Обработка листового металла на токарном станке

Обновлено: 07.01.2025

К наиболее распространенным методикам изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами относится токарная обработка металла. Суть данной методики, позволяющей также получать поверхность с требуемой шероховатостью, заключается в том, что с заготовки убирают лишний слой металла.

Процесс токарной обработки металла

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.

Основные виды токарных работ по металлу

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.

Измерительные инструменты, часто используемые в токарном деле

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.

Такая стружка формируется тогда, когда на высоких скоростях обрабатываются заготовки, выполненные из мягкой стали, меди, олова, свинца и их сплавов, полимерных материалов.

Образование такой стружки происходит, когда на небольшой скорости обрабатываются заготовки из маловязких и твердых материалов.

Стружка такого вида получается при обработке заготовок из материала, отличающегося невысокой пластичностью.

Формирование такой стружки свойственно для среднескоростной обработки заготовок из стали средней твердости, деталей из алюминиевых сплавов.

Виды стружки при токарной обработке

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.

Основные типы токарных резцов

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. 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.

Токарно-винторезный станок 1В625МП

Виды оборудования для токарной обработки

Из всех типов оборудования для токарной обработки наибольшее распространение и на крупных, и на мелких предприятиях получил токарно-винторезный станок. Причиной такой популярности является многофункциональность этого устройства, благодаря которой его с полным основанием можно назвать универсальным.

Перечислим основные элементы конструкции такого станка:

две бабки – передняя и задняя (в передней бабке размещают коробку скоростей станка; шпиндель с токарным патроном (или планшайбой), на задней бабке размещены продольные салазки и пиноль оборудования);
суппорт, в конструкции которого различают верхние и нижние салазки, поворотную плиту и резцедержатель;
несущий элемент оборудования – станина, установленная на две тумбы, в которых размещают электродвигатели.
коробка подач.

Токарный станок с ЧПУ

Все большее распространение получают станки, управление которыми осуществляется при помощи специальных компьютерных программ, – станки с ЧПУ. Конструкция таких станков отличается от обычной только тем, что в ней присутствует специальный блок управления.

В отдельные категории выделяют следующие виды станков токарной группы:

токарно-револьверное оборудование, применяемое для обработки деталей сложной конфигурации; , среди которых различают одно- и двухстоечные;
многорезцовое полуавтоматическое оборудование, которое можно встретить на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями;
обрабатывающие комплексы, на которых можно выполнять как токарные, так и фрезерные операции.

Без токарной обработки сегодня крайне сложно представить многие производственные отрасли. Поэтому данный вид работы с металлом продолжает развиваться, несмотря на и без того высокий уровень, позволяющий обеспечить высочайшее качество и скорость обработки.

Виды и особенности токарной обработки металла

Токарная обработка – один из основных способов обработки металлического изделия, при котором с него удаляется лишний слой. В результате получается деталь нужного размера, формы и степени шероховатости.

Обработка на токарном станке

Общая информация

Процедура обработки осуществляется на специальном токарном станке, который с помощью резцов, сверл или других режущих приспособлений срезает с заготовки детали слой металла нужной толщины. Вращение обрабатываемой детали носит название главного движения, а перемещение инструмента, обеспечивающее непрерывную обработку изделия до нужных параметров, называется движением подачи.

Токарный станок способен выполнять различные сочетания этих двух видов движения, поэтому на нем возможно проведение эффективной обработки цилиндрических, резьбовых, фасонных, конических и иных поверхностей. Сюда можно отнести муфты, гайки, втулки, шкивы, валы, зубчатые колеса и кольца.

Токарные станки позволяют осуществлять следующие виды работ:

нарезание резьбы;
сверление, растачивание, развертывание и зенкерование различных отверстий;
вытачивание канавок;
разрезание детали на несколько частей.

Эти основные виды токарной обработки металлических деталей подразумевают использование различных измерительных приборов (микрометров, штангенциркулей, нутромеров, предельных калибров), которые помогают определиться с размерами и формами, а также контролировать взаиморасположение различных поверхностей обрабатываемого изделия.

Суть токарной обработки металла состоит в следующем. При врезке режущего инструмента в деталь изделие зажимается кромкой резца. При этом инструмент преодолевает силы сцепления внутри детали и снимает лишний слой металла в виде стружки.

