Лабораторные работы по дисциплине технология машиностроения (стр. 19 )

5.1. Обработка фасонных поверхностей тел вращения

Фасонные поверхности можно обрабатывать фасонным инстру­ментом, имеющим профиль обрабатываемой поверхности, а также нормальным инструментом (резцом), которому сообщается криволи­нейное движение относительно обрабатываемой поверхности при помощи копировальных устройств или вручную.

Обработка фасонными инструментами. Фасонные поверх­ности небольшой длины обрабатывают фасонными резцами (рис. 5.1). Различают стержневые, призматиче­ские и дисковые фасонные резцы.

Стержневыми резцами (рис. 5.1, а) обрабатывают фасонные поверхности сравнительно простой формы. Применяют эти резцы редко, так как стойкость их невелика, а заточка обычно искажает про­филь.

Призматический фасонный резец (рис. 5.1, б) допускает значи­тельно большее число переточек. Крепится резец 1 за выступ 2 в виде ласточкина хвоста в державке 4 и затягивается болтом 3. Так как паз у державки наклонный, при установке резца автоматически обеспечива­ется получение переднего угла г = 0° и заднего б = 12—15°. Дисковый фасонный резец (рис. 5.1, в) имеет вырез, образующий переднюю поверхность 1. Резец крепится в державке с помощью специального болта, проходящего через отверстие 2. Установка резца под опреде­ленным углом достигается с помощью нанесенных на торце рифлений 3.

Ширина фасонных резцов не превышает 40—60 мм. Только при обработке весьма жестких деталей на мощ­ных станках применяются более широкие плоские резцы (шириной до 150 мм).

.

Для образования заднего угла передняя поверхность режущей части дискового фасонного резца (рис. 5.1, г) опускается ниже центра на величину h, которая опреде­ляется по следующей формуле:

h = sin б,

где D — диаметр резца, в мм;

  б — задний угол резца, в град.

Расположение передней поверхности по центру резца (рис. 5.1, д) недопустимо, потому что в этом случае задний угол равнялся бы нулю.

Так как передняя поверхность фасонного резца расположена ниже центра, его профиль не совпадает с профилем обрабатываемой детали. Определение искажения профиля резца производят либо гра­фически, либо аналитически.

Фасонные резцы работают при поперечной подаче, поэтому их режущие кромки начинают резание с на­ружного слоя заготовки. При наличии на заготовке твердой корки резцы быстро изнашиваются. Во избежание этого целесообразно предварительно обтачивать заготов­ки обычным резцом без соблюдения профиля, а затем уже осуществ­лять окончательную обработку фасон­ным резцом.

Подачи при точении фасонными быстрорежущими резцами принимают в пределах от 0,01 до 0,1 мм/об, а скорости — от 15 до 55 м/мин. При высоких требованиях к шероховатости поверхности обра­ботку рекомендуется производить при скоростях резания менее 4 м/мин.

При изготовлении незна­чительного количества дета­лей с большими фасонными поверхностями для обтачива­ния их используют обычные проходные резцы. Вначале за несколько продольных прохо­дов проходным резцом повер­хности придают ступенчатую форму, а затем при одновре­менной продольной и попереч­ной подачах вручную доводят ее до окончательной формы, которую контролируют шабло­ном.

Обработка фасонных поверхностей с помощью приспособлений. Во многих случаях фа­сонные поверхности обрабатывают с помощью механических копиро­вальных устройств с двусторонним или односторонним копиром. Одна из схем обработки фасонной поверхности на токарном станке с при­менением двустороннего копира приведена на рис. 5.2. К задней стен­ке станины станка прикреплен угольник, на горизонтальной полке которого расположена плита 1. На плите неподвижно установлены две копирные планки 3 и 4, профиль рабочей поверхности которых соот­ветствует профилю детали 5. Копирные планки расположены таким образом, что между ними образован ручей А, куда с минимальным зазором входит ролик. Кронштейн 2 прикреплен к торцу поперечного суппорта, винт которого выключен. При продольной автоматической подаче резец получает дополнительное перемещение от копира в направлении поперечной подачи, что и позволяет образовать требуе­мую форму детали.

Двусторонние копиры обеспечивают надежное движение резца по заданному профилю. Однако они непригодны для обработки точ­ных фасонных деталей вследствие наличия неизбежных зазоров меж­ду роликами и планками копира. Двусторонние копиры применяют для чернового обтачивания фасонных поверхностей.

