Отделочная обработка наружных и внутренних цилиндрических поверхностей
Рис 13 – Приемы измерений штангенциркулем: правильное измерение небольшого диаметра (а), неправильное (б) и правильное (в) измерения большого диаметра
Рис 14 – Лимбы винта поперечного суппорта токарного станка
Отметим, что иногда значительное уменьшение времени, затрачиваемого на измерение детали, достигается путем использования лимбов винтов суппорта. Одно деление лимба, показанного на рис. 14, а, соответствует изменению диаметра обрабатываемой детали на 0,1 мм.
Если, например, после прохода резца диаметр детали получился равным 40,6 мм, причем с неподвижной риской совпало 26-е деление рассматриваемого лимба, а перед следующим проходом резца рукоятка повернута так, чтобы с неподвижной риской совпало 28-е деление лимба, то диаметр детали получится равным 40,6 — 0,2 = 40,4 мм.
Существуют лимбы, обеспечивающие более точный отсчет перемещения резца, а следовательно, и получение более точного диаметра обрабатываемой поверхности детали, как например, лимб, установка по которому резца показана на рис. 14, б.
Точность размеров деталей и шероховатость поверхностей, получающихся при черновом обтачивании
Диаметры детали при черновом обтачивании получаются в пределах 4—5-го классов точности, а шероховатость обработанных поверхностей в пределах 3—4-го классов чистоты.
2. Чистовая обработка и отделка цилиндрических поверхностей
2.1 Предварительные замечания
Целью чистового обтачивания является получение поверхностей с малой шероховатостью, точных по форме и размерам. В ряде случаев, однако, чистовому обтачиванию подвергаются и такие детали, поверхности которых могут быть неточными.
2.2 Подготовка станка для чистового и точного обтачивания
Поверхность с малой шероховатостью и точные размеры детали могут быть получены только на вполне исправном станке. Поэтому до начала такой работы должны быть устранены излишняя слабина шпинделя в подшипнике, его "игра" в осевом направлении, а также чрезмерные зазоры в подвижных сопряжениях частей суппорта. Если предстоит обработка детали, закрепленной с поддержкой задним центром, необходимо проверить положение задней бабки.
Проверка работы шпинделя должна производиться слесарем-ремонтником. Излишняя слабина в сопряжении частей суппорта устраняется обычно самим токарем — регулировкой положения клиньев, нажимных винтов и т.д.
Положение задней бабки проверяется также самим токарем. С этой целью в шпиндель передней бабки и пиноль задней бабки вставляют центры с острыми (но не с закругленными) концами и подвигают заднюю бабку к передней настолько, чтобы центры коснулись друг друга. При правильном положении бабки концы центров должны совпадать. Несовпадение центров обнаруживается легче и отчетливее, если под ними держать лист белой бумаги. Оно устраняется смещением задней бабки по ее промежуточной плите.
Для более точной проверки положения задней бабки в центрах станка устанавливается пруток наибольшей возможной для данного станка длины. На небольшой длине прутка (15—20 мм) как можно ближе к хомутику протачивают шейку. Глубина резания должна быть при этом не более 0,5 мм, подача — 0,1 — 0,2 мм/об. Затем, не отводя резца назад, снимают пруток со станка и перемещают суппорт в сторону задней бабки, пока резец не дойдет до заднего центра. После этого снова устанавливают пруток в центрах и на правом конце его протачивают вторую шейку длиной 15—20 мм. При правильно установленной задней бабке обе шейки должны иметь одинаковые диаметры. Если диаметр второй шейки больше диаметра первой, бабку надо сдвинуть в сторону токаря; в противном случае бабка должна быть сдвинута назад, от токаря. Переместив бабку в ту или другую сторону, следует закрепить ее, в том же порядке снова проточить обе шейки, измерить их и т. д., пока диаметры обеих шеек не получатся одинаковыми (в пределах требуемой точности).