Существуют следующие виды стружки:

элементная – получается при токарной обработке твердых и маловязких изделий на низкой скорости;
надлом – характерен для резки малопластичных деталей;
сливная – получается при токарной обработке на достаточно высоких скоростях изделий из меди, свинца, олова или пластмассы, а также заготовок из мягкой стали;
ступенчатая – характерна для токарной обработки на средних скоростях алюминиевых сплавов, изделий из листов алюминия и стали средней твердости.

Сливная стружка при обработке вязких материалов

Классификация резцов

Продуктивность работы токарного станка напрямую зависит от величины продольной подачи изделия для обработки, скорости резки и глубины резания. Именно благодаря этим параметрам можно добиться:

хорошего темпа вращения вала токарного станка и самой обработки металлического изделия;
устойчивости режущего инструмента и нужного уровня его воздействия на деталь;
нужного объема металлической стружки, образующейся в процессе токарной обработки заготовки;
поддержания поверхности токарного станка в рабочем состоянии.

Скорость резки зависит от вида материала, подвергаемого токарной обработке, а также от типа и качества используемых резцов. Показатель обточки детали и скорость резки тех или иных токарных станков устанавливают частоту вращения вала. Плотность и другие основные параметры заготовок можно узнать из специализированных таблиц и спецификаций металлических деталей.

Резцы для токарных станков бывают чистовыми и черновыми – их вид зависит от характера обработки заготовки. Геометрические размеры их режущей части позволяют работать как с малой, так и с большой площадью слоя, который необходимо снять с заготовки. По направлению движения токарные резцы подразделяют на левые и правые. Первые движутся слева направо (от передней к задней бабке), вторые, соответственно, справа налево.

По расположению и форме лезвия резцы бывают отогнутыми, прямыми и оттянутыми. У последних ширина крепежной части больше ширины резцов. Токарные резцы также делятся на:

резьбовые;
отрезные;
фасонные;
расточные;
проходные;
канавочные;
подрезные.

Виды токарных резцов

Геометрия того или иного токарного резца сильно влияет на качество и точность резания. Токарная обработка металла наиболее эффективна в том случае, если точно подобрана форма резца. Для этого токарь должен быть знаком с понятием «углы в плане». Это углы между направлением подачи детали и кромками резца:

φ (главный);
φ1 (вспомогательный);
ε (при вершине).

Угол при вершине зависит от заточки резца, а главный и вспомогательный – еще и от его установки. Если главный угол велик, то будет действовать лишь небольшая часть кромки, а это значит, что стойкость резца уменьшится. При малом значении угла резец обладает большей стойкостью, а его нагрев отводится намного эффективнее. При токарной обработке тонких и нежестких деталей обычно выбирают угол в 60–90°, для деталей, которые больше по сечению, – 35–40°.

Вспомогательный угол, как правило, равен 10–30°. Его увеличение бессмысленно, так как вершина резца будет ослабляться. Для одновременной токарной обработки цилиндрической поверхности и торцовой плоскости обычно используют проходные упорные резцы. Отогнутые и прямые резцы больше всего подходят для обработки внешних поверхностей детали, отрезные – для протачивания канавок и отделения частей детали, расточные (сквозные или упорные) – для растачивания отверстий, просверленных ранее.

Токарную обработку фасонных поверхностей, образующая линия которых не превышает в длину 4 см, осуществляют при помощи фасонных резцов. Они классифицируются по конструкции и по движению подачи. По конструкции выделяют следующие виды фасонных резцов:

стержневые;
круглые;
призматические.

По движению подачи фасонные резцы делятся на:

Получить более подробную и наглядную информацию о видах токарных резцов и их назначении можно при просмотре видео по данной теме.

Виды станков

Токарная обработка осуществляется на разных видах станков, но чаще всего сегодня используется токарно-винторезный станок. Он универсален по своим возможностям, поэтому допустимо его применение не только на крупных производствах, но и на предприятиях, специализирующихся на мелкосерийном выпуске продукции.

Токарно-винторезный станок 16К20

Такой станок состоит из следующих обязательных элементов:

передней бабки со шпинделем и коробкой скоростей и задней бабки с пинолем, корпусом и продольными салазками;
суппорта;
станины с тумбами (в тумбах расположены двигатели);
коробки подач.

