передней бабке выбранный держатель. Снимите заднюю бабку, установите заготовку в держатель и легко пройдитесь по заготовке полукруглым резцов, чтобы проверить центровку. Поставьте упор перпендикулярно детали, чтобы сначала выбрать полость с помощью глубокого полукруглого резца или шабера. При обработке боковой стороны заготовки ведите инструмент от края к центру, однако при работе с торцевыми волокнами — ведите инструмент от центра к краю. В любом случаи режьте инструментом только ту сторону вращающейся заготовки, которая идет вниз по направлению к упору. Определенное количество отхода можно выбрать заранее, высверлив в заготовке центральную часть. В конце выточите внешнюю поверхность и отделите изделие от крепежной части заготовки отрезным резцом.

Использование планшайбы

Вытачивание вогнутых полостей всегда было и остается популярным видом токарных работ. Но поскольку такие изделия обычно имеют сравнительно большой диаметр, их изготовление требует высокого мастерства, особенно в тех случаях, когда опытный токарь использует всё своё искусство, чтобы выточить тонкостенный сосуд. На таком уровне работы одно неверное движение может уничтожить все труды. Болванка чаши должна быть надежно закреплена, так как если тяжелая заготовка сорвется, то вероятность серьезных последствий этого инцидента весьма высока. Универсальный держатель, или патрон, обеспечивает наиболее усовершенствованный, а возможно, и лучший способ крепления заготовки, но традиционная планшайба значительно дешевле. Это литой металлический диск с резьбой в центральном отверстии, для крепления его на шпинделе токарного станка. Заготовка крепится с помощью шурупов, проходящих сквозь отверстия в планшайбе. Вместе со станком обычно поставляется планшайба диаметром 100-150 мм, но дополнительно можно приобрести планшайбы и более крупных размеров. Выбирайте планшайбу максимального диаметра, который соответствует базовому размеру дна заготовки.

Планшайба.

Крепление заготовки на планшайбе. Если заготовка имеет достаточно толстое «дно», можно закрепить болванку на планшайбе непосредственно шурупами. Однако в этом случае придется смириться с наличием на дне изделия отверстий от шурупов или закрыть их деревянными пробками после вытачивания.

В качестве альтернативы можно привернуть планшайбу к диску из твердой древесины, который временно приклеен к дну заготовки клеем для дерева. Чтобы можно было легко разделить деревянный круг и деталь после окончания обработки на токарном станке, между заготовкой и кругом должна быть прокладка из крафт-бумаги. Для хорошего сцепления детали следует сжать струбциной до высыхания клея.

Чтобы отделить деревянный диск от дна готового изделия, поставьте его на бок, на верстак или стол (чтобы упор был на диск, например на край стола), затем приставьте к линии соединения острую стамеску или долото и легко постучите по ней, чтобы расщепить бумажную прокладку. Зачистку дна сделайте вручную.

Вытачивание внешней поверхности полсти. Установите упор по центру болванки чаши. Рукой проверните заготовку, чтобы проверить свободное её вращение. Установите малую скорость и включите станок. Сделайте правильную цилиндрическую поверхность заготовки с помощью полукруглого резца с закругленной кромкой, затем смените его на глубокий полукруглый резец для формирования внешней поверхности чаши. Не поддавайтесь искушению снимать материал помогу, всегда работайте постепенно, пока не получите требуемую форму. Закругленным шабером выровняйте поверхность. Немного опустите упор и увеличьте скорость вращения. Держите резец примерно перпендикулярно поверхности заготовки, чуть приподняв его ручку над уровнем горизонта. Перемещайте инструмент в стороны, снимая тонкую ровную стружку.

Вытачивание внутренней поверхности полости. Поставьте упор параллельно широкой стороне заготовки и начинайте выбирать полость на небольшой скорости. Помните, что работать надо только на «идущей вниз» части заготовки.

