Технология и процесс обработки деталей на токарном станке

Технологические процессы обработки

К

атегория:

Токарное дело

Технологические процессы обработки

Далее: Установка резцов

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и определению состояния заготовки. В технологическом процессе должны быть указаны последовательность обработки, размеры заготовки L3 и Dз, припуски на обработку Ai и Дг (рис. 141, а), установочные и измерительные базы, способы крепления заготовки, вид приспособлений, потребность в режущем (рис. 14.1, г, д, е), вспомогательном (рис. 141, б, в) и измерительном (рис. 141, ж, з) инструменте.

Технологической операцией на зывают законченную часть технологического процесса обработки одной или нескольких деталей, которая выполняется на одном рабочем месте. Элементами технологической операции являются установ и переход. Установом называют часть технологической операции, выполняемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок. Операция может быть выполнена за один или несколько установов.

Технологический процесс изготовления детали пооперационно показан на рис. 142. Установка (рис. 143, а) и переустановка заготовки связана с ее раскреплением, переустановкой (рис. 143, б) и новым закреплением.

Переходом называют законченную часть технологической операции, выполняемую на одной из поверхностей заготовки одним и тем же режущим инструментом на установленном режиме резания.

Рис. 138. Калибры-скобни для контроля диаметра вала

Рис. 139. Способы измерения налибрами-снобами (а), налибрами-пробнами (б,в) и шаблонами (г,д) наружных диаметров

На рис. 144 показано, как можно обработать деталь от начала до конца за две установки. Сначала рабочий уточняет чертеж детали (рис. 144, а), затем определяет припуски на обработку (рис. 144,6). При первой установке (рис. 144, в) осуществляется полная обработка заготовки с одной стороны и отрезание. Пока деталь не обработана по всем размерам с одной стороны и не отрезана, ее не снимают со станка. При второй установке (рис. 144,г) подрезают торец головки и обтачивают фаску.

При механической обработке последовательно снимают слой металла с поверхности на каждой операции технологического процесса. Различают припуски общие zo, zo/2 и межоперационные z\— Общий припуск — слой металла, снимаемый на всех операциях обработки. Межоперационный припуск — слой металла, удаляемый при выполнении одной операции. Припуск, указываемый на сторону (рис. 145, а), равен толщине снимаемого слоя. Иногда для цилиндрических деталей припуск указывают на диаметр (рис. 145, б), т. е. припуск равен двойной толщине снимаемого слоя.

Рис. 140. Измерение кольца микрометром (б, в), глубиномером(г)и нутромером (д)

Заготовку необходимо базировать для того, чтобы закрепить ее в трех взаимно перпендикулярных плоскостях XOY, XOZ и YOZ. На рис. 146 показано расположение шести точек базирования заготовки. Плоскость XOY называют установочной базой. На ней расположены три точки 1, 2 и 3, которые определяют положение установочной базы. При действии силы Р\и эта база лишает заготовку трех степеней свободы — перемещения вдоль оси ZO и вращения вокруг осей ХО и OY. Плоскость XOZ называют направляющей базой. На ней расположены точки 4 и 5. При действии силы Рп эта база лишает заготовку еще чвух степеней свободы — перемещения вдоль оси OY и поворота вокруг оси ZO. Опорная база (точка 6), расположенная в плоскости YOZ, лишает заготовку последней, шестой степени свободы, а именно возможности перемещения вдоль оси ХО под действием силы Р\.

Рис. 141. Токарная обработка клапана

Базой называют исходную поверхность, линию, точку или их совокупность, определяющие положение детали пр-и ее установке на станке и используемую для базирования. Конструкторской (рис. 147, а) называется база, которая определяет положение детали относительно другой детали в изделии. Конструкторские базы, от которых проставляют размеры детали на чертеже, называют основными. Технологическими (рис. 147, б) называют базы, которые определяют положение заготовки при установке ее в приспособлении в процессе обработки.