2.3 Закрепление деталей при чистовой обработке
Закрепление детали при чистовой обработке должно быть прочным, чтобы не могло получиться смещения ее во время обработки. Если несколько поверхностей детали будут обработаны хотя бы и при одном закреплении, ко при разных положениях из-за смещения детали, то совпадения осей этих поверхностей не будет и деталь может быть забракована. Чрезмерно прочное закрепление некоторых деталей при чистовой обработке может быть, однако, вредным. Если, например, слишком сильно зажать кулачки патрона при обработке тонкостенного кольца, то после снятия со станка оно будет иметь совсем не ту форму, которую имело, когда производилась его обработка. Если чистовая обработка детали производится сразу после чернового обтачивания, то такого изменения формы детали можно избежать, немного ослабив кулачки патрона перед чистовой обработкой.
При закреплении детали в самоцентрирующем патроне за обработанную поверхность, когда требуется, чтобы оси поверхностей, ранее обработанной и обрабатываемой, при данном закреплении детали совпадали, следует учитывать неточность патрона и пользоваться разрезной втулкой или кольцами.
Рис. 15 – Чистовые резцы
Рис. 16 – Пружинящая державка для чистового резца
2.4 Резцы для чистового обтачивания
Такие резцы должны обеспечивать получение поверхностей с наименьшей шероховатостью. В соответствии с этим требованием и выбирается их форма.
Наиболее желательной там, где он обеспечивает требования , шероховатости поверхности, является работа с обычным проходным резцом.
На рис. 15, а показан чистовой резец, применяемый только для чистового обтачивания с малой подачей. При чистовом обтачивании с крупной подачей пользуются резцами, называемыми лопаточными или широкими.
Во время работы указанными выше чистовыми резцами иногда происходит вырывание твердых вкраплений, которые бывают в материале обрабатываемой детали. Вследствие этого на поверхности детали получаются углубления, портящие поверхность. Поэтому, если необходимо получить очень чистую поверхность детали, ее обрабатывают резцом, установленным в пружинящей державке (рис. 16). В этом случае режущая кромка резца не вырывает вкраплений в материале детали, а, отходя от обрабатываемой поверхности, как бы заглаживает их. Однако при пружинении резца форма и размеры детали часто получаются неточными даже на хорошем исправном станке. При работе подпружиненным резцом хорошие результаты получаются, если поверхность обрабатывается за несколько проходов. Это следует делать при обработке особо ответственных деталей в индивидуальном производстве, так как производительность при этом резко снижается. Если резец пружинит слишком сильно, то в щель А закладывается кусок кожи или дерева.
2.5 Материалы, применяемые для чистовых резцов
При чистовом точении резцы снимают стружку небольших сечений, но работают (сравнительно с черновым точением) при высоких скоростях резания и не должны при этом терять своей твердости. Кроме того, материалы чистовых резцов должны быть такими, чтобы их режущая кромка хорошо сопротивлялась износу от истирания.
В соответствии с этими требованиями для чистовых резцов при обработке стальных и чугунных деталей применяются в качестве режущих материалов быстрорежущая сталь, твердые сплавы или минералокерамика марки ЦМ-332. В последние годы кроме минералокерамики в качестве инструментального материала для чистовых резцов стали применять керметы, содержащие кроме окиси алюминия присадки таких металлов, как вольфрам, молибден, бор, титан и др., в количестве до 10%. Эти присадки, уменьшая несколько хрупкость, одновременно, однако, понижают и износостойкость. Испытания кермета марки НС20М2 показали неплохие результаты. Минералокерамику и керметы применяют в тех случаях, когда жесткость системы СПИД достаточно велика. При очень большой жесткости этой системы резцы с минералокерамическими пластинками применяют иногда и для получистового и даже чернового точения. В зависимости от условий резания и обрабатываемого материала твердые сплавы применяются разных марок. Выбор марки твердого сплава для чистового точения указан в табл. 18.