Токарно-фрезерная обработка с целью получения самых точных геометрических параметров осуществляется с использованием программируемых станков, практически не отличающихся по своей конструкции от универсальных устройств (в Интернете можно найти видео, на котором наглядно показана обработка на таких токарных станках металлических заготовок с разных ракурсов).

Заточка токарных резцов по металлу – подробная инструкция с видео и фото

Из всех технологических операций, производимых над заготовками из металла, обработка на токарном оборудовании является наиболее распространенной. Именно поэтому заточка резцов для токарного станка, предназначенных для работы по металлу, является очень важным процессом, выполнять который следует правильно. Особенности осуществления такой процедуры зависят как от материала, который предстоит обрабатывать, так и от типа самого режущего инструмента (фасонный, проходной, резьбонарезной, расточной и другие).

Порядок заточки поверхностей резца

Конструкция токарных резцов

Заточка токарных резцов не может быть выполнена правильно, если не разобраться в конструктивных особенностях такого инструмента. Основными элементами его конструкции являются стержень-державка, при помощи которого резец фиксируется на станке, а также рабочая головка: именно ее режущую часть и необходимо регулярно затачивать.

Рассмотрим более подробно рабочую головку токарного резца. Ее формируют два типа поверхностей: передняя и задние. Переднюю отличить очень просто: именно по ней осуществляется отвод стружки. Задними же называются те стороны резцов, к которым обращена заготовка в процессе выполнения ее обработки. Они могут быть основными или вспомогательными, что зависит от их расположения.

Самый важный элемент любого резца (в том числе и для токарного станка по металлу) — его режущая кромка — формируется в месте пересечения задней основной и передней поверхностей. В конструкции любого резца присутствует и вспомогательная кромка, образованная пересечением его задних поверхностей: основной и вспомогательной. Вершина инструмента, которая упоминается в специальной литературе, — это место пересечения его режущей и вспомогательной кромок.

Основными характеристиками токарных резцов по металлу, определяющими их функциональные возможности, являются углы заточки, подразделяемые на главные и вспомогательные. Для того чтобы определить значения главных, их измерение производят в плоскости, которая формируется при проецировании режущей кромки на главную плоскость.

Вообще, для определения углов режущего инструмента используют две плоскости:

основную, накладываемую на опорную сторону токарного резца, расположенную в его нижней части (по отношению к направлению подач станка такая плоскость является параллельной);
плоскость резания, располагаемую по касательной относительно поверхности обрабатываемой заготовки (данная плоскость пересекается с основной режущей кромкой инструмента).

Элементы и плоскости токарного резца

В конструкции рабочей части токарного резца различают углы нескольких типов:

заострения — расположенные между передней поверхностью резца и задней основной;
задние главные — находящиеся между задней основной поверхностью и плоскостью резания;
передние главные — расположенные между передней стороной инструмента и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания.

Проверить правильность их определения достаточно просто: их сумма всегда составляет 90 градусов.

Кроме вышеперечисленных, конструкцию рабочей головки токарного резца характеризует еще несколько углов между:

направлением подачи и проекцией, которую откладывает основная режущая кромка;
плоскостью обработки и передней поверхностью резца;
проекциями, которые откладывают основная и вспомогательная режущие кромки.

Инструменты для токарного оборудования

Для того чтобы разбираться в правилах заточки резцов для токарных станков по металлу, недостаточно просто посмотреть обучающее видео. Необходимо иметь представление о том, как классифицируются такие инструменты. Самым главным параметром, по которому токарные резцы относят к различным видам, является тип обработки, выполняемой с их помощью. По этому признаку выделяют следующие виды токарных резцов.

Такими резцами заготовки обрабатываются вдоль оси вращения.

Используя эти резцы на токарном станке, уменьшают уступы и выполняют торцевание заготовок.

Как следует из названия, ими формируют наружные и внутренние канавки на поверхностях цилиндрической формы. Создавать канавки на наружных сторонах заготовок можно и при помощи отрезных резцов по металлу. Кроме того, такие резцы позволяют отрезать части заготовки под прямым углом.

