Токарная обработка – популярный способ эффективной обработки металла

1 Токарная обработка металла – общие сведения

Процедура выполняется на специальных станках, которые при помощи сверл, резцов и иных режущих приспособлений срезают на заданную величину металлический слой с заготовки. Вращение детали, подвергаемой обработке, принято именовать главным движением. А движением подачи называют постоянное перемещение инструмента, которое обеспечивает непрерывность резки изделия до запланированных параметров.

За счет того что оборудование для токарных работ может выполнять различные сочетания указанных движений, на нем есть возможность производить эффективную обработку фасонных, цилиндрических, резьбовых, конических и прочих поверхностей.

К таковым, в частности, относят:

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

Также токарные станки позволяют выполнять:

• нарезание резьбы;
• обработку растачиванием, сверлением, развертыванием и зенкерованием разных отверстий;
• отрезание частей деталей;
• вытачивание канавок.

При подобных видах обработки металлических изделий обязательным является использование разнообразного измерительного инструмента (предельные калибры для предприятий, занятых массовым производством или микрометры, штангенциркули, нутромеры для мелкосерийного и единичного производства). С его помощью определяются формы и размеры, а также и варианты взаиморасположения разных поверхностей обрабатываемой заготовки.

Сущность технологии обработки металлов на токарном оборудовании заключается в следующем. При врезке в деталь кромки режущего инструмента отмечается зажим изделия этой самой кромкой. При этом инструмент преодолевает силы сцепления внутри заготовки, удаляет лишний металлический слой, который превращается в мелкую стружку. Она может быть разных типов:

• слитая: образовывается при обработке оловянных, медных, пластмассовых, свинцовых заготовок и изделий из мягких марок стали на высоких скоростях;
• элементная: формируется при обработке на малых скоростях маловязких и твердых деталей;
• надлом: стружка, характерная для резки малопластичных заготовок;
• ступенчатая: появляется при обработке на средней скорости средней по твердости стали, сплавов алюминия, изделий из алюминиевых листов.

2 Обработка на токарных станках – виды используемых резцов

Эффективность работы токарных установок зависит от глубины резания, величины продольной подачи изделия для обработки и скорости резки. Именно эти показатели дают возможность достичь:

• повышенного темпа вращения шпинделя станка и непосредственно обработки заготовки;
• достаточную устойчивость инструмента для резки и требуемый уровень его воздействия на деталь;
• максимально допустимый объем стружки, которая образовывается в процессе обработки;
• поддержания поверхности станка в состоянии, необходимом для выполнения токарных работ.

Конкретная скорость резки определяется видом обрабатываемого материала, типом используемых резцов и их качеством. Показатель обточки изделий и скорость резки того или иного станка устанавливают частоту, с которой вращается его шпиндель. Плотность и прочие физические параметры деталей можно узнать из соответствующих таблиц и спецификаций изделий.

Резцы для токарных станков могут быть чистовыми и черновыми. Конкретный их вид определяется характером обработки. Геометрические размеры резцов (точнее – их режущей части) дают возможность работать с малой и большой площадью слоя, поддающегося срезанию. По направлению движения резцы делят на левые и правые. Вторые движутся при работе станка к передней его бабке от задней (то есть, справа налево), первые, соответственно, наоборот – слева направо.

По расположению лезвия и форме резцы подразделяют на:

• оттянутые (у них ширина крепежной части выше ширины резцов);
• прямые;
• отогнутые.

По назначению резцы классифицируют на:

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

Геометрия конкретного резца оказывает существенное влияние на качество резания и его точность. Производительность обработки на токарных станках повышается в том случае, когда токарь грамотно подбирает геометрию резца. Для этого ему необходимо знать, что означает понятие "углы в плане". Под таковыми понимают углы между направлением подачи и кромками резца:

• вспомогательный – φ1;
• главный – φ;
• при вершине – ε.

Последний угол зависит от заточки резца, первые два – еще и от его установки. Если главный угол имеет большое значение, стойкость резца уменьшается из-за того, что фактически действует лишь малая часть кромки. При малом его значении резец является более стойким, теплота при обработке отводится более эффективно. Для нежестких тонких изделий обычно выбирают главный угол равный 60–90 градусам, для больших по сечению деталей – 30–45 градусов.

Показатель вспомогательного угла, как правило, равняется 10–30°. Большие его значения не имеют смысла, так как вершина резца будет значительно ослабляться. Для обработки (одновременно) торцовой плоскости и цилиндрической поверхности обычно применяют упорные проходные резцы. Отогнутые и обычные прямые оптимальны для наружных поверхностей заготовки, отрезные – для протачивания канавок и отрезания определенных частей детали, расточные (упорные или сквозные) – для растачивания ранее просверленных с использованием разных видов сверл отверстий.

А вот обработка фасонных поверхностей, у которых образующая линия имеет длину до 40 мм, производится при помощи фасонных резцов:

• круглых, стержневых и призматических по конструкции;
• тангенциальных и радиальных по движению (его направлению) подачи.

3 Токарное оборудование – виды станков

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

К основным узлам таких станков для токарной обработки причисляют:

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

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

Другие виды станков:

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