2.6 Углы и другие элементы головки чистовых резцов
Форму передней поверхности и значение переднего угла твердосплавных чистовых резцов можно выбирать по табл. 2 и 3. Задний угол а чистовых резцов, используемых для обтачивания стали и цветных сплавов, делается 12°, а при обработке серого чугуна 10°. Вспомогательный угол в плане ф1 чистовых проходных резцов независимо от обрабатываемого материала принимается в пределах 5 —100, а угол наклона главной режущей кромки от —2 до —4°. Остальные элементы те же, что и для черновых твердосплавных резцов. При выборе формы передней поверхности, передних и других углов и прочих элементов чистовых быстрорежущих резцов можно пользоваться данными табл. 4 и 5 и общими указаниями, относящимися к быстрорежущим резцам для черновой обработки. Увеличивается лишь значение заднего угла а до 120. Отметим, что чем чище должна быть обрабатываемая поверхность, тем большим следует брать передний угол резца (т.е. тем меньшим должен быть угол резания). При увеличении переднего угла резца заедание его, а также вибрации уменьшаются, поэтому обрабатываемая поверхность получается более чистой.
Таблица 18 – Марки твердых сплавов для чистовой обработки некоторых материалов
Минералокерамические пластинки весьма редко припаивают. Предпочтительнее для них является механическое крепление, о применением державок типа, показанных на рис. 16.
Ширина отрицательной фаски — от 0,2 до 0,4 мм. Передний угол у принимается равным 10—150 при обработке стали с сбв до 70 кгс/мм2, а при большем значении бв — не более 10°; при обработке чугуна — от +5° до —100. Задние углы а в пределах 8—10°. Радиус при вершине резца r = 1 мм. Размеры стружкоотводящей лунки те же, что и для твердосплавных резцов. Угол наклона режущей кромки при равномерном припуске принимается в пределах от 0 до 5°, при неравномерном — до 12°. Рекомендации для выбора угла в плане те же, что и для твердосплавных резцов.
2.7 Установка резцов при чистовом обтачивании
Если установить резец так, чтобы вершина его была выше линии центров станка (см. рис. 5, о), то, как это мы отметили выше, резец втягивается в материал детали. Поверхность детали при этом получается нечистой, а диаметр ее уменьшается, что часто недопустимо при чистовой обработке. При установке вершины резца на линии центров станка и тем более ниже ее такого втягивания резца не происходит. Из сказанного вытекает следующее правило. Чистовые резцы следует устанавливать так, чтобы вершина их была расположена на высоте линии центров станка или несколько ниже ее. Припуски при чистовом обтачивании. Припуски при чистовом обтачивании назначаются в зависимости от диаметра и длины детали. Средние величины этих припусков приведены в табл. 19.
Таблица 19 – Припуски на диаметр под чистовое обтачивание (V5), размеры в мм
2.8 Режимы резания при чистовой обработке
Глубина резания при чистовом обтачивании должна быть небольшой и чаще всего равна величине припуска. Для обеспечения шероховатости в пределах пятого класса (V5) глубина резания может достигать 2 мм, обеспечение же шестого (V6). а тем более седьмого (V7) классов шероховатости достигается лишь при малых глубинах резания, не более 0,3 — 0,4 мм, а в особо ответственных случаях —0,1 мм.
Подачи выбираются в зависимости от требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности, вспомогательного угла в плане резца, скорости резания и некоторых других факторов. Значения подач, применяемых при чистовой обработке, указаны в табл. 28. Скорости резания при чистовом обтачивании твердосплавными резцами можно принимать по табл. 29 и 30, а при работе быстрорежущими резцами — по табл. 31. При выборе скорости резания в условиях, отличных от указанных в табл. 29 — 30, табличные данные необходимо умножать на поправочные коэффициенты, приведенные в табл. 22 и 25. Подачи и скорости резания при чистовом обтачивании широкими твердосплавными резцами следует принимать по табл. 24.