С помощью таких инструментов на станках выполняют обработку отверстий.

Такие резцы специально предназначены для нарезания резьбы.

С помощью резцов этого вида на внешней стороне цилиндрических заготовок формируют фасонные выступы или канавки.

С помощью этих резцов на заготовках снимаются фаски.

Операции, проводимые резцами различного типа

Токарные резцы также подразделяются на виды в зависимости от того, в каком направлении с их помощью выполняется обработка заготовки. Так, среди них бывают правые (обработка выполняется по направлению к передней бабке) и левые (обработка по направлению к задней бабке).

Классифицируется токарный инструмент и по материалу изготовления, по способу соединения режущей части с державкой, а также по ряду других параметров.

Правила заточки токарного инструмента

Чтобы обработка заготовок на токарных станках по металлу была эффективной, качественной и точной, следует регулярно выполнять заточку резцов, тем самым придавая их рабочей части необходимую форму и получая углы с требуемыми параметрами. В заточке не нуждается только инструмент, режущая часть которого выполнена в виде одноразовой твердосплавной пластины. Для выполнения такой важной процедуры в условиях крупных производственных предприятий используются станки со специальными приспособлениями, а занимается этим отдельное структурное подразделение.

Для того чтобы заточить токарный инструмент своими руками на домашнем станке или сделать это в условиях небольшого предприятия, можно использовать различные методики. Выполнение этой процедуры возможно с помощью химических реактивов или с применением обычных точильных кругов. Следует отметить, что заточка токарного инструмента на специализированных или универсальных станках, в которых используется абразивный круг, является самым недорогим, но эффективным методом придания резцам требуемых геометрических параметров.

Варианты заточки резцов с режущими пластинами

Конечно, наиболее качественно токарные резцы по металлу затачиваются на специально предназначенном для выполнения такой процедуры станке. Если же подобного оборудования в вашем распоряжении нет, можно воспользоваться универсальным станком с точильным кругом. Подбирая такой круг, важно обращать внимание на материал, из которого изготовлена рабочая часть обрабатываемого инструмента. Так, чтобы эффективно заточить твердосплавный резец, вам понадобится круг из карборунда, имеющий характерный зеленый цвет. Инструменты, рабочая часть которых изготовлена из углеродистой или быстрорежущей стали, прекрасно обрабатываются на станках с кругами средней твердости, изготовленными из корунда.

Заточку токарных резцов по металлу можно выполнять без охлаждения или с охлаждением, что является более предпочтительным. Если заточка выполняется с охлаждением, то холодную воду следует равномерно подавать в то место, где токарный резец соприкасается с точильным кругом. В том случае, когда охлаждение в процессе заточки не используется, после ее выполнения нельзя сразу резко охлаждать инструмент: это может привести к растрескиванию его режущей части.

Научиться затачивать токарные резцы на точильном станке своими руками можно по обучающему видео. В процессе выполнения такой процедуры важно придерживаться определенной последовательности. В первую очередь на точильном круге обрабатывают заднюю основную поверхность, затем заднюю вспомогательную, а в самую последнюю очередь точат переднюю. Последним этапом заточки является обработка вершины резца – придание ей требуемого радиуса закругления.

В процессе выполнения заточки резец постоянно передвигают по кругу, стараясь не прижимать его очень сильно (это можно заметить на видео). Придерживаться такой рекомендации необходимо для того, чтобы поверхность круга изнашивалась равномерно, а также чтобы режущая кромка токарного резца получилась максимально ровной.

Особенности заточки резцов для токарного станка

Существуют определенные нюансы, которые следует учитывать при заточке токарных резцов своими руками с использованием точильного станка. Так, выполнение обработки задней поверхности резца осуществляется в три этапа.

Первоначально заднюю поверхность обрабатывают под углом, равным заднему углу самой державки. Как правило, он получается несколько больше, чем задний угол резания (приблизительно на 5 градусов).
На втором этапе обрабатывают заднюю поверхность самой режущей пластины. При этом ее затачивают под углом, превышающим задний угол резания на 2 градуса.
Третий этап — это формирование требуемого заднего угла при помощи доводки. Важно, что такой угол формируют не на всей задней поверхности резца, а только на неширокой фаске, непосредственно прилегающей к режущей кромке.

