Точение (обтачивание и растачивание)
Аннотация
Точение (обтачивание и растачивание). Здесь речь идет о процессе тонкого точения как одной из финишных операций, которую применяют для обеспечения высокой точности при незначительной шероховатости поверхностей обрабатываемой заготовки. Приведены рекомендуемые режимы резания.
Точение – это лезвийная обработка резанием поверхностей вращения и торцовых поверхностей. Обработку наружных поверхностей называют точением или обтачиванием, обработку внутренних поверхностей называют растачиванием.
Обтачивание цилиндрических поверхностей производят прямыми и отогнутыми резцами с продольным движением подачи. Обработку торцов выполняют подрезными резцами с поперечным движением подачи к центру или от центра заготовки. В первом случае торец получается слегка вогнутым, во втором – слегка выпуклым, но шероховатость поверхности меньше. Протачивание канавок проводят с поперечным движением подачи специальными резцами, у которых форма и размеры главной режущей кромки соответствуют протачиваемой канавке. Аналогично выполняют и отрезание обработанной заготовки, но используют другие резцы: с прямой или наклонной главной режущей кромкой. В последнем случае торец отрезанной заготовки детали получается более чистым.
Растачивание внутренних цилиндрических поверхностей выполняют расточными резцами, закрепленными в резцедержателе в направлении оси заготовки, с продольной подачей. Растачивание гладких сквозных отверстий проводят проходными резцами, а ступенчатых и глухих – упорными расточными резцами.
Сверление, зенкерование и развертывание центральных отверстий выполняют соответствующим режущим инструментом, закрепленным в пиноли задней бабки. При этом задняя бабка закреплена на направляющих станины, а перемещение пиноли с инструментом осуществляется вручную.
Нарезание резьбы производят специальными резьбовыми резцами (форма резца берется в соответствии с формой нарезаемой резьбы). Суппорт получает продольное перемещение от ходового винта. Величина подачи должна быть равна шагу нарезаемой резьбы.
Обработку конусов выполняют либо широким резцом с поперечной подачей (длина образующей полученной поверхности – не более 30 мм), либо с продольной подачей проходного резца при повернутых салазках суппорта.
Тонкое точение (растачивание и обтачивание) применяют для обес-печения высокой точности при незначительной шероховатости поверхностей обрабатываемой заготовки. Его выполняют на высоких скоростях резания (100… 1 000 м/мин) в зависимости от обрабатываемого материала. Так, для заготовок из чугуна скорость резания составляет 100… 150 м/мин, для стальных – 150…250 м/мин, для заготовок из цветных сплавов – до 1 000 м/мин. Величина подачи инструмента при этом устанавливается для предварительного прохода 0,15 мм/об, для окончательного – 0,01 мм/об. Глубина резания при тонком точении соответственно 0,2…0,3 мм для предварительной обработки и 0,05…0,01 мм – для окончательной.
Ввиду малого сечения снимаемой стружки, небольших сил резания и незначительного нагрева заготовки исключается получение значи-тельного деформированного слоя на обработанной поверхности. Из-за небольших упругих деформаций технологической системы обеспечивается точность обработки по 6 – 8-му квалитетам, для цветных металлов и сплавов – даже по 5 – 6-му квалитетам. Шероховатость обработанной поверхности у заготовки из стали и чугуна Rа 2,5…0,63 мкм, из цветных сплавов – Rа 0,32…0,16 мкм.
Тонкое растачивание широко применяют при обработке точных отверстий под подшипники качения и скольжения, отверстий в картерах коробок передач, задних мостов и других деталей автомобилей. Тонкое обтачивание используется реже. В автомобилестроении его применяют при обработке заготовок поршней и других деталей двигателя.
Тонкое точение часто применяют перед операциями хонингования, суперфиниширования, полирования и осуществляют на высокооборотных (10000… 15000 об/мин) станках высокой точности и жесткости. Инструментом служат резцы, оснащенные твердыми сплавами, алмазом, эльбором и другими износоустойчивыми материалами.
Операцию точения осуществляют на станках токарной группы: универсальном токарно-винторезном станке, в патронных револьверных станках, токарном гидрокопировальном автомате, токарно-карусельных станках, четырехшпиндельных прутковых автоматах параллельного действия, многошпиндельных автоматах последовательного действия, вертикальных многошпиндельных полуавтоматах, лоботокарных станках и др.
Источник
Точение
Точение является основным способом обработки поверхностей тел вращения.
Процесс резания осуществляется на токарных станках при вращении обрабатываемой заготовки (главное движение) и перемещении резца (движение подачи).