Охлаждение при чистовой обработке
Хорошо охлаждаемый чистовой резец мало нагревается, не теряет твердости и поэтому сравнительно медленно изнашивается. Благодаря этому повышается точность размеров обрабатываемых деталей.
Таблица 20 – Подачи при чистовом обтачивании твердосплавными и быстрорежущими резцами (кроме широких)
Таблица 21- Скорости резания в м/мин при чистовом продольном обтачивании конструкционной углеродистой, хромистой и хромоникелевой сталей твердосплавными резцами марки Т15К6
Таблица 22 – Скорости резания в м/мин при чистовом продольном обтачивании серого чугуна твердосплавными резцами марки ВК6
Таблица 23 – Скорости резания в м/мин при чистовом продольном обтачивании быстрорежущими резцами
Таблица 24 – Режимы резания при чистовом обтачивании широкими твердосплавными резцами
Применение смазочноохлаждающей жидкости, содержащей маслянистые вещества, например эмульсии, облегчает отделение стружки, вследствие чего обрабатываемая поверхность получается чистой, без рванин. Охлаждение уменьшает нагревание детали, а следовательно, и изменение ее размеров. Это дает возможность измерять деталь с достаточной точностью, не ожидая, пока она охладится. Кроме того, уменьшение нагревания детали понижает опасность ее коробления.
Сказанное выше относится главным образом к обработке стали. При обработке чугуна охлаждение применяется преимущественно в тех случаях, когда оно имеет целью препятствовать нагреванию обрабатываемой детали.
2.10 Измерения при чистовой обработке
Измерение деталей в этом случае производится точным штангенциркулем или микрометром. Точные штангенциркули изготовляются с величиной отсчета по нониусу 0,05 или 0,02 мм.
Штангенциркуль с величиной отсчета 0,05 мм изображен на рис. 93. Подвижная рамка его состоит из двух частей — собственно рамки 3 с губкой и добавочного ползунка 6, при помощи которого производится точная установка штангенциркуля. Освободив винты 1 и 2, закрепляющие подвижную рамку и ползунок на штанге штангенциркуля, грубо устанавливают штангенциркуль на требуемый размер; рамка 3 и ползунок 6 перемещаются при этом вместе. Затем ползунок 6 закрепляют винтом 2 и при помощи микрометрического винта 4, вращая накатанную гайку 5, точно устанавливают штангенциркуль. Закрепив винт 1, читают полученный размер.
Рис. 17 – Точный штангенциркуль типа ШЦ-2
Нониус рассматриваемого штангенциркуля имеет 20 делений, каждое из которых при отсчете принимается за пять. Поэтому цифра 25 нанесена на нониус против 5-го штриха, цифра 50 против 10-го и т. д. Таким образом, 1-й штрих нониуса дает 5-е деление, 4-й — 20-е, 1-й после 25-го — 30-е деление и т.д. Все 20 делений нониуса равны 39 делениям штанги, т. е. 39 мм, так что каждое его деление равно 39/20 =195/100= 1,95 мм. Вследствие этого никакие два или более штрихов нониуса не могут одновременно совпадать со штрихами шкалы штанги. Исключение составляют нулевой и самый последний штрихи нониуса, которые одновременно совпадают со штрихами шкалы штанги. Отсчет показания штангенциркуля при таком положении нониуса производится только по нулевому штриху, но не по последнему.
Рис 18 – Отсчет показаний точного штангенциркуля
В тот момент, когда 1-й штрих нониуса (после нулевого) точно совпадает со 2-м штрихом шкалы штанги, расстояние между измерительными поверхностями ножек штангенциркуля составит 2 — 1,95 = 0,05 мм. Если 2-й штрих нониуса совпадает со штрихом штанги, показание штангенциркуля составляет 4—2х1,95 = 4— —3,9 = 0,1 мм. Если рамку сдвинуть еще немного так, чтобы со штрихом штанги совпал 3-й штрих нониуса, расстояние между измерительными поверхностями будет 0,15 мм. Таким образом, совпадение каждого последующего штриха добавляет 0,05 мм, что кратно обозначениям на шкале нониуса.
Совпадение нулевого штриха нониуса с 1-м штрихом шкалы штанги соответствует расстоянию между измерительными поверхностями губок, равному 1 мм, с 10-м штрихом — расстоянию 10 мм и т. д. Следовательно, число делений шкалы штанги, пройденных нулевым штрихом нониуса, показывает число целых миллиметров, а совпадение соответствующего штриха нониуса с каким-либо штрихом штанги дает сотые доли миллиметров. Например, показание штангенциркуля на рис. 18, а составляет 0,35 мм; на рис. 94, б изображено показание штангенциркуля, равное 1,35 мм, и на рис. 94, в — равное 12,85 мм. Микрометр, показанный на рис. 19, устроен следующим образом. В левом конце дуги 1 запрессована пятка 2. Другой конец дуги имеет гильзу 5, внутри которой расположена направляющая втулка 6 с внутренней резьбой. На правом конце гильзы сделан надрез и нарезана коническая резьба, на которую навертывается накатанная гайка 8. Посредством этой гайки обеспечивается плавное перемещение шпинделя 3 в направляющей втулке 6 и устраняется зазор в резьбовом соединении шпинделя с направляющей втулкой, получающийся вследствие износа резьбы. Гильза 5 охватывается барабаном 7, соединенным (коническое сопряжение) со шпинделем 3 посредством колпачка 9. При вращении шпинделя за накатанную втулку 10 он перемещается в осевом направлении до тех пор, пока левый конец его не коснется поверхности измеряемой детали, прижатой противоположной стороной к пятке 2. Винтом 13 втулка 10 удерживается на шпинделе микрометра. Во втулке имеется отверстие, котором расположен заостренный штифт 11. Этот штифт под действием пружины 12 прижимается к зубьям 1 на торцовой поверхности колпачка 9. Благодаря такому устройству, называемому трещоткой, перемещение шпинделя, вращаемого за втулку 10, в осевом направлении прекращается, как только усилие, с которым он прижимается к детали, достигнет определенной для данного микрометра величины.
Рис. 19 – Микрометр
В этот момент заостренный конец штифта 11 будет проскакивать по зубьям на колпачке 9, чем и обеспечивается постоянство измерительного усилия. Посредством гайки 4, навертываемой на левый надрезанный конец втулки 6, шпиндель микрометра может быть закреплен в выбранном положении.
Рис 20 – Отсчет показаний микрометра
Для производства отсчета по микрометру на гильзе 5 имеется продольная риска, около которой перпендикулярными ей штрихами нанесены деления. Каждое деление, отмеченное штрихом, равно 1 мм. Штрихи, нанесенные по другую сторону продольной риски (рис. 20), смещены относительно первой шкалы на 0,5 мм. Резьба на шпинделе микрометра имеет такой шаг, что за один полный оборот он перемещается на 0,5 мм, т. е. на одно маленькое (между верхним и нижним штрихами) деление.
Левый конец барабана микрометра представляет собой конус, причем на поверхности конуса нанесено 50 делений. Так как один полный оборот шпинделя 3 дает продольное перемещение его на 0,5 мм, то поворот барабана на одно деление шкалы, нанесенной на его коническом конце, вызывает продольное перемещение шпинделя на 0,5/50=1/100 мм.
Когда шпиндель микрометра подведен к его пятке, конец барабана совпадает с нулевым штрихом шкалы, нанесенной на гильзе, а нулевой штрих барабана — с продольной риской. После поворота барабана на один полный оборот раствор микрометра будет равен 0,5 мм. Сообщив барабану еще один полный оборот, мы будем иметь расстояние между пяткой и шпинделем, равное 1 мм. Если конец барабана пройдет несколько нижних делений шкалы, нанесенной на гильзе, но не дойдет до ближайшего верхнего штриха, показывающего половины миллиметров, и будет остановлен в этом положении, то штрих барабана, совпадающий в этот момент с продольной риской гильзы, покажет, сколько сотых долей миллиметра прошел шпиндель микрометра сверх целого миллиметра.