В несколько этапов выполняется заточка и передней поверхности токарного резца. Так, предварительно ее затачивают на угол, равный углу расположения самой режущей пластины. Этот угол, как и в случае с задней поверхностью, несколько превышает передний угол резания. Непосредственно угол резания, который необходимо сформировать на передней поверхности резца, получают при помощи чистовой заточки или доводки. Этим процессам подвергают узкую полоску, прилегающую к режущей кромке твердосплавной пластины.

Использование подкладок при заточке

Для большего удобства выполнения заточки токарных резцов на точильных станках, а также для получения углов с заданными параметрами используются специальные подкладки, которые устанавливают между опорной поверхностью инструмента и столиком станка, где он располагается. Чтобы добиться еще более точной и качественной заточки, можно своими руками доработать конструкцию столика станка, сделав его регулируемым по высоте и углу поворота. После такой доработки станка необходимость в использовании подкладок определенной толщины отпадает.

При выполнении заточки токарного резца важно обращать внимание на то, чтобы его режущая кромка располагалась на одном уровне с центром точильного круга, но не ниже, чем 3–5 мм по отношению к нему. Следует учитывать и направление вращения точильного круга. Это необходимо для того, чтобы сделать процесс заточки более безопасным, а также чтобы минимизировать риск отрыва режущей пластины от державки резца. Точильный круг в процессе выполнения заточки должен вращаться так, чтобы прижимать режущую пластину, а не отрывать ее от державки.

Шаблон для проверки правильности заточки резцов

Естественно, что после осуществления заточки режущего инструмента для токарного станка по металлу необходимо проверить правильность ее выполнения. Проще всего выполнить такую процедуру при помощи специального шаблона, который можно приобрести или изготовить своими руками. Если купить готовый образец не представляется возможным, то самостоятельно его сделать лучше из листовой стали, которая может подвергаться закалке.

Высокая твердость такого шаблона, которую он получит после закалки, даст возможность использовать его на протяжении длительного периода. Изготавливая трафарет, следует сделать на нем вырезы, соответствующие наиболее ходовым углам заточки. Только после выполнения таких вырезов готовый шаблон подвергают закалке. Следует иметь в виду, что от точности изготовления такого трафарета в полной мере будет зависеть то, насколько правильно будет заточен ваш резец для токарного станка по металлу.

После выполнения заточки режущие грани инструмента необходимо довести до требуемого состояния. Такой доводке подвергаются небольшие участки поверхностей резца (шириной до 4 мм), непосредственно прилегающие к его режущим граням. Для выполнения доводки используют медные оселки и присадки, выбор которых зависит от материала изготовления рабочей части инструмента. Так, для доводки твердосплавных резцов на оселок наносят специальную пасту или карбид бора, смоченный керосином. Для доводки резцов из других материалов используют оселки с небольшим уровнем абразивности, поверхность которых смачивают машинным маслом или керосином.

Токарная обработка металла

На протяжении многих десятилетий проводится токарная обработка металла и за столь длительный срок, как технология обработки, так и виды станков значительно изменились. Несмотря на это, общие черты, которые свойственны токарным станкам по металлу, сохранились.

Точение вала на токарном станке с использованием СОЖ

Особенности процесса

Токарная обработка металла проходит следующим образом:

установленные в шпиндель заготовки вращаются вокруг своей оси;
точение проводится путем подвода резца. подобные инструменты имеют различную форму, могут быть изготовлены из инструментальной стали или иметь твердосплавные режущие кромки;
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;
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.

Особенности токарных станков по металлу

Способ придания необходимых размеров и формы заготовке определяет также особенности станков токарной группы. Несмотря на то, что разные виды станков отличаются между собой, можно выделить несколько схожих признаков, которые свойственные всей токарной группе:

обработки поверхности проводится резанием. инструменты, которые используются в большинстве случаев – резцы, виды которых зависят от многих показателей;
имеется шпиндель с кулачковым патроном, в котором закрепляются заготовки. основное движение – вращательное, передается шпинделю;
резцы закрепляют в суппорте, которому предается возвратно-поступательное движение. особенности конструкции суппорта позволяют использовать разные методы обработки поверхности;
крепление изделия в некоторых случаях может проводиться по двум сторонам, для чего используют заднюю бабку;
станок токарного типа можно использовать для растачивания отверстий, которые расположены вдоль оси изделия;
скорость и подача, при которых проводится резание, могут устанавливаться в зависимости от типа поверхности заготовки, необходимых показателей точности снятия металла и шероховатости получаемой поверхности. для этого конструкция токарных станков имеет сложную схему передач.