Движение подачи осуществляется:
- параллельно оси вращения заготовки (продольная);
- перпендикулярно оси вращения заготовки (поперечная);
- под углом к оси вращения заготовки (наклонная).
Схемы обработки поверхностей заготовки точением представлены на рис. 19.2.
С помощью точения выполняют операции: обтачивание – обработку наружных поверхностей (рис19.2.а); растачивание – обработку внутренних поверхностей (рис.19.2.б); подрезание – обработку торцевых поверхностей (рис.19.2.в); резку – разрезание заготовки на части ( рис.19.2.г); резьбонарезание – нарезание резьбы (рис.19.2.д).
По технологическим возможностям точение условно подразделяют на: черновое, получистовое, чистовое, тонкое.
Рис. 19.2. Схемы обработки поверхностей заготовки точением
В качестве режущего инструмента при точении используют резцы.
Главным принципом классификации резцов является их технологическое назначение.
- проходные – для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей;
- расточные – проходные и упорные – для растачивания глухих и сквозных отверстий;
- отрезные – для отрезания заготовок;
- резьбовые – для нарезания наружных и внутренних резьб;
- фасонные – для обработки фасонных поверхностей;
- прорезные – для протачивания кольцевых канавок;
- галтельные – для обтачивания переходных поверхностей между ступенями валов по радиусу.
По характеру обработки – черновые, получистовые, чистовые.
По направлению движения подачи – правые и левые (справа на лево и слева на право).
По конструкции – целые, с приваренной или припаянной пластиной, со сменными пластинами.
Установка к закреплению заготовки зависит от типа станка, вида обрабатываемой поверхности, характеристики заготовки ( 
), точности обработки и других факторов.
20. Электрофизические и электрохимические методы обработки поверхностей заготовок. Сущность процессов обработки. Факторы, влияющие на эффективность способов обработки. Основные технические и экономические характеристики процессов.
Характеристика электрофизических и электрохимических методов обработки
Эти методы предназначены в основном для обработки заготовок из очень прочных, весьма вязких, хрупких и неметаллических материалов.
Эти методы имеют следующие преимущества:
– отсутствует силовое воздействие инструмента на заготовку (или очень мало и не влияет на суммарную погрешность обработки);
– позволяют менять форму поверхности заготовки и влияют на состояние поверхностного слоя: наклеп обработанной поверхности не образуется, дефектный слой незначителен; повышаются коррозионные, прочностные и другие эксплуатационные характеристики поверхности;
– можно обрабатывать очень сложные наружные и внутренние поверхности заготовок.
ЭФЭХ методы обработки являются универсальными и обеспечивают непрерывность процессов при одновременном формообразовании всей обрабатываемой поверхности. Эти методы внедряются в различных отраслях промышленности.
Электроэрозионные методы обработки
Эти методы основаны на явлении эрозии электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока.
Разряд между электродами происходит в газовой среде или при заполнении межэлектродного пространства диэлектрической жидкостью – керосин, минеральное масло.
При наличии разности потенциалов на электродах происходит ионизация межэлектродного пространства. При определенном значении разности потенциалов – образуется канал проводимости, по которому устремляется электроэнергия в виде импульсного искрового или дугового разряда.
На поверхности заготовки температура возрастает до 10000…12000 0 C. Происходит мгновенное оплавление и испарение элементарного объема металла и на обрабатываемой поверхности образуется лунка.
Удаленный металл застывает в диэлектрической жидкости в виде гранул диаметром 0,01…0,005 мм.
При непрерывном подведении к электродам импульсного тока процесс эрозии продолжается до тех пор, пока не будет удален весь металл, находящийся между электродами на расстоянии, при котором возможен электрический пробой (0,01…0,05 мм) при заданном напряжении.
Для продолжения процесса необходимо сблизить электроды до указанного расстояния. Электроды сближаются автоматически с помощью следящих систем.
Схема электроискровой обработки представлена на рис. 21.1.
Рис.21.1. Схема электроискрового станка:
1 – электрод-инструмент; 2 – ванна; 3 – заготовка-электрод; 4 – диэлектрическая жидкость; 5 – изолятор
При электроискровой обработке – используют импульсные искровые разряды между
электродами ( обрабатываемая заготовка (анод) – инструмент (катод)).
Конденсатор 
заряжается через резистор 
от источника постоянного тока напряжением 100…200 В. Когда напряжение на электродах 1 и 3 достигает пробойного образуется канал, через который осуществляется искровой разряд энергии, накопленной конденсатором.
Продолжительность импульса 20…200 мкс.
Точность обработки до 0,002 мм, 
0,63…0,16 мкм.
Для обеспечения непрерывности процесса ( зазор =const) станки снабжаются следящей системой и системой автоматической подачи инструмента.
Получают сквозные отверстия любой формы поперечного сечения, глухие отверстия и полости, отверстия с криволинейными осями, вырезают заготовки из листа, выполняют плоское, круглое и внутреннее шлифование.
Изготовляют штампы и пресс-формы, фильеры, режущий инструмент.
Схемы электроискровой обработки представлены на рис. 21.2.
Рис. 21.2. Схемы электроискровой обработки:
а – прошивание отверстия с криволинейной осью; б – шлифование внутренней поверхности фильеры
Электроискровую обработку применяют для упрочнения поверхностного слоя металла. На поверхность изделия наносят тонкий слой металла или композиционного материала. Подобные покрытия повышают твердость, износостойкость, жаростойкость, эрозионную стойкость и так далее.
При электроимпульсной обработке используют электрические импульсы большой длительности (5…10 мс), в результате чего происходит дуговой разряд.
Большие мощности импульсов от электронных генераторов обеспечивают высокую производительность обработки.
Электроимпульсную обработку целесообразно применять при предварительной обработке штампов, турбинных лопаток, фасонных отверстий в детали из коррозионно-стойких и жаропрочных сплавов.
Схема обработки показана на рис.21.3.
Рис. 21.3. Схема электроимпульсной обработки:
1 – электродвигатель; 2 – импульсный генератор постоянного тока; 3 – инструмент-электрод; 4 – заготовка-электрод; 5 – ванна.
Электроконтактная обработка основана на локальном нагреве заготовки в месте контакта с электродом-инструментом и удалении размягченного или расплавленного металла из зоны обработки механическим способом: относительным движением заготовки или инструмента.
Источником теплоты служат импульсные дуговые разряды.
Этот вид обработки рекомендуется для крупных деталей из углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных сплавов, тугоплавких и специальных сплавов (рис.21.4).
Рис. 21.4. Схема электроконтактной обработки плоской поверхности:
1 – обрабатываемая заготовка; 2 – инструмент-электрод; 3 – трансформатор
Этот метод применяют для зачистки отливок от заливов, отрезки литниковых систем, зачистки проката, шлифования коррозионных деталей из труднообрабатываемых сплавов.
Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металлов при электролизе.
При прохождении электрического тока через электролит на поверхности заготовки происходят химические реакции, и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение.
Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим способом.
Производительность этого способа зависит от электрохимических свойств электролита, обрабатываемого материала и плотности тока.
Электрохимическое полирование осуществляется в ванне, заполненной электролитом (растворы кислот и щелочей).
Обрабатываемую заготовку подключают к катоду (рис. 21.5). Катодом служит металлическая пластинка из свинца, меди, стали (иногда электролит подогревают).
Рис. 21.5. Схема электрохимического полирования:
1 – ванна; 2 – обрабатываемая заготовка; 3 – пластина-электрод; 4 – электролит;
5 – микровыступ; 6 – продукты анодного растворения
При подаче напряжения начинается процесс растворения металла заготовки (в основном на выступах микронеровностей). В результате избирательного растворения, микронеровности сглаживаются, и обрабатываемая поверхность приобретает металлический блеск.
Улучшаются электрофизические характеристики деталей: уменьшается глубина микротрещин, поверхностный слой не деформируется, исключаются упрочнения и термические изменения структуры, повышается коррозионная стойкость.
Этим методом получают поверхности под гальванические покрытия, доводят рабочие поверхности режущего инструмента, изготовляют тонкие ленты и фольгу, очищают и декоративно отделывают детали.
Электрохимическая размерная обработка
Электрохимическая размерная обработка выполняется в струе электролита, прокачиваемого под давлением через межэлектродный промежуток.
Электролит растворяет образующиеся на поверхности заготовки – анода соли и удаляет их из зоны обработки. Высокая производительность процесса заключается в том, что одновременно обрабатывается вся поверхность заготовки.
Участки, не требующие обработки, изолируют. Инструменту придают форму, обратную форме обрабатываемой поверхности. Формообразование происходит по методу копирования ( рис. 21.6).
Рис. 21.6. Схема электрохимической размерной обработки:
1 – инструмент – катод; 2 – заготовка – анод
Точность обработки повышается при уменьшении рабочего зазора. Для его контроля используют высокочувствительные элементы, которые встраивают в следящую систему.
Этот способ рекомендуют для обработки заготовок из высокопрочных сталей, карбидных и труднообрабатываемых материалов. Также можно обрабатывать тонкостенные детали с высокой точностью и качеством обработанной поверхности (отсутствует давление инструмента на заготовку).
Комбинированные методы обработки
Электроабразивная и электроалмазная обработка.
При таких видах обработки инструментом служит шлифовальный круг из абразивного материала на электропроводящей связке (бакелитовая связка с графитовым наполнителем).
Между анодом – заготовкой и катодом – шлифовальным кругом имеется зазор, куда подается электролит. Продукты анодного растворения удаляются абразивными зернами; шлифовальный круг имеет вращательное движение, а заготовка – движение подачи, которые соответствуют процессу механического шлифования ( рис. 21.7).
Рис. 21.7. схема электроабразивного шлифования:
1 – заготовка; 2 – абразивные зерна; 3 – связка шлифовального круга.
Введение в зону резания ультразвуковых колебаний повышает производительность в 2…2,5 раза при улучшении качества поверхности. Эти методы применяются для отделочной обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, а также нежестких заготовок, так как силы резания незначительны.
Анодно-механическая обработка основана на сочетании электротермических и электромеханических процессов и занимает промежуточное место между электроэрозионным и электрохимическим методами.
Заготовку подключают к аноду, а инструмент – к катоду. В качестве инструмента используют металлические диски, цилиндры, ленты, проволоку.
Обработку ведут в среде электролита ( водный раствор жидкого натриевого стекла).
Рабочие движения, как при механической обработке резанием.
Электролит в зону обработки подают через сопло ( рис. 21.8).
Рис. 21.8. Схема анодно-механической обработки плоской поверхности.
При пропускании через раствор электролита постоянного электрического тока происходит процесс анодного растворения, как при электрохимической обработке.
При соприкосновении инструмента с микронеровностями заготовки происходит электроэрозия, присущая электроискровой обработке. Металл заготовки в месте контакта с инструментом разогревается и разжижается. Продукты электроэрозии и анодного растворения удаляются при относительных движениях инструмента и заготовки.
Этим способом обрабатывают заготовки из высокопрочных и труднообрабатываемых сплавов, вязких материалов.
Этим способом разрезают заготовки на части, прорезают пазы и щели, обрабатывают поверхности тел вращения, шлифуют плоские поверхности и поверхности, имеющие форму тел вращения, полируют поверхности, затачивают режущий инструмент.
Лучевые методы обработки
Электроннолучевая обработка – основана на превращении кинетической энергии направленного пучка электронов в тепловую энергию. Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча позволяет обрабатывать заготовку за счет нагрева, расплавления и испарения материала с локального участка.
Схема электроннолучевой обработки представлена на рис. 21.9.
Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме катода. Он с помощью электростатических и электромагнитных линз фокусируется на заготовке.
При размерной обработке установка работает в импульсном режиме, что обеспечивает локальный нагрев заготовки.
Электроннолучевой метод эффективен при обработке отверстий диаметром 1…0,010 мм, при прорезании пазов, резке заготовок, изготовлении тонких пленок и сеток из фольги, изготовлении заготовок из труднообрабатываемых металлов и сплавов, керамики, кварца, полупроводникового материала.
Рис. 21.9. Схема установки для электроннолучевой сварки: 1 – катод электронной пушки; 2 – электрод; 3 – анод; 4 и 5 – отклоняющая магнитная система; 6 – заготовка
Лазерная обработка – основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность заготовки. Источником светового излучения служит лазер – оптический квантовый генератор.
Энергия светового луча не велика 20…100 Дж, но она выделяется в миллионные доли секунды и сосредотачивается в луче диаметром 0,01 мм. Поэтому температура в зоне контакта 6000…8000 0 С.
Слой металла мгновенно расплавляется и испаряется. С помощью этого метода осуществляется прошивание отверстий, разрезание заготовки, прорезание пазов в заготовках из любых материалов (фольга из тантала, вольфрама, молибдена). Также с помощью этого метода можно осуществить контурную обработку по сложному периметру.
Сущность обработки заключается в том, что плазму направляют на обрабатываемую поверхность.
Плазменная струя представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000…20000 0 С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. В качестве плазмообразующих газов используют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси.
С помощью этого метода прошиваются отверстия, вырезаются заготовки из листового материала, производится точение в заготовках из любых материалов.
При прошивании отверстий и разрезке головку устанавливают перпендикулярно к поверхности заготовки, при строгании и точении – углом 40…60 0 .
Этот вид обработки осуществляется с целью получения заданных размеров.
В камеру плазматрона подается порошкообразный конструкционный материал и инертный газ под давлением.
Под действием дугового разряда конструкционный материал плавится и переходит в состояние плазмы; струя плазмы сжимается в плазматроне газом. Выходя из сопла, струя направляется на обрабатываемую заготовку.
Источник