Начинайте выбирать материал глубоким полукруглым резцом, двигая его к центру приблизительно от середины радиуса. По мере углубления начинайте резание каждый раз чуть ближе к краю и всегда работайте в сторону центра. Когда основная масса отхода удалена, увеличьте скорость станка. Затем с помощью шабера закончите формирование и отделку внутренней поверхности чаши.

Вытачивание полости.

Опытный токарь может довести толщину стенки до 3 мм и меньше, но начинающим мастерам лучше быть менее амбициозными в этом плане. Емкость будет прочнее, если её стенка, тонкая вверху, будет немного утолщаться книзу.

Шлифование полости. Снова снизьте скорость, снимите упор и сложенной наждачной бумагой шлифуйте поверхность. Используйте шкурку средней и тонкой зернистости и постоянно перемещайте её, чтобы не оставлять царапин. Шлифование внутренней поверхности осуществляйте только на её «идущей вниз» части.

Проверка формы

По мере продвижения обработки время от времени выключайте станок, чтобы проверить форму изделия.

Проверка формы с помощью картонного трафарета:

Проверка формы с помощью трафарета.

Проверка глубины чаши с помощью двух линеек:

Проверка глубины чаши.

Проверка толщины стенок кронциркулем:

Проверка толщины стенок.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Виды стружки

Образование отходов – естественный процесс при металлообработке. При этом одни токари считают это недостатком, а другие, экономичные, сдают весь мусор на переплавку, поскольку основные химические свойства не нарушены, и с помощью воздействия температуры можно добиться стандартов стали при выплавке. Третий вариант – просто сдавать его в пункты приема на вторичную переработку.

При работе вручную, на стандартных станках, необходимо вовремя снимать стружку, чтобы она не приплавилась к рабочей поверхности, не испортила общий результат. Но на автоматизированном оборудовании с ЧПУ, которое реализует компания «САРМАТ», есть специальная функция стружкоотведения, которая гарантирует чистоту процесса.

По форме отходов можно многое сказать и о самой работе. Стружка при токарной обработке бывает четырех видов.

Слитая

Она выглядит как длинные участки закрученной спирали. Если снимается тонкий слой, то витки короткие с малым шагом, а если толстый, то пружинка будет более упругая, с острыми концами. Обычно она получается, когда на высокой скорости обрабатывается мягкий сплав, например, свинец, олово или некоторые виды стали. Еще одно условие для получение такого образца – нет значительных дефектов, ямок, продольных канавок, то есть сам вал уже предварительно обработан, в том числе от ржавчины, окалины, проведены обдирочные работы, выполняемые на токарном станке.

Слитую подразделяют на ленточную и спиральную. О второй мы более подробно написали выше, а вот лента выходит при невысокой скорости воздействия на очень пластичные сплавы.

Элементная

Она разбивается на короткие участки, отходит от заготовки не плавно, как предыдущая, а рывками, потому что в определенном моменте она ломается, выскакивает из-под инструмента, каким обрабатывают детали на токарных станках для твердых металлов. Причин может быть несколько:

• низкая скорость среза, поэтому берется сразу много материала, он не успевает быстро отойти;
• на пути резца встречаются препятствия, к примеру, сильная зернистость стали, нет мягкой однородной структуры;
• образец изготовлен из очень прочного металла, из чугуна, обладающего высокой твердостью, но и немаленькой хрупкостью, то есть вместо плавного растяжения стружка сразу ломается;
• неправильная работа неопытного токаря – неверный выбор скорости, режима.

Надлом

Это совсем небольшие кусочки, которые отлетают от зоны резания. Их не стоит бояться, это естественный результат, когда происходит обработка чугунных или бронзовых заготовок на станках токарной группы. Дело в том, что чугун и бронза обладают низкой пластичностью, поэтому вместо того, чтобы гнуться, верхний слой просто раскалывается, крошится. Здесь главное – не убрать лишнее, вести резец по небольшой глубине и лучше сделать 3-4 прохода, чем один, но глубокий, поскольку последнее действие может привести к образованию трещин в толще металла.