Резание на токарных станках выполняется только при условии использования средств индивидуальной защиты, а также при установке защитного экрана.

Виды токарных станков

В зависимости от того, какие изделия нужно получить с какой точностью, можно выделить следующие группы токарных станков:

токарно-винторезные – наиболее распространенная группа. при использовании токарных станков из этой группы можно получить цилиндрические поверхности различного диаметра. есть возможность придать заготовки конусность, нарезать на поверхности резьбу. можно проводить обработку черных и цветных металлов;
токарно-карусельные – используются для получения изделия большого диаметра. также применяется для обработки цветных и черных металлов;
лоботокарная группа отличается тем, что заготовки устанавливаются по горизонтали и есть возможность получения конической или цилиндрической поверхности;
токарно-револьверная группа используется для обработки заготовки, которая представлена калиброванным прудком.

Существуют и другие, узкоспециализированные виды станков, которые условно относят к токарной группе из-за особенностей резания, когда используются резцы.

Внедрение ЧПУ

Существенным прорывом в области станкостроения стало использование системы Числового Программного Управления. Изделия с появление системы ЧПУ стало можно получить с меньшими затратами, чистота обработки, как и точность находятся на самом высоком уровне.

Наличие системы ЧПУ определяет следующее:

повышение показателя производительности при условии, когда резцы используются с твердосплавной режущей кромкой;
обработка возможна как черных и цветных, так и инструментальных сплавов при соответствующей оснастке;
вмешательство мастера в процесс минимальное. резание происходит в автоматическом режиме;
система ЧПУ позволяет указать все режимы резания. программа для ЧПУ составляется с указанием скорости, при которой проводится резание, а также подачи;
зачастую вся зона, в которой происходит резание, закрыта защитным кожухом, так как система ЧПУ не позволит начать работу без защиты окружающих;
высокая точность работы ЧПУ, которая получается резанием с правильным указанием скорости, позволяет получать детали с меньшим показателем брака для ответственных элементов различных конструкций.

Система ЧПУ широко используется при производстве токарных станков в Китае и США. Возможность внедрения ЧПУ определяется точность позиционирования элементов конструкции станка.

Режимы работы

Важным показателем можно назвать то, какой режим обработки используется. К основным показателям можно отнести:

Скорость вращения шпинделя, в котором закрепляют заготовки. Скорость устанавливается исходя из того, какое резание проводится: чистовое или черновое. Скорость чернового резания меньше, чем скорость чистового резания. Это связано с взаимосвязью: чем больше скорость вращения шпинделя, тем меньше подача. В противном случае возникает ситуация, когда резцы деформируются или начинает «гореть» металл. Чрезмерная нагрузка оказывает плохое влияние на состояние станка.
Подача выбирается с учетом скорости. При черновой обработке она больше, что ускоряет процесс снятия большей части металла, при чистовой – меньше, что необходимо для достижения необходимой точности.

В зависимости от режима обработки также выбираются резцы. Их виды зависят от формы режущей кромки, головки и стержня.

Точение заготовок из металла путем использования станков токарной группы – наиболее популярный метод обработки, несмотря на появление современного лазерного и другого оборудования. Столь высокая популярность связана с надежность станков и их относительно небольшой стоимость, долгим сроком службы. Некоторые модели из токарно-винторезной группы служат на протяжении нескольких десятилетий при надлежащем уходе и периодическом ремонте.

Токарная обработка с ЧПУ - процессы, операции и оборудование часть 1

Токарная обработка с ЧПУ является одним из основных методов производства цилиндрических деталей с различными контурами.

В машиностроении нельзя обойти валы для передачи энергии от двигателя к движущимся частям. Валы, конечно, требуют точения. Но токарные станки с ЧПУ находят широкое применение в различных отраслях промышленности для изготовления обычно осесимметричных деталей.