Рис. 142. Технологический процесс тонарной обработки детали: а—подрезание торца; б—сверление; в—протачивание большого диаметра; г—протачивание меньшего диаметра под резьбу; д—нарезание резьбы; е—проверка резьбы калибром-плашкой 1; ж—отрезание; з—подрезание торца в размер

На рис. 148, а показана базовая поверхность цилиндрической заготовки, зажатой в трех точках самоцентрирующими кулачками, а на рис. 148,6—базовая поверхность цилиндрической заготовки, базирующейся по поверхности и зажатой тремя обратными самоцентрирующими кулачками. На рис. 148, в показано базирование цилиндрической заготовки по центровым отверстиям; на рис. 148, г — такое же базирование с использованием люнета 2. Способы базирования и крепления заготовок при обработке на токарном станке показаны на рис. 149.

Рис. 143. Установив и переустановка заготовки

Рис. 144. Схема обработки клапана

Простановка размеров на чертежах. Документация на изготовление деталей включает в себя чертеж детали и технологическую карту на ее обработку. Размеры на чертежах бывают линейные и угловые. Линейные размеры (рис. 150, а) проставляют в миллиметрах, единицу измерения не указывают. Угловые размеры проставляют в градусах, минутах и секундах (рис. 150, б). Размеры на чертежах проставляют без учета масштаба изображения. Предельное отклонение на чертеже указывают в числовом выражении или в виде условного знака поля допуска (рис. 151, а). При нанесении размера диаметра детали перед числом ставят знак 0, а перед размером радиуса — буквы R или г (рис. 151,6).

Предельные отклонения размеров (линейных и угловых) указывают на чертежах. Предельные отклонения валов (рис. 152, а), отверстий (рис. 152, 6) и сопрягаемых элементов (рис. 152, в) могут быть указаны одним из трех способов: I — условными обозначениями полей допусков; II — числовыми значениями предельных отклонений; III — условными обозначениями полей допусков с указанием справа и в скобках числовых значений предельных отклонений (комбинированный способ). Предельные отклонения угловых размеров указывают только числовыми значениями (рис. 152, г). На поверхности с одним номинальным размером (рис. 152,(9), имеющей участки с разными предельными отклонениями, границу между участками обозначают сплошной тонкой линией А, а номинальный размер с соответствующими предельными отклонениями наносят для каждого участка отдельно.

Рис.145. Припуски на обработку: а—наружной поверхности (торца); б—внутренней поверхности (отверстия); z-|, z2,z3 —межоперационные припуски; сЦ, d2,d3 —межоперационные диаметры

Если необходимо задать выступающее поле допуска расположения (рис. 153), то после числового значения допуска указывают символ Р в кружке. Контур выступающей части нормируемого элемента ограничивают тонкой сплошной линией А, а длину и расположение выступающего поля допуска — размерами.

Если зависимый допуск связан с действительными размерами детали, то после числового значения допуска помещают символ М в кружке (рис. 154, а). Если зависимый допуск связан с действительными размерами базового элемента, то знак допуска ставят в третьей части рамки после буквенного обозначения базы (рис. 154, б) или без буквенного обозначения (рис. 154,в). Если зависимый допуск связан с действительными размерами рассматриваемого базового элемента, его условный знак проставляют после числового значения и буквенного обозначения базы (рис. 154, г) или без буквенного обозначения базы (рис. 154, д).

Рис. 146. Базирование заготовни по шести точкам

На рис. 154, е указан допуск 0,04 мм цилиндричности вала; на рис. 154, ж — допуск 0,01 мм круг-лости вала и допуск 0,08 мм профиля продольного сечения вала. На рис. 154,з показан допуск 0,03 мм перпендикулярности оси отверстия относительно торца; на рис. 154, w — допуск 0,1 мм радиального биения поверхности относительно общей оси поверхности А и Б; на рис. 154, к — допуск 0,1 мм торцового биения на диаметре 20 мм относительно оси поверхности А.

Рис. 147. Конструнторсние и технологические базы

Рис. 148. Поверхности,используемые для базирования

Рис. 149. Способы базирования заготовни: а—на конусной оправке; б—по конусному хвостовику; в-поцилиндри-ческой поверхности заготовки; г—по кольцевому выступу; д—по конусному хвостовику и центровочному» отверстию; е—по сферическому хвостовику и центровочному отверстию

Рис. 150. Обозначение пинейных и угловых размеров на чертежах

Единой системой допусков и посадок предусмотрены следующие основные термины и их определения (рис. 155). Размер — числовое значение линейной величины (диаметр, длина и др.) в выбранных единицах измерения. Действительный размер — размер, установленный измерением с допустимой погрешностью. Предельные размеры — два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Наибольший предельный размер — больший из двух предельных размеров. Наименьший предельный размер — меньший из двух предельных размеров. Номинальный размер — размер, относительно которого определяют предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений.

Отклонение — алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и др.) и соответствующим номинальным размером. Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами. Предельной отклонение — алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Различают верхнее и нижнее отклонения. Верхнее отклонение — алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами. Нижнее отклонение — алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

Рис. 152. Примеры нанесения размеров на чертежах

Рис. 153. Примеры обозначения и расположения выступающего поля допусна по всей длине нормируемого элемента (а) и на длине 30мм нормируемого элемента (6)

Рис. 154. Примеры обозначения зависимых допуснов формы и расположения поверхностей

На рис. 156 показаны размеры вала диаметром 30Zo;2 мм. Номинальный размер 30 мм, наибольший предельный размер 29,9 мм, наименьший предельный размер 29,8 мм, допуск 29,9—29,8 = 0,1 мм; верхнее отклонение 0,1 мм; нижнее отклонение 0,2 мм. Линию NN, обозначающую номинальный размер, называют нулевой. Нулевая линия — линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок. Если нулевая линия расположена горизонтально, то положительные отклонения откладываются вверх от нее, а отрицательные — вниз.

Допуск — разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями. Допуск системы (стандартный допуск) — любой из допусков, устанавливаемых данной системой допусков и посадок. В стандартах под словом «допуск» понимают «допуск системы». Поле допуска — поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска расположено между верхним и нижним отклонениями относительно нулевой линии.

Основное отклонение — одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии (основным отклонением является отклонение, ближайшее к нулевой линии). Квали-тет — ступень градации значений допусков системы. Каждый квали-тет содержит ряд допусков, которые в системе допусков и посадок рассматривают как соответствующие одинаковой степени точности для всех номинальных размеров.

Вал — термин, применяемый для обозначения наружных (охватываемых) элементов деталей. Он относится не только к цилиндрическим деталям круглого сечения, но и к элементам деталей другой формы. Отверстие — термин, применяемый для обозначения внутренних (охватывающих) элементов деталей любой формы. Основной вал — это вал, верхнее отклонение которого равно нулю. Основное отверстие — это отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю.

Посадка — характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Номинальный размер посадки — это размер, общий для отверстия и вала. Зазор — это разность размеров отверстия и вала, когда размер отверстия больше размера вала. Натяг — разность размера вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Посадка с зазором — посадка, при которой в соединении обеспечивается зазор. К посадкам с зазором относят также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала или выше последней. Посадка с натягом — посадка, при которой в соединении обеспечивается натяг. Поле допуска отверстия в таких посадках расположено под полем допуска вала. Переходная посадка — посадка, при которой возможен как зазор, так и натяг. Поле допуска отверстия и вала в такой посадке перекрывается частично или полностью.

Рис. 155. Схема сопряжения вала с отверстием:а—основные обозначения: ES—верхнее отклонение отверстия, Е I—нижнее отклонение отверстия, ei—нижнее отклонение вала; es-верхнее отклонение вала; б – посадки в системе отверстия; в – посадки в системе вала: 1 – поля допусков валов; 2 – поле допуска основного отверстия; 3 – поля допусков отверстий; Определение зазора и натяга. Если деталь с отверстием диаметром 40+0-1 мм посадить на вал, диаметр которого 40Zo;2 мм, т. е. всегда меньше отверстия, то в соединении вала с отверстием получится зазор (рис. 157, а). В этом случае посадка будет с зазором, так как вал сможет свободно вращаться в отверстии. Если же диаметр вала 40^o:is мм (рис. 157,6), т. е. всегда больше данного отверстия, то для соединения вал придется запрессовать в отверстие и тогда в соединении получится натяг.

Наибольший зазор равен разности между наибольшим предельным размером отверстия и наименьшим предельным размером вала: 40,1—39,8 = 0,3 мм; наименьший зазор равен разности между наименьшим предельным размером отверстия и наибольшим предельным размером вала: 40 — 39,9 = 0,1 мм. Наибольший натяг равен разности между наибольшим предельным размером вала и наименьшим предельным размером отверстия: 40,2 — 40 = 0,2 мм; наименьший натяг равен разности между наименьшим предельным размером вала и наибольшим предельным размером отверстия: 40,15 — — 40,1 =0,05 мм.

Посадка в системе отверстия характеризуется тем, что в ней для всех посадок одного и того же квали-тета, отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры отверстия остаются постоянными. Осуществление различных посадок достигается путем соответствующего изменения предельных размеров вала. В системе отверстия номинальный размер является наименьшим предельным размером (рис. 158, а).

Рис. 156. Изображение допусков для вала

Рис. 157. Соединение вала и отверстия с зазором (а) и натягом (б)

Система вала характеризуется тем, что в ней для всех посадок одного и того же квалитета, отнесенных к одному и тому же номинальному диаметру, предельные размеры пала остаются постоянными. Осуществление различных посадок достигается путем соответствующего изменения предельных размеров отверстия. В системе вала номинальный размер является наибольшим предельным размером вала (рис. 158,6). Обе стороны являются несимметричными, причем допуск отверстия в системе отверстия всегда будет направлен в сторону увеличения диаметра отверстия (в тело), а допуск вала в системе вала в сторону уменьшения диаметра вала (в тело).

Рис. 158. Расположение попей допуснов отверстий и валов: а—седьмого квалитета точности h7 в системе отверстия; 6—седьмого квалитета точности Н7 в системе вала

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.

Принцип токарной обработки

Токарная обработка представляет собой разновидность механической обработки непрерывно вращающихся заготовок, которая используется для создания деталей типа тел вращения путём удаления избыточного материала.
Для токарной обработки требуется токарный станок, заготовка, зажимное/фиксирующее приспособление и режущий инструмент. Заготовка представляет собой фрагмент прокатного профиля круглого поперечного сечения, который закреплён в рабочем приспособлении. Последнее, в свою очередь которое, само прикреплено к токарному станку, допуская своё вращение с достточно высокой скоростью. Резец, который выполняет формообразование, как правило, представляет собой одноточечный (иногда – многоточечный) режущий инструмент, который также закреплен в токарном станке. Режущий инструмент подаётся к вращающейся заготовке и, в процессе силового контакта с ней срезает материал в виде мелких стружек.

При производстве вращающихся, обычно осесимметричных, деталей токарная обработка находит применение для:

1. Получения отверстий – гладких и под последующую резьбу.
2. Производства пазов и галтельных канавок.
3. Получения конических поверхностей.
4. Выполнения ступенчатых диаметральных переходов.

Точением можно получать также и фасонные поверхности. Для этого применяют станки-автоматы или токарные обрабатывающие центры, на которых имеется возможность автоматической переустановки резца/резцов.

Детали, которые изготавливаются исключительно токарной обработкой, чаще применяются с ограниченной программой выпуска. Это могут быть эталонные прототипы валов или и крепёжных изделий, которые производятся по индивидуальному заказу, а затем используются от отработки технологических решений в массовом производстве. Обработка на токарном станке часто применяется в качестве вторичного (или финишного) процесса, когда требуется внести некоторые характеристики контура детали, позволяющие улучшить её геометрические показатели, полученные, например, горячей штамповкой. Благодаря малым допускам и высокому качеству поверхности, которые может предложить токарная обработка, процесс идеально подходит для создания прецизионных деталей типа тел вращения.