Посмотрим на изображение, надлом мы видим на последней картинке:

Ступенчатая

Очень интересный вид. Прирезцева его часть (сторона, близкая к резцу) обладает ярко выраженной гладкостью, тем более удивительно, что на обороте находится многоярусная структура – материал наслаивается друг на друга, как ступеньки на лестнице, отсюда и название. Ступени, или зазубрины, имеют направление отдельных связанных между собой элементов.

Обычно такой вид образуется при изготовлении заготовок деталей на токарном станке со средней скоростью и невысокой твердостью.

Все квалифицированные токари проходят отдельный курс, посявещенный стружкообразованию. Этот раздел науки изучает пластичные деформации, которые происходят с трением, образованием тепла, износом режущей кромки, изменением шероховатости поверхности и, конечно, с образованием стружки. От всех вышеприведенных процессов зависит то, какой формы она будет.

Цвет зависит от используемого при точении материала и режима. Обычно при обработке стали она выходит синяя – это нормально, поскольку при резании выделяется тепло, оно отходит в остатки, которые под воздействием кислорода и температуры окисляются, приобретая голубой оттенок. Если использовать при работе охлаждающую эмульсию, то можно получить желтый цвет. Оранжевый и коричневый срезы свидетельствуют о наличии ржавчины на заготовке. При еще большем увеличении температурного режима оттенок побежалости – красный, это объясняется интерференцией белого в пленках на отражающей поверхности.

Иногда токарей пугает темный синий, они считают, что идет перенакаление. Действительно, это говорит о значительном повышении температуры, но сказать, что это плохо – нельзя, поскольку термоотвод работает, забирая излишнее тепло у детали. Просто рекомендуется увеличить поток охлаждающей жидкости. Однако ее чрезмерное употребление может привести к быстрому износу резцов.

Основные виды работ, выполняемые на токарных станках, какие операции можно выполнять

• Отделка наружных цилиндрических или конических поверхностей – основная задача токаря. Подразумевает снятие верхнего слоя до нужных размеров и образование шероховатости.
• Сверление, зенкерование и развертывание отверстий.
• Подрезание торцов и уступов.
• Вытачивание пазов и канавок.
• Нарезание наружной и внутренней резьбы – при наличии винтореза.
• Отрезка части детали.
• Обработка внутренних цилиндрических и конических поверхностей.
• Фаска поверхностей.
• Накатывание рифлений.

Данные процедуры производятся при наличии дополнительных возможностей оборудования.

Что такое точение – черновое и чистовое

Деревянные резные балясины, ножки столиков и стульев, металлические детали в узлах механизмов – все эти изделия сложной формы почти наверняка были изготовлены на токарном станке. Конечно, многие виды продукции из стали и других сплавов можно получить литьем, ковкой, штамповкой и фрезерованием, однако в большинстве случаев нужный результат обеспечивают при помощи простейшей операции, а именно – точения. Так называют любой вид обработки внешней торцевой или вращающейся поверхности посредством воздействия на нее лезвием резца. Применение режущего инструмента для внутренних поверхностей осуществляется в процессе растачивания.

Операции точения возможны только при вращении детали, закрепленной в кулачковом или цанговом механизме фиксирующего патрона и при значительной длине прижатой центром задней бабки. По большей части обработке подвергаются цилиндрические заготовки, за исключением случаев торцевого подрезания и растачивания отверстий, когда допускаются иные формы болванок, с закреплением их только в кулачковом патроне. Если передача вращения применяется на сам резец, это уже не точение, а фрезерование. Именно поэтому при расточке к внутренней поверхности вращающейся обрабатываемой детали подводится неподвижно закрепленный инструмент.

Черновое точение отличается от тонкого чистового силой воздействия лезвия резца на торцевую или цилиндрическую поверхность, а также скоростью вращения детали, что в итоге дает очень малое сечение образующейся стружки. Иными словами, обтачивание применяется для удаления мельчайших шероховатостей, а точение – для придания необходимой формы металлической или деревянной заготовке. При этом тонкая обработка осуществляется с минимальной глубиной погружения резца: до 0,3 миллиметра при первых проходах и до 0,05 миллиметров при завершающих.

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.

Примечательно, что все операции на торцах можно выполнять не только зажатием в кулачках, но и при фиксации заготовки с упором в центр задней бабки. Правда, в этом случае рекомендуется применять так называемый «полуцентр», на треть толщины которого по всей длине отсутствует сегмент. Таким образом, обеспечивается возможность обрабатывать весь торец от края к центру подрезным лезвием. При работе с торцом зажатой в патроне детали лучше действовать проходным отогнутым инструментом.

Обточка конических деталей типа вал

При данном виде обработки токарные станки с ЧПУ имеют бесспорное преимущество. Точная и производительная токарная обработка конической поверхности детали на универсальных станках — трудоемкая операция, требующая не только соответствующей квалификации токаря, но и дополнительных приспособлений (применение одновременной подачи по двум осям (при технической возможности), шаблона, копировальной линейки). В то время как станок с ЧПУ осуществляет одновременную продольную и поперечную подачу инструмента. Это позволяет при программировании обработки линейные перемещения по осям Х и Z задать в одном кадре. В этом кадре управляющей программы указывают координаты конечной точки перемещения — вершины резца. Такой способ программирования является наиболее универсальным, так как позволяет осуществлять обработку с любым углом конусности. Обработка фасок часто является стандартной функцией ЧПУ, ускоряющей процесс программирования.

Оформление сложных поверхностей тел вращения, фасонное точение

Для получения тел вращения с криволинейной образующей на универсальных станках необходимо применять проходные или фасонные резцы с использованием копира или гидрокопировального суппорта. Зачастую для подобных операций требуется высокая квалификация токаря, а рентабельность достигается только при серийном производстве. Современные токарные станки с ЧПУ имеют широкие технологические возможности. Фасонные поверхности  весьма многообразны, их получение во многих случаях обеспечивается не геометрией инструмента, а формообразующими движениями рабочих органов станка по программе. Применение фасонных инструментов для работы на станках с ЧПУ встречается крайне редко. Получение всего разнообразия форм поверхностей детали может быть достигнуто за счет грамотного проектирования программы обработки. Точность круговой и прямолинейной интерполяции позволяет сделать плавные переходы между кадрами. Это позволяет обойтись сравнительно узкой номенклатурой инструментов при обработке различных деталей. Программируемой точкой резца служит либо его вершина, либо центр  закругления при вершине. На станках с ЧПУ токарной группы особенно эффективно применение инструментов с многогранными неперетачиваемыми пластинками из твердого сплава и сверх твердых материалов. Они обеспечивают стабильность геометрии, возможность использования максимальной мощности станка, повышенную стойкость инструмента, упрощают наладку станка при износе инструмента. При износе одной из режущих кромок пластинку поворачивают, вводя в работу новую грань. Погрешность положения новой грани обычно не превышает 0,05-0,1 мм и может быть легко устранена при помощи корректоров системы ЧПУ.

Торцовка заготовок, обработка уступов

Этот вид обработки достижим при закреплении детали в патроне шпинделя станка. Операция производится подрезными или проходными резцами. Лучшую чистоту поверхности дает обработка «от центра к периферии» или при движении к центру заготовки соответственное увеличение скорости вращения шпинделя (постоянство скорости резания).

Вытачивание канавок

Канавки прорезают на цилиндрической, конической и торцевой поверхности детали с помощью канавочных и прорезных резцов за один или несколько проходов (в зависимости от конфигурации и требуемой точности поверхностей). При обработке канавок относительно больших размеров можно использовать комбинацию проходного и канавочного резцов. Для обработки канавок предусмотрены стандартные циклы, их программирование осуществляют обычными методами.

Отрезка изделия или заготовки 

производится отрезными резцами, при этом инструмент перемещается в поперечном направлении к центру детали. В зависимости от размера детали применяют различные методы фиксации почти отрезанной или отрезанной детали. Поломку инструмента в конце резания предотвращают использованием поддерживающих люнетов и снижением подачи резца (на 45-55%) при приближении к центру детали на половину радиуса заготовки. Малые детали падают в лоток, ловитель детали или фиксируются в приспособлении револьверной головки.

Сверление, зенкерование, развертывание отверстий

Основным способом получения отверстий является сверление. Сверление — это процесс изготовления цилиндрических отверстий посредством металлорежущего инструмента. Сверление, как правило, предшествует таким операциям как растачивание или развертывание. Обработку можно производить как по центру детали (при зажиме ее в трехкулачковом патроне), так и со смещением центра отверстия. Смещение (эксцентриситет) достигается фиксацией заготовки в четырехкулачковом токарном патроне или на планшайбе передней бабки. На токарном обрабатывающем центре возможно использование приводного инструмента и изготовление отверстий как на оси шпинделя, так и со смещением по оси Х. При использовании радиального приводного блока возможна обработка отверстий расположенных вдоль оси Х. В универсальном станке обрабатывающий инструмент: зенкер, сверло, развертка — закрепляется в коническом отверстии задней бабки напрямую или через зажимной патрон. в станках ЧПУ — в позиции резцедержки с использованием специальных резцовых блоков и оправок. С развитием инструмента для обработки коротких отверстий последовательность процесса сверления и подготовка к нему претерпевают существенные изменения. Современный инструмент позволяет засверливаться в сплошной материал и не нуждается в предварительной зацентровке отверстий. Достигается высокое качество поверхности и, зачастую, отпадает необходимость в последующей чистовой обработке отверстия. Применение современных сверл со сменными пластинами позволяет вести обработку с высокими скоростями и большими объемами образующейся стружки, которая в станках с ЧПУ вымывается из отверстия потоками охлаждающей жидкости, подающейся под определенным давлением по внутренним каналам.  Для точности токарной обработки необходима правильная и одинаковая заточка режущих кромок сверла, перпендикулярность торца заготовки оси инструмента, отсутствие заусенцев, неровностей поверхности.  С помощью систем контроля и настройки фирмы Renishaw, программное обеспечение в станках с ЧПУ позволяет задать параметры коррекции на длину и диаметр инструмента и выполнять обнаружение поломки в процессе обработки. Подача инструмента в станке происходит механически. Сверло обеспечивает чистоту поверхности отверстия Ra 6.3…3.2, зенкер — Ra 2.5, развертка — Ra 1.25…0,8.

Растачивание отверстий

Получение точных отверстий, ступенчатых отверстий большого диаметра, а также внутренних канавок возможно с помощью операции растачивания. Изделие зажимается в патрон передней бабки, поддерживается люнетом (в случае значительной длины или массы). При этом доступ к торцу, обрабатываемому расточным резцом, остается свободен. Точность расточки на токарном станке с ЧПУ превышает точность сверления, часто обеспечивается технологией обработки, режущим инструментом, опытом токаря, системами уточненной настройки режущего инструмента и техническим состоянием оборудования.   

Нарезание внутренней и наружной резьбы

с помощью резцов и инструмента: плашек, метчиков, резьбонарезных головок   Подробно о способах нарезания и видах получаемой резьбы рассказано в статье l.   Специальные возможности токарных станков С помощью  токарных станков с ЧПУ может проводиться обработка шпоночных пазов, отделка поверхностей (полировка, суперфиниширование), доводка (притирка), обкатывание шариками и роликами, накатывание, алмазное выглаживание т.д.   Станки с ЧПУ характеризуются производственной гибкостью, т. е. способностью быстро переналаживаться на обработку различных деталей. Для этого нужно всего лишь заменить управляющую программу и, при необходимости, оснастку и режущий инструмент. А уже проверенная и отработанная программа может быть использована в любой момент и любое число раз. Эти станки обеспечивают более высокую геометрическую точность обработанных деталей, что объясняется уменьшением влияния человеческого фактора, их более высокой статической и динамической жесткостью, а также более высокой точностью позиционирования и повторяемости траектории движения инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Станки с ЧПУ обеспечивают более высокую производительность технологических операций за счет применения максимальных скоростей исполнительных органов при выполнении холостых установочных перемещений, а также назначения оптимальных режимов резания.  Металлорежущее оборудование с числовым программным управлением позволяет обрабатывать такие детали, которые невозможно изготовить на обычном универсальном оборудовании. Это детали со сложными пространственными рабочими полостями, которые должны быть изготовлены не только с высокой точностью геометрической формы и размеров, но и с низкой шероховатостью, например штампы, пресс-формы и др.   

Основные параметры

В основном они меняются в зависимости от экономической целесообразности процесса, а именно:

• производительности – как много деталей за короткий срок можно изготовить;
• качества – отсутствие дефектов и достижение высокой точности согласно ГОСТ;
• себестоимость и конечная стоимость изделия;
• износ оборудования;
• срок эксплуатации резцов;
• нормы безопасности на производстве.

В связи с этим высокоскоростное точение конуса или цилиндра на токарном станке на пределе возможностей – не всегда выгодное решение. Опишем основные параметры.

Глубина

Это размер срезанной стружки. Его заранее определяют, чтобы оставить припуск. В технических расчетах определяется по формуле: t = (D-d)/2, где:

D – диаметр заготовки; d – размер итоговой детали.

Осуществляется процедура обычно в 2 подхода, отсюда деление глубины резца на два.

Подача

Это поперечное перемещение резца по направляющим. Не всегда высокая скорость – это хорошо. Обычно производительность напрямую зависит от нее, но, к примеру, при повышении класса точности она должна быть невысокой, только так можно добиться правильной шероховатости. Существует продольное точение – это самый стандартный вид, когда вращается заготовка, а инструмент передвигается по линии. Второй тип, когда сам резец имеет два движения – горизонтальное и вращательное, применяется при сверлении и растачивании отверстий.

Скорость

Фактически это то, сколько метров поверхности будет обработано при перемещении режущей кромки на 1 мм. Параметр прямо зависит от количества оборотов заготовки и от подачи. Определяется по формуле:

Скорость резания при точении – таблицы для черновой и чистовой металлообработки:

—

Как предупредить возникновение брака при токарной обработке металла и устранить последствия ошибок

При токарной обработке металла могут возникать следующие виды брака.

1. Шероховатость полученной поверхности не отвечает требованиям, указанным в чертеже.

2. Обточенная поверхность приобрела овальную форму.

3. Обработанная поверхность получилась конической.

4. В результате токарной обработки была изготовлена деталь с неправильными габаритами.

5.  Часть поверхности не была обработана.

6. Рассмотрим вышеперечисленные виды брака в деталях.

Шероховатость полученной поверхности не отвечает требованиям, указанным в чертеже

Это происходит по следующим причинам.

1. Задана слишком большая подача.

2. Из-за износа подшипников шпинделя или неправильного крепления заготовки она сильно дрожит.

3. Между отдельными частями суппорта увеличился зазор.

4. Резец закреплен недостаточно надежно.

5. Инструмент имеет малый радиус закругления.

6. Резец плохо заточен.

7. Материал детали слишком вязкий.

8. Резец имеет неправильные геометрические параметры

Вышеперечисленные виды брака чаще всего устраняют путем снятия тонких слоев металла.

Обточенная поверхность приобрела овальную форму

Заготовка может приобрести овальную форму из-за биения шпинделя по трем причинам.

1. Неравномерная выработка подшипников.

2. Неравномерный износ шеек шпинделя.

3. Попадание мелкой стружки или грязи в коническое отверстие шпинделя.

Эти проблемы решаются при:

1. регулярных поверках станков;

2. своевременных ремонтах оборудования;

3. очистке передних центров и конических отверстий.

Обработанная поверхность получилась конической

Чаще всего это происходит при смещении заднего центра относительно переднего. Причиной данной проблемы чаще всего становится попадание мелкой стружки или грязи в заднее отверстие пиноли. Для устранения этой причины брака нужно:

1. правильно установить задний центр;

2. очистить центр и коническое отверстие пиноли;

3. переместить корпус задней бабки на ее плите (при необходимости).