Что такое токарная обработка?

Токарная обработка - это процесс субтрактивной обработки, который использует режущий инструмент для удаления материала для создания цилиндрических деталей. Сам инструмент перемещается вдоль оси обрабатываемой детали во время ее вращения, создавая спиральную траекторию движения инструмента.

Термин токарная обработка относится к производству деталей путем резки на внешней поверхности. Противоположностью токарной обработки является растачивание, при котором токарные станки используются, например, для создания полых деталей.

Токарный станок по металлу исторически является одним из первых станков для производства деталей полуавтоматическим способом. Сегодня большинство компаний предоставляют услуги токарной обработки с ЧПУ. Это означает, что процесс в значительной степени автоматизирован от начала до конца.

Токарный процесс с ЧПУ:

Из чего на самом деле состоит процесс токарной обработке на станке с ЧПУ? Хотя сама вырезка довольно проста, мы рассмотрим здесь всю последовательность, которая фактически начинается с создания файла САПР.

Шаги процесса:

Создание цифрового представления детали в САПР;
Создание кода обработки из файлов САПР;
Настройка токарного станка с ЧПУ;
Изготовление токарных деталей.

CAD-дизайн и G-код:

Первые 2 шага можно рассматривать как отдельные или идущие рука об руку. Один из способов - просто использовать программу САПР для создания файлов и отправки их в производство. Затем инженер-технолог создаст Gкод и Mкод для обработки.

cad-cam для токарных операций

Другой способ - просто использовать программное обеспечение CAD-CAM, которое позволяет инженеру-конструктору проверить возможность производства детали. Мощные инструменты моделирования могут визуализировать весь процесс от сырья до конечного продукта, даже используя исходные данные, касающиеся требований к отделке.

Наконец, есть также ручной способ создания кода. Например, вы не можете автоматически сгенерировать код из 2D-чертежа, у вас есть 2 варианта: либо написать код вручную, либо сначала создать 3D-модель.

Даже мощные программы CAM не всегда могут сделать все точно, поэтому рекомендуется проверить закодированные инструкции.

Настройка токарного станка:

Далее идет настройка машины. Здесь роль оператора станка становится очевидной. Хотя современные токарные станки с ЧПУ выполняют большую часть работы автоматически, оператор по-прежнему играет жизненно важную роль.

Шаги по настройке токарного центра с ЧПУ:

Убедитесь, что питание отключено. Обработка с ЧПУ может быть опасной, поэтому необходима особая осторожность, и проверка выключателя питания является основой для этого;
Закрепление детали в патроне. Патрон удерживает деталь на протяжении всего процесса. Неправильная загрузка может представлять опасность, а также привести к получению готовой детали неправильных размеров;
Загрузка револьверной головки. Токарная обработка состоит из множества этапов, поэтому убедитесь, что вы выбрали правильный инструмент для определенной отделки. Револьверная головка может одновременно удерживать множество инструментов для бесперебойной работы от начала до конца;
Калибровка. И инструмент, и деталь должны быть правильно настроены. Если что-то не так, результат не будет соответствовать требованиям;
Загрузите программу. Последний шаг перед нажатием кнопки пуска - это загрузка кода в станок с ЧПУ.

Револьверная головка станка ЧПУ.

Производство деталей:

Самый простой способ понять суть производства - это просто посмотреть видео выше. Сырье, как видно, не является круглым бруском, что является наиболее распространенным вариантом. Скорее всего, шестигранный профиль - это более эффективный способ избежать фрезерования с ЧПУ в дальнейшем.

В зависимости от сложности детали может потребоваться один или несколько циклов. Расчеты времени цикла определяют конечное затраченное время, необходимое для расчета затрат.

Время цикла токарной обработки включает:

Время загрузки. Мы уже описали это как часть установки, но цикл может потребовать другого способа загрузки детали в оборудование;
Время резки. Время, необходимое для этого, зависит от глубины резания и скорости подачи;
Время простоя. Время простоя относится ко всему, что не относится к резке, например, к перемещению инструментов к детали и от детали, изменению настроек токарного станка и т. д.;
Срок службы инструмента. Хотя каждый цикл не приводит к полному износу инструмента, время резания будет учитываться по сравнению с общим сроком службы инструмента, чтобы включить его в окончательную стоимость.