Копировальное устройство, показанное на рис. 5.3, предназ­на­чено для более точной обработки фасонных поверхностей. Копир 8 расположен впереди попе­речного суппорта и своей пря­молинейной кромкой опирается на неподижный цилиндрический сте­ржень 6. Щуп, 7, прикрепленный к переднему торцу поперечного суппорта, под действием пружин 1 постоянно касается криволинейной кромки копира, что при продольной авто­матической подаче резца сообщает ему поперечное перемещение, обеспечивающее получение требуемых формы и размеров обраба­тываемой фасонной поверхности.

Наличие тяги 5, шарнирно связанной с копиром и проходящей через кронштейн 3, который прикреплен к станине станка, дает воз­можность регулировать гайками 2 и 4 положение копира в осевом направлении.

Копировальное устройство, изображенное на рис. 5.3, позволяет обрабатывать детали с высокой точностью.

Весьма эффективно обтачивание фасонных поверхностей с по­мощью гидрокопировального суппорта. Гидросуппорт обеспечивает автоматическое копирование по заранее изготовленному копиру или же по одной из деталей партии, принятой за эталонную. Применение гидросуппорта при обработке фасонных поверхностей позволяет зна­чительно повысить производительность труда благодаря уменьшению затрат как машинного, так и вспомогательного времени.

Схема обработки фасонных поверхностей при помощи гидросуп­порта показана на рис. 5.4. Из схемы имеем:

,

где s — результирующая подача (скорость) резца, направленная по касательной к обрабатываемому профилю в рассматрива­емой точке;

  s1 — продольная подача суппорта станка;

  s2 — дополнительная подача гидросуппорта с резцом вдоль оси цилиндра.

Продольная подача суппорта станка равна:

s1 = AO = CO+AC;

CO = BO cos б = s cos б;

AC=BC=BO sin б = s sin б,

где б — угол, образованный каса­тельной к профилю детали в данной точке и осью детали (угол подъема профиля детали). Таким образом,

s1 = s cos б + s sin б,

откуда

s = .

Полученное выражение показы­вает, что при обтачивании фасонных поверхностей результирующая пода­ча резца s изменяется в процессе ра­боты в зависимости от наклона касательной, т. е. профиля детали. При обработке конических поверхностей, где б = const, и при под­резке торцов, где б = 90°, значение s остается неизменным.

Из приведенной выше формулы можно сделать следующие вы­воды. При обработке фасонных поверхностей, у которых диаметр уве­личивается по направлению к передней бабке, изменение результи­рующей подачи s происходит в сторону ее уменьшения по отношению к основной подаче суппорта. Наименьшего значения эта результиру­ющая подача достигает при б = 45° и составляет s ≈ 0,7s1.

Для конических поверхностей с углом наклона образующей в диапазоне от б = 0 до б = 90° значение результирующей подачи 5 будет находиться в следующих пределах:

0,75s1 ≤ s ≤ s1.

Максимальное значение s, равное 0,75s1 будет иметь место при б =45°.

Для участков фасонного профиля с отрицательными углами нак­лона касательной, т. е. таких, у которых диаметры уменьшаются по направлению к передней бабке, результирующая подача s возрастает. При б = —30°, s = 2,73s1.

При больших значениях отрицательных углов а обработка фа­сонных и конических поверхностей с помощью гидросуппорта стано­вится нецелесообразной из-за еще более резкого возрастания подачи s, величина которой стремится к бесконечности при б = —45°.

Применение гидросуппортов для обработки фасонных, коничес­ких и ступенчатых поверхностей экономически оправдывает себя даже в мелкосерийном производстве.

Сферические поверхности обрабатываются фасонными резцами и с помощью различных приспособлений в основном на токарных и расточных станках. В единич­ном производстве их можно обтачивать проходными (по шаблону) и фасонными резцами.

В большинстве случаев сферические поверхности обраба­тывают при помощи различных приспосо­блений. Широко рас­пространено съемное поворотное приспо­собление, так назы­ваемый шаровой суп­порт (рис. 5.5). Кор­пусом 3 он закрепля­ется на месте резцедержателя или же в самом резцедержателе. В корпусе смонтиро­ваны салазки 4 резцедержателя, которые поворачи­ваются вокруг оси вала 6. Ось этого вала в вертикаль­ной плоскости должна про­ходить через ось вращения шпинделя.

Салазки резцедержате­ля имеют направляющие, по которым с помощью винта 2 может перемещаться на ве­личину заданного радиуса R резцедержаПосле, установки резца резцедер­жатель закрепляется. Вреза­ние резца происходит при поперечной подаче суппорта станка. Вращение салазкам 4 сообщается с помощью рукоятки, насаженной на вал червяка, и червячной пары 5 и 7.