В результате токарной обработки была изготовлена деталь с неправильными габаритами

Габариты полученной детали чаще всего не соответствуют заданным из-за:

1. неточной установки глубины резания;

2. неправильного измерения при снятии пробной стружки.

Если диаметр детали получился меньше требуемого, то брак не исправить. В кардинально противоположном случае снимают слои металла нужной толщины.

Часть поверхности не была обработана

Этот вид брака обычно возникает по следующим причинам.

1. Неправильные начальные размеры заготовок.

2. Недостаточный припуск на обработку.

3. Плохая правка заготовки.

4. Неправильная ее установка.

5. Плохая выверка.

6. Неточное расположение центровых отверстий.

7. Смещение задних центров.

Обычно такой брак исправить не удается. Чтобы его избежать:

1. следите за расположением отверстий;

2. всегда проверяйте правильность установки задних центров;

3. удостоверяйтесь в том, что заготовка надежно установлена;

4. устанавливайте нужные величины припусков;

5. измеряйте заготовки перед обработкой;

6. тщательно их правьте пред закреплением в станках.

Схема обработки

На каждом предприятии при запуске новой серии в работу специалисты всегда получают задачу в виде схематического изображения. Это намного проще и удобнее, чем если бы каждый работник самостоятельно подбирал режим, скорость, резец. Обычно проверка производится заблаговременно. Это позволяет избежать различных дефектов, а также добиться точности, что особенно важно при серийном производстве.

Схема включает в себя несколько изображений, на которых показано:

• как фиксируется резец;
• его положение (угол наклона) относительно заготовки;
• условное обозначение самого процесса.

Посмотрим на картинку со схемой обработки на токарном станке:

Здесь представлены все основные параметры, остается только проставить цифры.

В статье мы рассказали, какие операции проводят и какие изделия из металла на оборудовании по обработке можно получить, что делают на токарном станке. Выбирайте продукцию с ЧПУ от «САРМАТ», чтобы добиться высокой точности изготовления деталей и минимизировать нагрузку на работников.

Читайте также Контрольно-измерительные инструменты: основные виды мерительных приборов в машиностроении 05.06.2020 Узнавайте первыми о новинках и спецпредложениях Подписываясь на рассылку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Разряды токарей

В процессе профессионального роста токарь может получить более высокий разряд, который требует наличия знаний, совершенствования техники работы и владения инструментом.

• 1 разряд — дается ученику, не имеющему профессиональных навыков;
• 2 разряд — приобретает специалист, который имеет опыт обработки деталей по 12–14 квалитетам на универсальных станках;
• 3 разряд — работник умеет обрабатывать детали на станках по 8–11 квалитетам и подтвердил знания о наладке оборудования, заточке инструмента и устройстве плазмотрона;
• 4 разряд — токарь, владеющий знаниями о специальных приспособлениях, правилах термической обработки, калибровке профилей и подготовке к работе режущего инструмента;
• 5 разряд — специалист, владеющий навыками обработки сложных деталей до 6–7 квалитета, правильной последовательности проверки токарных станков и регулирования инструментов;
• 6 разряд — высшая отметка, отражающая профессиональную подготовку работника, его знания и практические навыки в работе, обслуживании и наладке станков.

Для получения следующего разряда токарю необходимо пройти обучение и сдать соответствующий экзамен.

Как стать профессионалом

Токарному делу можно обучаться всю жизнь, так как помимо теоретической части специалист должен разбираться в современной технике.

Прогресс не стоит на месте, а значит, всегда будет присутствовать объект изучения. К тому же среди обрабатываемых материалов появляются новые образцы из композитных и полимерных соединений.

Для овладения профессией существуют учебные заведения и курсы, где высококлассные специалисты передают свой опыт молодым ученикам.

Информацию также можно почерпнуть из сети, где в открытом доступе находится разнообразная литература по токарному делу.

Работа подразумевает хорошую физическую подготовку, так как очень часто токари страдают от ряда заболеваний. Можно сказать, отменное здоровье, курсы повышения квалификации и умение настраивать оборудование поможет добиться желаемых высот в карьере.

Изготавливаем поделки из металла

С помощью одних лишь плоскогубцев, кусачек и проволоки можно тоже своими руками создать совершенно удивительные вещи. Нужно лишь немного умения и безграничная фантазия. Еще более сложные поделки создаются при помощи болтов и гаек.

Бабочка из проволоки

Прежде чем начать творить лучше нарисовать эскиз будущей бабочки. Завитушки на крыльях делаются плоскогубцами: загибается петля и проволока оборачивается вокруг несколько раз.

От завитушки из свободного конца проволоки выводим форму крыла и загибаем прут вдоль туловища, превращая его в один из усиков.

Бабочка будет состояться, по сути, из двух одинаковых частей: крыло с завитушками и одним усиком. Позднее два крыла соединяются – усики связываются по всей длине.

Машинка

Есть варианты создания машинки из болтиков и гаек, а можно согнуть машинку из частей проволоки. Лучше начать с эскиза – образа будущего изделия и строго следовать картинке, последовательно соединяя составные части.

Собачка из болтиков

Можно использовать совершенно разное количество болтов и гаек разных по размеру. Так, с помощью шайб и винтиков создаются самые удивительные создания, ограниченные лишь мыслью создателями.

Детали хорошо соединяются друг с другом, а для придания более сложных форм их лучше сваривать вместе.

Роза

Можно создать настоящий шедевр при помощи сварки болгарки, но можно обойтись и проще. Достаточно проволоки тонкого листа металла, плоскогубцев и кусачек.

Из листа будут вырезаться заготовки будущих лепестков, а позднее им предастся соответствующая форма. Лепестки необходимо собрать в бутон и скрепить.

Конечно, лучше сваркой, но можно попробовать и склеить. Первые два лепестка сжимаются пополам, а все последующие – по окружности бутона. Из проволоки гнем стебель и в дальнейшем прикрепляем к нему бутон.

Металлическая сова

Рисуем эскиз, а затем начинаем изготавливать составные части, которые позднее необходимо сварить вместе. Из куска металлической трубы будет заготовка туловища.

Труба отшлифовывается и ей придается каплевидная форма – будущее тело совы. Из листового железа будут вырезаться крылья и перья. С помощью зубила и молотка на этих частях будут делать насечки – фактура птичьих перьев.

Глаза – два просверленных отверстия в трубе и закрученные болты. Лапки – толстая проволока, которой будет придана необходимая форма.

Превращаем болт в сувенирный охотничий нож

• болт необходимой толщины длиной не менее 10 см зажимается в тисках и грани стачиваются болгаркой;
• газовой горелкой нагреваем болт докрасна;
• на наковальне придаем ему плоскую форму;
• на рукояти делаем прорези для ручки, которую позднее можно изготовить из дерева, а лезвие обрабатываем, придаем необходимую форму и затачиваем;
• ручка крепится заклепками.

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.

Основные принципы безопасности

При выполнении любой из операций очень важно соблюдать некоторые правила, чтобы не испортить деталь, не сломать резец и не получить травму.

• Не пренебрегайте защитной экипировкой (роба, очки, головной убор, закрытая обувь) чтобы не получить ожог и не пораниться стружкой или осколками материала.
• Ни в коем случае не работайте в перчатках!
• Пользуйтесь только хорошо заточенным режущим инструментом, а в случае токарных станков по металлу ещё и точно отцентрованный и прочно закрепленный.
• При работе стамесками плотно удерживайте их двумя руками.
• Перед тем как приступить к формированию детали, проведите черновую обработку, срезав все неровности на низкой скорости подачи, иначе Вы можете сломать оснастку.
• Не отвлекайтесь, не оставляйте включенный станок без присмотра.
• Не торопитесь при выполнении операций требующих ручной подачи, рассчитывайте правильно свои силы.