На рис. 20, а изображено положение барабана, при котором микрометр показывает 6,34 мм. Если барабан будет повернут еще на полный оборот, то с продольной риской гильзы совпадет тот же 34-й штрих шкалы барабана. Но кромка последнего уже пройдет верхний штрих шкалы гильзы (рис. 20, б), и микрометр будет показывать теперь 6,84 мм.
Микрометр, изображенный на рис. 19, служит для измерения в пределах от 0 до 25 мм. Микрометры изготовляются также с пределами измерений от 25 до 50 мм, от 50 до 75 мм и т. д. до 600 мм. Микрометры, применяемые для измерения больших диаметров, отличаются от рассмотренного размерами и конструкцией дуги.
Из приведенного описания устройства микрометра видно, что точность отсчета по микрометру равна 0,001 мм. Но оценивая на глаз интервал между штрихами шкалы барабана, можно повысить точность отсчета до 0,005 мм. Учитывая же неизбежные погрешности, получающиеся вследствие не вполне правильного положения микрометра во время измерения и других причин, погрешность измерения микрометром следует считать в пределах ±0,01 мм.
При измерении мелких деталей микрометр находится в правой руке (рис. 21, а). Микрометр прижимают мизинцем или безымянным пальцем к ладони, а большим и указательным пальцами вращают барабан или головку трещотки. Измеряя деталь сравнительно больших размеров, микрометр держат левой рукой у пятки (рис. 21, б), а правой поддерживают его, вращая пальцами этой руки барабан или трещотку.
Рычажный микрометр устроен аналогично, но имеет дополнительное устройство, встроенное в корпус, с помощью которого точность отсчета повышается до 0,002 мм. В токарной практике такими микрометрами следует пользоваться лишь в исключительных случаях, при необходимости достижения точности выше 0,020 мм.
Проверка диаметров деталей, изготовляемых в условиях взаимозаменяемости, производится предельными скобами (рис. 22). Жесткая скоба (рис. 22, а) имеет два постоянных размера, обозначенных на рисунке ПР и НЕ, соответствующих наибольшему и наименьшему допустимым (предельным) диаметрам проверяемой поверхности детали.
Рис 21 – Измерение детали микрометром
Рис 22 – Предельные скобы
Измерительные губки 4 и 5 регулируемой предельной скобы (рис. 22, б) устанавливаются на требуемый размер посредством винтов 2 и 3 и закрепляются винтами 1. Губка 6, прикрепленная к корпусу винтами 7 и 8, постоянная. Расстояние между губками 5 и 6 соответствует наибольшему, а между 4 и 6 — наименьшему предельному диаметру детали. Губки 5 и 6 образуют между собой проходную сторону скобы, обозначаемую ПР. Губки, установленные по наименьшему предельному размеру, не должны проходить через деталь, даже если она имеет наименьший размер. Эти губки образуют непроходную сторону скобы, обозначаемую НЕ.
При проверке детали скобой нельзя применять больших усилий. Проходная сторона должна проходить через деталь под действием собственного веса скобы.
Отметим, что при чистовой обработке деталей, так же как при черновом обтачивании, сокращение продолжительности обработки может быть достигнуто использованием лимбов винтов суппорта.
Точность размеров и шероховатость поверхностей, получаемых при чистовом обтачивании. Точность размеров при чистовой обработке достигается в пределах классов 2а—За, а иногда и выше, шероховатость — в пределах 5—6-го классов чистоты, а в некоторых случаях выше. Для достижения таких результатов обязательными условиями являются исправность станка, тщательность его настройки и определенные навыки токаря.
