Новости рынка

111
:   ГлавнаяТехнологииМашиностроениеЛезвийная обработка. Точение.

Ссылки:

Поиск по сайту

Каталог



Лезвийная обработка. Точение.

21.10.11 19:53
Печать PDF

Точением обрабатываются наружные и внутренние цилиндрические, конические, сферические, фасонные поверхности тел вращения, а также их плоские торцовые поверхности.

Число операций и переходов, их последовательность определяется размером и качеством обрабатываемых деталей. Осредненные данные по качеству обработки деталей в процессе точения, получаемые на токарных станках, приведены в табл. 1. Процесс точения в производстве реализуют на токарных станках, которые в зависимости от типа производства могут быть универсальными, оснащенными системами ЧПУ или иметь жесткое кулачковое управление.

Повышение производительности токарных станков достигается как установкой нескольких инструментов (револьверные головки или суппорты), работающих как последовательно, так и параллельно, так и увеличением количества шпинделей на станке, позволяющих одновременно обрабатывать несколько поверхностей деталей.

Многоцелевые станки, оснащенные дополнительными шпинделями, производят фрезерование, сверление различных боковых и торцовых поверхностей. Закрепление заготовок на станке осуществляется с помощью приспособлений, которые могут создавать либо асимметричные усилия закрепления, либо осесимметричные.

Первые (кулачковые патроны, цанги, кулачковые оправки) имеют большое усилие закрепления и предназначены для черновых и получистовых операций. Чистовые операции осуществляются при осесимметричном закреплении деталей, что увеличивает виброустойчивость и качество обработки.


возможности точения резца


Наружные поверхности деталей, у которых длина больше диаметра в 6 раз, устанавливаются на токарных станках в центрах. Центровые отверстия в деталях делаются трех типов в зависимости от типа детали, а для валиков диаметром менее 4 мм рекомендуется применять наружные центровые конусы.

Полые детали (цилиндры, втулки) устанавливают на токарных станках на оправках жестких (конусных, цилиндрических и шлицевых) или разжимных (цанговых, роликовых, пружинчатых и с тонкостенно-деформированной стенкой).

При обработке нежестких деталей, у которых длина больше диаметра в 12 раз и более, применяют дополнительные опорылюнеты, которые могут двигаться вместе с суппортом, либо устанавливаться неподвижно на станине станка. Основным видом режущего инструмента, с помощью которого обтачиваются детали, являются резцы, которые для этого вида операций подразделяются на проходные, расточные, подрезные и отрезные.

Проходные резцы служат для обтачивания наружных поверхностей тел вращения и делятся на прямые и отогнутые. Отогнутые правые и левые проходные резцы имеют более широкое распространение вследствие их повышенной жесткости и возможности вести не только обтачивание поверху, но и подрезку торцов и снятие фасок.

Проходные резцы по своей конструкции выпускаются с напайными пластинами по ГОСТ 18877 с углом в плане Ф=45°, по ГОСТ 18878 с углом в плане ф, равным 45, 60 и 75° (последние выполняются с Ф1, равным 15 и 25°), по ГОСТ 18879 - резцы токарные, проходные упорные прямые и изогнутые с ф=90°.

Широкое применение получили токарные резцы с механическим креплением сменных многогранных пластин. По ГОСТ 26476 определены основные четыре схемы крепления сменных многогранных пластин, предназначенные для различных видов державок, а ГОСТ 26613 определяет основные требования к резцам с механическим креплением этих пластин.

Наиболее надежное крепление пластин обеспечивается при креплении их клином-прихватом, который одновременно поджимает пластину и к штифту, центрирующему пластинку, и к ее опорным поверхностям.

Такие резцы выпускаются с тремя видами пластин: трехгранными с ф=92°, четырехгранными ф=45° и шестигранными с ф=45°. Для контурного и фасонного точения применяются параллелограмные пластины, размеры которых определяются ГОСТ 20872.

Расточные резцы работают в более сложных условиях, чем проходные из-за пониженной жесткости и сложности стружкообразования. Для обработки отверстий диаметром 3...8 мм применяют цельные резцы из твердого сплава со стальным хвостовиком, для сквозных отверстий - по ГОСТ 18062, а глухих - по ГОСТ 18063. Данные резцы имеют либо квадратный, либо цилиндрический хвостовик и выпускаются трех типов для координатнорасточных станков, для токарных автоматов и для токарных станков.

В ряде случаев применяют двухсторонние резцы и резцовые расточные головки, имеющие более высокую производительность, но меньшую универсальность.

При ВЫСОКОЙ жесткости расточных резцов, повышенной виброустойчивости и обеспечении нормального выхода стружки отношение диаметра оправки резца и растачиваемого отверстия составляет 0,8-0,5, а диаметра резца и оправки колеблется в пределах 0,3- 0,2.

Широкое применение нашли расточные резцы с механическим креплением режущих пластин: трехгранной формы с ф=90°, квадратными пластинами с ф, равным 75 и 45° и с ромбическими пластинами с ф=95° (ГОСТ 26612).

Подрезные резцы предназначены для обтачивания плоскостей, перпендикулярных оси вращения и подрезки торцов напроход с помощью поперечной подачи. Подрезные резцы также выпускаются с напайными пластинами (ГОСТ 18893) изогнутого типа для повышенных динамических нагрузок и прямого типа. Подрезные резцы с механическим креплением пластин выпускаются трехгранной формы с ф=90°, а отогнутые - с положительным и отрицательным передними углами и пластинами квадратной формы с ф=75°.

Отрезные резцы служат для отрезки заготовок и деталей на токарных станках. Эти резцы выполняют с головкой, ширина которой меньше ширины тела резца, но имеет для большей жесткости оттянутую форму.

Длина головки выбирается из расчета определяемого диаметра детали, но обычно не более 130... 150 мм. Согласно ГОСТ 18884 отрезные резцы выпускаются в четырех исполнениях. В первом исполнении пластину, имеющую скосы, припаивают в угловой паз державки, что увеличивает площадь ее прилегания к державке, прочность соединения, уменьшаются сколы и выкрашивания пластинки.

Во втором исполнении пластинки имеют плоскую поверхность соединения, что делает их более технологичными, но уменьшает их динамическую прочность. Третье и четвертое исполнение отличаются от указанных выше наличием оттянутой головки, повышающей прочность резцов. Это достигается и с помощью заточки на определенных резцах небольших углов в плане и задних углов на вспомогательных режущих кромках, что требует их качественной заточки и точной установки на станке.

Для полной обработки одного из торцов детали при ее отрезке без центрального стержня главную режущую кромку затачивают под углом не 90°, а ф=75...80°.

Для того, чтобы облегчить врезание отрезного резца, условия схода стружки и возможность его увода, режущую кромку затачивают симметрично с углами в плане ф=60...80° или с двумя симметричными фасками с обеих сторон размером b=1.0-1.5 мм под углом 45°.

Для токарных станков с ЧПУ и робототехнических комплексов необходимо было изменить конструкцию резцов.

Широкое распространение получает блочная конструкция резцов, при которой режущая пластина крепится в резцовой подставке, устанавливаемой в державке. Резцовая подставка имеет сложную конфигурацию замка для ее крепления в державке, который обеспечивает возможность быстрой автоматической ее смены и высокую точность закрепления на станке как в радиальном направлении, так и по высоте.

Эти подставки имеют V-образные пазы с углом 90°, которые позволяют эффективно применять автооператоры для замены режущих пластин.

Крепление реализуется винтовым механизмом, требующим небольших смещений - лишь на один или полтора поворота, и небольшие моменты затяжки.

Основные виды крепления пластины с отверстием - винтом, клин-прихватом и качающимся рычагом. Крепление винтом нашло наибольшее применение при чистовом точении и растачивании, обладает хорошим стружкоотводом и обеспечивает хороший доступ к поверхности обработки; не рекомендуется при черновой обработке.

Применение клин-прихвата несколько усложняет конструкцию крепления, но более эффективно при черновой обработке.

Качающийся рычаг обеспечивает наиболее эффективное крепление при черновой обработке, обеспечивая хороший стружкоотвод, быструю смену для широкой номенклатуры пластинок.

Пластины без отверстия крепятся прихватом, что применяют при чистовой обработке.

При токарной обработке используют свыше 60 типов режущих пластин различной геометрической формы. Выбор типа пластин определяется в первую очередь видом поверхности обрабатываемой детали, характером точения, необходимостью стружколомания, виброустойчивостью и энергоемкостью процесса резания. Размеры пластин находят, исходя из глубины резания и главного угла в плане, с тем чтобы обеспечить необходимую эффективную длину режущей кромки. В зависимости от усилий обработки длина пластинки превышает ширину резания в 2-4 раза.

Для повышения прочности режущего инструмента, производительности и качества поверхностей необходимо выбирать пластины с большим радиусом при вершине; его отграничением является виброустойчивость технологической системы.

По Чебышеву зависимость между высотой профиля шероховатости R, радиусом при вершине r и подачей S имеет следующий вид:

R = S2 / 8r .

Хотя практические результаты могут отличаться от расчетных в 2-3 раза, все же между ними при черновой и получистовой обработке существует тесная корреляционная связь. Особенно это касается круглых пластин, для которых уменьшение параметра шероховатости практически пропорционально диаметру пластины.

В качестве материалов режущей части токарных резцов применяют быстрорежущие стали и твердые сплавы.

1. Быстрорежущие стали нормальной производительности Р6М5, Р6МЗ, Р6М5 и повышенной производительности Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2 и др. используют в основном для фасонных резцов и резцов, работающих при черновом и получистовом точении, при котором возникают значительные динамические нагрузки.

Твердость этих сталей 62...65 HRC; красностойкость достигает 650°С.

Высокая работоспособность быстрорежущих сталей тесно связана с их карбидной однородностью, с тщательным соблюдением режимов заточки режущих поверхностей, скорости точения не превышают 1-1,5 м/с.

2. Твердые сплавы нашли наиболее широкое применение при токарной обработке. Главными их достоинствами являются высокая твердость (82...92 HRA) и слабое пластическое деформирование (модуль упругости 500-700 ГПа).

Высокое временное сопротивление при сжатии до 6 ГПа, и низкая окис- ляемость до температур 873... 1073 К позволяет увеличить скорость резания в 2-5 раз по сравнению с резцами из быстрорежущей стали.

К недостаткам твердых сплавов следует отнести относительно небольшую прочность при изгибе (1,00...2,5 ГПа) и ударную вязкость.

Твердые сплавы различают в зависимости от состава карбидной основы:

1) карбидов вольфрама и кобальта;

2) карбидов титана, вольфрама и кобальта;

3) карбидов титана, вольфрама, тантала и кобальта;

4) карбидов и карбонитридов титана и кобальта.

В зависимости от вида точения и обрабатываемого материала твердые сплавы делятся согласно международным стандартам на три основные группы Р, М, К, (табл. 2). Минералокерамические пластины для токарных резцов изготовляют на основе корунда (AI2O3).

Имея высокую температуростойкость до 1500°С, минералокерамические резцы обрабатывают стальные и чугунные заготовки со скоростью 5... 10 м/с, однако их низкая прочность (временное сопротивление при изгибе (1,0-2,5ГПа) позволяет применять их только для чистовой обработки. Для повышения прочности в минералокерамику вводят карбиды вольфрама, титана и молибдена. Неперетачиваемые многогранные и круглые пластины из керметов ВЗ, ВОК-60 и ВОК-63 вьшускают нормальной и повышенной точности для финишной обработки. Сверхтвердые материалы нашли применение в виде неперетачиваемых круглых пластин диаметром 8...9,5 мм и высотой 3-5 мм, изготовляемых из поликристаллов алмаза и кубического нитрида бора (КНБ). Стойкость этих пластин в 5-20 раз выше твердосплавных, что позволяет повысить не только скорости резания, но и размерную точность обтачиваемых деталей.

На основе КНБ, температуростойкость которого для инструментальных материалов 1800°С, для точения применяют следующие поликристаллические материалы: киборит, исмит, эльбор Р, гексанит Р, композит 05, ПТНБ, белбор.

Будучи инертными по отношению к железу и многим его сплавам, пластины на основе КНБ нашли широкое применение при обработке закаленных углеродистых и легированных сталей, а в последнее время - при точении специальных сплавов и твердых наплавок.

Поликристаллические алмазные пластины по износостойкости приближаются к монокристаллам алмаза и поэтому являются самым твердым инструментальным материалом. Однако, низкая температуростойкость пластин (650°С) и химическое сродство к углероду позволяет наиболее успешно их применять при точении медных, алюминиевых сплавов, пластмасс и особенно высокопрочных композиционных полимерных материалов.

Одновременно с пластинами из сверхтвердых материалов выпускаются двухслойные пластины для токарных резцов. Верхний поликристаллический сверхтвердый слой толщиной 0,5-1 мм спекается с твердосплавной подложкой при высоких статических давлениях и температурах.

Двухслойные пластины диаметром 10-15 мм и высотой 2-4 мм, выпускаемые как с алмазоносным слоем, так и с КНБ, имеют оптимальные упругопластические свойства твердого сплава и износостойкость сверхтвердых материалов.



 

Применение резцов из сверхтвердых материалов при обработке высокопрочных закаленных сплавов в 3-5 раз повышает производительность точения по сравнению с твердосплавным инструментом при одновременном повышении стойкости инструмента в 5-7 раз.

Повышение производительности процесса точения высокопрочных материалов достигается вследствие совершенствования геометрических параметров режущей части, изменения физических свойств материала обтачиваемой поверхности и изменения кинематической схемы взаимодействия резца с заготовкой.

С этой целью применяют резцы с укороченной передней поверхностью, с зачищающей режущей кромкой, а также лопаточные и пустотелые резцы. Изменение физических свойств материала в зоне резания достигается опережающим пластическим деформированием, применением различных методов нагрева (плазменный, индукционный, лазерный, электроконтактный, инфракрасный, электролитический) или охлаждения (воздухом, эмульсией, воздушно-эмульсионными смесями).

Изменение кинематической схемы взаимодействия достигается применением круглых, вращающихся резцов (ротационное резание), резцов с режущей кромкой в виде винтовой линии (винтовые резцы), а также наложением вибрации на резец (от низкочастотных до ультразвуковых).

Все эти методы позволяют увеличить стойкость резцов и повысить производительность труда, однако эффективность их использования связана с целым рядом как технологических, так и экономических ограничений.

Износ резцов, как правило, происходит по задней поверхности, поэтому в нормативах принят этот критерий для оценки затупления резцов: 0,8...1,4 мм при черновом точении, 0,5... 1 мм при получистовом, 0,2...0,5 мм при чистовом. Высокие показатели повышения производительности и качества детали достигаются при сверхскоростном точении (20... 100 м/с), однако его применение ограничивается техническими возможностями станков.

При точении вязких материалов образующаяся сливная стружка является причиной снижения производительности обработки, особенно в автоматизированном производстве. В этом случае осуществляют стружколомание либо с применением специальных накладок на режущую пластину, либо кинематическими методами. Режимы резания при токарной обработке назначают с учетом материала и геометрических параметров режущей части резца, его конструкции, с о т е , периода стойкости, глубины резания, подачи, скорости резания, усилий и мощности резания, а также основного времени.

Разрабатываемые методики, алгоритмы и программы для ЭВМ позволяют при расчетах учесть все необходимые ограничения, накладываемые технологической системой и качеством детали, а также провести комплексную оптимизацию как режимов резания, так и геометрических параметров режущего инструмента.

В качестве критериев оптимизации принимаются штучное время и стоимость, причем оба их необходимо рассматривать совместно, так как затраты времени соответствуют слагаемым стоимости.

Оптимизация токарной обработки на 20% повышает ее производительность и снижает себестоимость изделия, делая ее наиболее эффективной для станков с ЧПУ и многоцелевых станков.



Тендеры

Поделитесь информацией с другими:

Ссылки:

Выставки оборудования

Баннер
Баннер
Баннер
   ГлавнаяТехнологииМашиностроениеЛезвийная обработка. Точение.
| + - | RTL - LTR