Параметры токарной обработки:

Параметры токарной обработки с ЧПУ зависят от различных аспектов. К ним относятся материал детали и инструмента, размер инструмента, требования к отделке и т. д.

Основные параметры токарной обработки с ЧПУ:

Скорость вращения шпинделя. Единица измерения - это обороты в минуту (об/мин), и она показывает скорость вращения шпинделя (N), а значит, и заготовки. Скорость вращения шпинделя находится в прямой зависимости от скорости резания, которая также учитывает диаметр. Поэтому скорость вращения шпинделя должна изменяться, чтобы поддерживать постоянную скорость резания при значительном изменении диаметра.
Диаметр заготовки. Как уже говорилось, это играет важную роль в достижении правильной скорости резания. Обозначается символом D, а единица измерения - мм.
Скорость резания. Уравнение для расчета скорости резания: V =πDN/1000. Он показывает относительную скорость заготовки относительно режущего инструмента.
Скорость подачи. Единица измерения - мм/об, символ - с. Подача резания показывает расстояние, на которое режущий инструмент перемещается за один оборот заготовки. Расстояние измеряется в осевом направлении.
Осевая глубина реза. Довольно очевидно, так как он показывает глубину разреза в осевом направлении. Это основной параметр для облицовочных операций. Более высокая скорость подачи оказывает большее давление на режущий инструмент, сокращая его срок службы.
Радиальная глубина реза. В отличие от осевого реза, она показывает глубину резания перпендикулярно оси. Опять же, более низкие скорости подачи помогают продлить срок службы инструментов и обеспечить лучшую чистовую обработку.

Основные части токарного станка с ЧПУ:

Теперь давайте рассмотрим на основные компоненты токарного центра.

Передняя бабка

Передняя бабка токарного станка с ЧПУ составляет переднюю часть станка. Именно здесь приводной двигатель находится вдоль механизмов, приводящих в действие шпиндель. Патрон или цанга крепятся к шпинделю. Любой из них, в свою очередь, удерживает заготовку во время токарной операции.

Патрон и цанга

Патрон захватывает обрабатываемую деталь своими губками. Он крепится непосредственно к шпинделю, но является сменным, поэтому можно обрабатывать детали разного размера. Цанга - это в основном уменьшенная версия патрона. Размер детали, подходящей для цанг, составляет до 60 мм. Они обеспечивают лучшее сцепление с мелкими деталями.

Задняя бабка

Другой конец токарного центра с ЧПУ. Задняя бабка крепится непосредственно к станине и предназначена для поддержки более длинных заготовок. Пиноль задней бабки обеспечивает поддержку за счет гидравлической силы.

Движущая сила по-прежнему идёт от шпинделя, а задняя бабка просто движется вместе с деталью. Использование задней бабки не подходит при необходимости торцевого точения, так как она будет мешать.

Станина токарного станка

Станина - это просто опорная плита, которая опирается на стол, поддерживая другие части машины. Каретка движется по станине, которая подвергается термообработке, чтобы выдерживать воздействие механической обработки.

Каретка опирается на пути скольжения вдоль вращающейся заготовки. Она удерживает инструменты, позволяя протекать процессу резки.

Новые машины обычно поставляются с башней, которая заменяет каретку. Она может держать больше инструментов одновременно, что делает переключение с одной операции на другую менее трудоемким.

Вращающиеся инструменты на станке с ЧПУ

Обрабатывающие центры с ЧПУ могут поставляться с вращающимися инструментами. В то время как одноточечные режущие инструменты подходят для большинства токарных операций, к вращающимся инструментам относятся фрезы, сверла и другие инструменты, которые имеют собственный привод. Это позволяет создавать шпоночные пазы или отверстия, перпендикулярные оси детали, без использования какого-либо другого оборудования в процессе.

Панель управления

Здесь вступает в действие числовое программное управление. Мозг токарных станков с ЧПУ находится прямо за панелью. Сама панель позволяет оператору настроить программу и запустить ее.

Если вам понравился данная статья, то поделитесь её со своими друзьями, оставляйте комментарии и ставьте лайк!

Читайте также: