Приспособления для токарных и шлифовальных работ. Шлифовальные головки токарных станков Шлифовка на токарных станках

Обтачивание наружных цилиндрических поверхностей выполняют проходными резцами с продольной подачей, гладкие валы, - при установке заготовки в центрах.

Центровые отверстия обрабатывают на токарных, револьверных, сверлильных и двусторонних центровальных станках. Для центрования применяют типовые наборы инструмента - комбинированные центровочные сверла, а также спиральные сверла и конические зенковки.

Центровые отверстия являются, как правило, установочными базами, и поэтому от точности их исполнения зависит и точность обработки остальных поверхностей заготовки.

В полые заготовки после подрезки торца и обработки отверстия с двух сторон вводят пробки или оправки с зацентрованными отверстиями или на кромке отверстия снимают конические фаски, используемые в качестве технологических баз с последующим удалением их при отделочной обработке. Ступенчатые валы обтачивают по схемам деления припуска на части или деления длины заготовки на части. В первом случае обрабатывают заготовки с меньшей глубиной резания, однако общий путь резца получается большим и резко возрастает Т о .

Во втором случае припуск с каждой ступени срезается сразу за счет обработки заготовки с большой глубиной резания. При этом Т 0 уменьшается, но требуется большая мощность привода станка.

Нежесткие валы рекомендуется обрабатывать упорными проходными резцами, с главным углом в плане j = 90°. При обработке заготовок валов такими резцами радиальная составляющая силы резания Р у = 0, что снижает деформацию заготовок.

Подрезание торцов заготовки выполняют перед обтачиванием наружных поверхностей. Торцы подрезают подрезными резцами с поперечной подачей к центру или от центра заготовки. При подрезании от центра к периферии поверхность торца получается менее шероховатой. Обтачивание скруглений между ступенями валов - галтелей выполняют проходными резцами с закруглением между режущими кромками по соответствующему радиусу с продольной или поперечной подачей.Точение канавок выполняют с поперечной подачей канавочными или фасонными резцами, у которых длина главной режущей кромки равна ширине протачиваемой канавки. Широкие канавки протачивают теми же резцами сначала с поперечной, а затем с продольной подачей. Обработку отверстий в валах выполняют соответствующими инструментами, закрепляемыми в пиноли задней бабки. На рисунке слева показана схема сверления в заготовке цилиндрического отверстия. Растачивание внутренних цилиндрических поверхностей выполняют расточными резцами, закрепленными в резцедержателе станка, с продольной подачей.

Гладкие сквозные отверстия растачивают проходными резцами; ступенчатые и глухие - упорными расточными резцами. Отрезку обработанных деталей выполняют отрезными резцами с поперечной подачей. При отрезке детали резцом с прямой главной режущей кромкой (рисунок слева ) разрушается образующаяся шейка и приходится дополнительно подрезать торец готовой детали.

При отрезке детали резцом с наклонной режущей кромкой (рисунок справа ) торец получается чистым.

Обтачивание наружных конических поверхностей заготовок осуществляют на токарно-винторезных станках одним из следующих способов.

1. Широкими токарными резцами.

Обтачивают короткие конические поверхности с длиной образующей до 30 мм токарными проходными резцами. Обтачивают с поперечной или продольной подачей. Этот способ можно использовать при снятии фасок с обработанных цилиндрическихповерхностей.

2. Поворотом каретки верхнего суппорта.

При обработке конических поверхностей каретку верхнего суппорта повертывают на угол, равный половине угла при вершине обрабатываемого конуса . Обрабатывают с ручной подачей верхнего суппорта под углом к линии центров станка (a ). Таким способом обтачивают конические поверхности, длина образующей которых не превышает величины хода каретки верхнего суппорта. Угол конуса обтачиваемой поверхности любой.

3. Смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении.

Обрабатываемую заготовку устанавливают на шариковые центры. Корпус задней бабки смещают относительно её основания в направлении, перпендикулярном к линии центров станка. При этом ось вращения заготовки располагается под углом к линии центров станка, а образующая конической поверхности - параллельно линии центров станка. Таким образом обтачивают длинные конические поверхности с небольшим углом конуса (2a < 8°) с продольной подачей резца.

4. С помощью конусной линейки.

Коническую поверхность обтачивают с продольной подачей. Скорость продольной подачи складывается со скоростью поперечной подачи, получаемой от ползуна, скользящего по направляющей линейке. Сложение двух движений обеспечивает перемещение резца под углом к линии центров станка. Таким способом обтачивают длинные конические поверхности с углом при вершине конуса до 30-40°.Обтачивание внутренних конических поверхностей выполняют так же как и наружных, но в основном используют специальные конические зенкеры или развёртки .Обтачивание фасонных поверхностей с длиной образующей до 40 мм выполняют токарными фасонными резцами. Обтачивают только с поперечной подачей S п .

Для обработки на токарно-винторезных станках применяют, как правило, стержневые, призматические или круглые фасонные резцы; резцами остальных видов обтачивают фасонные поверхности на токарных полуавтоматах и автоматах.

Длинные фасонные поверхности обрабатывают проходными резцами с продольной подачей с помощью фасонного копира, устанавливаемого вместо конусной линейки. Нарезание резьбы на токарно-винторезных станках выполняют резцами, метчиками и плашками. Форма режущих кромок резцов определяется профилем и размерами поперечного сечения нарезаемых резьб. Резец устанавливают на станке по шаблону. Резьбу нарезают с продольной подачей резца S пр . При нарезании резьбы продольный суппорт получает поступательное движение от ходового винта. Это необходимо для того, чтобы резец получал равномерное поступательное движение, что обеспечивает постоянство шага нарезаемой резьбы.

Отделочные операции выполняются для повышения чистоты, точности обработки или создания на поверхности детали специально предусмотренной шероховатости определенного узора. С этой целью на токарных станках производят опиливание, полирование, доводку, тонкое точение, обкатывание, раскатывание, выглаживание и накатывание.

§ 1. Опиливание

Назначение. Опиливание производят для зачистки поверхностей, удаления заусенцев, снятия небольших фасок, а также для срезания незначительного слоя металла, когда диаметр после обтачивания получился больше требуемого.
Инструменты. Опиливание выполняется напильниками различной формы: плоскими, квадратными, трехгранными, круглыми и др. Для грубых работ применяют драчевые напильники, для чистовых - личные и при необходимости получения высокой чистоты поверхности - бархатные. Они отличаются между собой количеством насечек на равной длине.
Перед пользованием напильники следует осмотреть и, если нужно, очистить от грязи и стружки металлической щеткой, перемещая ее вдоль насечек. Замасленные напильники предварительно натирают куском сухого мела или древесного угля.
Приемы работы. Для предотвращения травм опиливание на токарном станке следует вести осторожно и внимательно. Пользоваться можно только напильниками с плотно насаженной ручкой. Во время опиливания токарь должен стоять примерно под углом 45 вправо к оси центров станка. Ручка напильника зажимается в левой руке, а противоположный конец его удерживают пальцами правой руки (рис. 198),

B процессе опиливания напильник располагают перпендикуляр но к оси детали, слегка прижимают к обрабатываемой поверхности и плавно перемещают одновременно вперед и в сторону. При движении назад нажим немного ослабляют. Быстрое и резкое движение напильника нарушает форму детали. Нажим на напильник должен быть одинаковым на протяжении всего


его хода, иначе снятие металла будет неравномерным, что приведет к искажению формы обрабатываемой поверхности.
Режим работы. Окружная скорость обрабатываемой поверхности при опиливании принимается равной 15-20 м/мин.

§ 2. Полирование

Назначение. Полирование выполняют для повышения чистоты и блеска поверхностей, а также подготовки их под электролитическое покрытие хромом или никелем.
Инструменты. На токарных станках полирование осуществляется шлифовальными шкурками на бумаге или полотне. Сталь и цветные пластичные металлы обрабатывают корундовыми шкурками, чугун и хрупкие материалы - шкурками из карбида кремния. Зернистость шкурки (размер абразивных зерен в сотых долях миллиметра) принимается в зависимости от требуемой чистоты обрабатываемой поверхности в пределах 50-3;
Приемы работы. Кусочек шкурки удерживают пальцами правой руки или обеими руками за ее концы (рис. 199, а), прижи-


мают к вращающейся, детали и перемещают возвратно-поступательно вдоль полируемой поверхности. Удерживать шкурку рукой в обхват нельзя, так как она может намотаться на деталь и защемить пальцы.
При полировании стоят у станка так же, как при опиливании, примерно под углом 45° вправо к оси центров станка. Передний конец шкурки удерживают левой рукой, противоположный - правой.
Полирование выполняют последовательно несколькими шкур-ками с постепенным уменьшением их зернистости.
Цилиндрические поверхности удобно полировать жимками (рис. 199, б). Они состоят из двух деревянных брусков, соединенных на одном конце кожей или металлическим шарниром. Во внутренние радиусные углубления брусков укладывается шлифовальная шкурка. Обрабатываемую поверхность охватывают жимком, который удерживают руками, и выполняют полирование действиям:: аналогичными вышеописанным.
При полировании деталь сильно нагревается и удлиняется. Поэтому, когда она поджата центром, надо периодически проверять, насколько туго он зажат, и, если требуется, немного ослабить.
Режим работы. Для получения лучшей чистоты поверхности число оборотов детали должно быть возможно большим. При окончательном полировании поверхность детали рекомендуется слегка смазать маслом или натереть шкурку мелом.

§ 3. Тонкое точение

Назначение и сущность. Тонким точением обрабатывают наружные и внутренние поверхности с точностью до 1-2 классов и чистотой 8-10 классов. Такой вид обработки во многих Случаях может заменить шлифование.;
Сущность его состоит в срезании небольшого слоя металла с очень малой подачей и большой скоростью резания.
Требование к станкам для тонкого точения. Станки должны быть жесткие, точные (радиальное биение шпинделя не более 0,005 мм), быстроходные (число оборотов не менее 2000 об/мин) и иметь подачи менее 0,1 мм/об. Лимбы или индикаторные упоры должны позволять установку резцов на размер с точностью не менее 0,01 мм.
Не прибегая к специальным устройствам, точность подачи резца на глубину резания на любом токарном станке можно увеличить, пользуясь лимбом верхних салазок, повернутых на некоторый угол а оси центров станка (рис. 200). Если принять t - величину перемещения резца в угловом направлении, a t\ - перпендикулярно к оси детали, то необходимый угол разворота салазок а можно определить из формулы


Пример. При цене деления лимба верхних салазок 0,05 мм необходимо увеличить точность перемещения резца на глубину резания до 0,01 мм. Определить угол поворота верхних салазок.
Решение. В данном случае /i=0,01 мм, t=0,05 мм,
По формуле (27)


Применяемые резцы. Резцы для тонкого точения оснащаются пластинками твердого сплава марок ВК2 или ВКЗМ для обработки чугуна и Т30К4 для сталей. Для цветных металлов и пластмасс применяют алмазные резцы.
После заточки резцы обязательно доводятся. Главная режущая кромка


должна быть острой, без фаски. Завалы или незначительные зазубрины на ней недопустимы.
Вершина скругляется радиусом 0,5- 1 мм:
Передний угол у для твердосплавных резцов при обработке стали от -5° до +5°, для чугуна - 0°. Для алмазных резцов при обтачивании у = - 4°, при растачивании у = 0°. Задний угол выполняется в пределах 6-12°.
Припуски и режимы резани я. Припуск под тонкое точение оставляют в пределах 0,25-0,4 мм на диаметр при диаметре детали до 125 мм.
Режимы резания обычно ограничиваются возможностями станка. Их рекомендуется выбирать в следующих пределах: глубина резания 0,05-0,2 мм; подача при предварительной обработке 0,1-0,2 мм/об, при окончательной - 0,02-0,08 мм/об; скорость резания для черных металлов 100-200 м/мин, для цветных - 200-500 м/мин.

§ 4. Доводка

Назначение и сущность. Доводка поверхностей выполняется для повышения их точности до 1-2 классов и чистоты свыше 9-го класса.
В процессе доводки при помощи специальных инструментов- притиров, насыщенных абразивными порошками или пастами, с поверхности детали снимаются мельчайшие неровности, в результате чего она приобретает необходимую точность и чистоту.
Абразивные и связующие материалы. Рабочая поверхность притира насыщается абразивными порошками или пастами. Для этого применяют твердью абразивные материалы: порошки электрокорунда для доводки сталей и карбида кремния - для чугуна и других хрупких материалов.
Зернистость порошков выбирается в зависимости от требуемой чистоты обработки. Грубая доводка с чистотой V9-V1O выполняется шлифпорошками зернистостью 5-3, предварительная с чистотой до V 12 - микропорошками М40- М14; чистовая с чистотой до V 14 - микропорошками М10 - М5 (для микропорошков номер зернистости соответствует размерам зерен в микронах).
Из доводочных паст наибольшее распространение имеют пасты ГОИ. Они содержат мягкий абразивный материал - окись хрома (70-85%), а также активные химические и связующие вещества. Ими пользуются для доводки сталей и цветных металлов.
По доводочной способности пасты ГОИ делятся на грубые, средние и тонкие.
В качестве связующих и смазывающих материалов при доводке применяют керосин или минеральные масла.
Притиры. Они представляют собой втулки с продольным разрезом, позволяющим регулировать их по диаметру для компенсации износа. Для отверстий малого диаметра применяются нерегулируемые притиры: в виде круглого стержня.
Окончательная доводка ведется притирами с гладкой поверхностью (рис. 201, а). Притиры для предварительной доводки (рис. 201, б и в) снабжены продольными или винтовыми канавками, в которых собираются


остатки абразивного материала во время работы.
Притиры 3 для обработки отверстий имеют коническое отверстие с конусностью 1:50 или реже 1:30. Они устанавливаются на оправку 1 с такой же конусностью (рис. 201, г) и могут регулироваться по диаметру за счет осевого перемещения гайками 2 и 4. Притиры 3 (рис. 201, д) для доводки валов устанавливаются в жимки 1 и регулируются винтом 2.
Материал притира выбирают в зависимости от его назначения и. применяемого абразивного материала.
При доводке твердыми абразивными материалами, зерна которых вдавливаются в притир, материал последнего должен быть мягче материала обрабатываемой детали. Кроме того, чем крупнее зерна применяемого порошка, тем следует выбирать более мягкий материал для притира.
Для грубой доводки рекомендуются притиры из мягкой стали, меди, бронзы, латуни, а для предварительной и чистовой - из мелкозернистого серого чугуна средней твердости (НВ 140-170).
Для работы мягкими абразивными материалами (пасты на основе окиси хрома, окиси железа., пасты ГОИ), зерна которых не шаржируются, притир должен иметь большую твердость, чем доводимая деталь. В этом случае хорошие результаты обеспечиваются применением притиров из закаленной стали или серого чугуна повышенной твердости (НВ 200-220).
Притиры изготавливаются с высокой точностью. Их погрешности геометрической формы не должны превышать 0,005-0,01 мм.
Для предотвращения заклинивания в процессе доводки диаметры притиров должны обеспечивать некоторый зазор в соединении с деталью. Рекомендуются следующие зазоры: для грубой доводки - 0,1-0,15 мм, для предварительной - 0,03-0,06 мм, для чистовой - 0,005-0,01 мм.
Подготовка притира к работе. Насыщение (шаржирование) поверхности притира твердыми абразивными материалами выполняется прямым или косвенным способом.
При прямом способе шаржирования поверхность притира слегка смачивается керосином или маслом и равномерно посыпается тонким слоем абразивного порошка. Затем абразивные зерна вдавливаются в притир посредством прокатывания его по стальной закаленной плите или раскатывания закаленным валиком.
Косвенный способ шаржирования более прост, но менее эффективен. В этом случае на смазанную поверхность притира посыпают абразивный порошок, который шаржируется в процессе доводки.
Паста ГОИ густо разводится керосином и равномерным тонким слоем наносится на поверхность притира.
Подготовка детали под доводку. Поверхность детали должна быть обработана под доводку чистовым, тонким точением или шлифованием. Чем меньший припуск будет оставлен под доводку, тем более точно и быстро можно выдержать требуемый размер и чистоту обработки. Под доводку рекомендуется оставлять припуск 0,01-0,03 на диаметр.
Приемы доводки. При доводке наружных цилиндрических поверхностей обрабатываемую деталь закрепляют в патроне или в центрах, а притир надевают на нее и равномерно медленно перемещают вручную вдоль вращающейся детали. По мере износа притир регулируют по диаметру.
Для отводки отверстий притир закрепляют в шпинделе или патроне, а надетую на него деталь удерживают руками и равномерно перемещают в продольном направлении.
Дополнительно насыщать притир можно только абразивным порошком или пастой той же зернистости или более крупной. Предварительную и чистовую доводки выполняют разными притирами.
Режим доводки. Окружная скорость детали или притира принимается при предварительной доводке 10-20 м/мин, при чистовой- с целью уменьшения нагрева и расширения детали скорость снижают до 5-6 м/мин

§ 5. Упрочняющая обработка поверхности обкатыванием, раскатыванием и выглаживанием

Назначение. Этими видами обработки предусматривается цель упрочнения поверхностного слоя детали, повышения его износостойкости и улучшения чистоты поверхности до 8-10 классов. Процесс протекает без снятия стружки за счет разглаживания шероховатости, полученной после точения.
Инструменты. Обкатывание наружных поверхностей и раскатывание отверстий выполняются роликовыми и шариковыми обкатками и раскатками, выглаживание производится алмазными наконечниками.
Обкатка с симметричным расположением ролика на двух опорах (рис. 202, а) используется для обработки наружных цилиндрических и конических поверхностей на проход. Ролик имеет сферический профиль (рис. 203, а). При необходимости обработки ступенчатых поверхностей, уступов и. торцов применяют обкатку с односторонним расположением ролика (рис. 202, б), формы рабочего профиля которого изображены на рис. 203, б, в и г. Для обкатыва-

Ния уступов и торцов ролик располагают под углом 5-15° к обрабатываемой поверхности.
Ролики изготавливаются из легированных сталей Х12М или 9ХС и закаливаются до твердости HRC 58-65.
Шариковые обкатки и раскатки (рис. 202, в, г, д) снабжены пружиной, которая обеспечивает равномерное давление шарика на деталь. Необходимое давление пружины в зависимости от свойства обрабатываемого материала устанавливается регулировочным винтом. Такие обкатки и раскатки позволяют успешно обрабатывать нежесткие детали, так как шарик, имея точечный контакт с поверхностью, не нуждается в сильном поджиме. Обкатки (рис. 202, в) удобны для обработки торцов и уступов.
Для обкаток используются шарики из подшипников качения.
Алмазные наконечники 1 (рис. 204) предназначены для выглаживания поверхности детали. Они представляют собой державку с алмазом, рабочая поверхность которого имеет сферическую или цилиндрическую форму. Наконечники закрепляются в цилиндрической оправке 2 и совместно с ней устанавливаются в корпус 3. Требуемое давление алмаза на обрабатываемую поверхность создается регулируемой пружиной, помещенной внутрь корпуса.
Подготовка поверхности детали. Под упрочняющую обработку поверхность детали подготавливают чистовым точением. Степень шероховатости должна находиться в пределах 5-6 классов чистоты. При этом необходимо учитывать, что диаметр поверхности в процессе упрочняющей обработки может изменяться до 0,02- 0,03 мм. Поэтому наружные поверхности детали следует выполнять по наибольшему предельному

Размеру, а внутренние- по наименьшему.
Приемы работы. Упрочняющий инструмент, закрепленный в резцедержателе станка, подводят вплотную к поверхности вращающейся детали. Производят не сильный, но достаточно плотный поджим и за 2-3 возвратно-поступательных прохода с механической подачей осуществляют обработку до достижения требуемой чистоты поверхности. Для уменьшения трения и нагревания детали обрабатываемую поверхность рекомендуется смазать маслом.
Режим обработки. Подача: при обкатывании шариком - не более 0,1 мм/об, роликом с радиусным профилем - 0,1-0,2 мм/об. Выглаживание алмазом выполняется с подачей 0,03-0,06 мм/об.
Скорость вращения изделия 40-80 м/мин.

§ 6. Накатывание

Назначение. Накатыванием создается на поверхностях некоторых деталей (ручках, головках винтов и т. д.) специально предусмотренная шероховатость в виде рифлений определенного узора.
Инструменты и их установка на станке. Накатывание выполняется накатками, состоящими из накатного ролика и державки (рис. 205), Для нанесения прямого узора (рис. 205, а) пользуются однороликовой накаткой, сетчатого (рис. 205, б) - двухроликовой, соответственно с правым и левым направлениями рифлений.
Накатные ролики 1 изготавливаются из инструментальных сталей У1-2А или ХВГ и закаливаются до твердости HRC 63-65. На цилиндрической поверхности роликов фрезерованием выполняются рифления с углом профиля 70° для накатывания стальных деталей и 90°- для деталей из цветных металлов. В зависимости от диаметра обрабатываемой детали рифления располагают по окружности с шагом от 0,5 до 1,6 мм.
Накатка закрепляется с наименьшим вылетом в резцедержателе суппорта так, чтобы образующая ролика, располагалась строго параллельно оси детали. Проверку выполняют по обрабатываемой поверхности на просвет. Ось ролика однороликовой накатки должна находиться на уровне оси центров станка. Для двухроликовой накатки точность установки по высоте: не имеет существенного значения, так как в этом случае ролики самоустанавливаются по обрабатываемой поверхности за счет шарнирного соединения обоймы 2 с державкой 3 (см. рис. 205, б),
Подготовка поверхности детали под накатывание. При накатывании металл выдавливается. Поэтому поверхность детали обтачивают под накатывание до диаметра, меньше номинального на 0,25-0,5 шага рифлений.
Приемы накатывания. Ролики подводят вплотную к вращающейся детали и ручной поперечной подачей вдавливают в обрабатываемую поверхность на некоторую глубину. Выключив вращение детали, проверяют точность образовавшегося рисунка. Затем включают вращение шпинделя и продольную подачу и выполняют накатывание на требуемую длину за несколько проходов в обе стороны до получения полной высоты рифлений.
Отводить ролики от обрабатываемой поверхности в течение всего процесса накатывания нельзя, так как они вторично могут не попасть в предыдущие рифления и рисунок накатки исказится.
Накатные ролики следует периодически очищать проволочной щеткой от застрявших в углублениях металлических частиц.
Режим накатывания. Продольную подачу принимают примерно равной удвоенной величине шага рифлений (1-2,5 мм/об), скорость вращения детали - в пределах 15-20 м/мин. Обрабатываемую поверхность смазывают маслом.

Специалисты машиностроительных предприятий, посещающие зарубежные выставки металлообрабатывающего оборудования, являются свидетелями успеха такого технического решения, как совмещение на одном станке нескольких технологических операций и даже процессов, причем в различных сочетаниях. Кажется, уже не осталось в производстве операций, даже самых трудносочетаемых, которые не объединили бы в попытке повысить точность и производительность обработки путем снижения числа переустановов.

Эта идея, зародившаяся давно и реально воплощенная в 1992 году фирмой Emag, представившей на выставке METAV92 вертикально-токарный станок перевернутой компоновки, стала реальной материальной силой уже спустя несколько лет. Доказательством того служат свыше 5000 станков такой компоновки, проданных на различные заводы, — главным образом автомобильные и тракторные. На ее базе стала возможной и комбинация точения, преимущественно твердого, для труднообрабатываемых сталей и сплавов твердостью свыше 45HRC, с абразивной обработкой, также впервые в мире осуществленная в 1998 году той же фирмой Emag, но уже совместно с вошедшей в ее состав фирмой Reinecker на станке мод. VSC250DS (рис. 1).

Когда преимущества очевидны

С тех пор преимущества этой компоновки стали очевидны многим другим немецким, швейцарским и итальянским фирмам, выпускающим, как токарные, так и шлифовальные станки. Для токарных центров они заключаются в возможности использования сухого и твердого точения, а в некоторых случаях и шлифования за один установ деталей небольшого диаметра (до 400 мм, только у станка G 250 фирмы Index диаметр обработки достигает 590 мм), но достаточно большой длины. Таких деталей типа зубчатых колес, различных дисков немало встречается в автомобильной промышленности.
Кроме того, повышаются производительность обработки, поскольку припуск под шлифование после точения можно довести до нескольких сотых миллиметра (реально он достигает обычно нескольких десятых), и ее точность, которая, в конечном счете, определяется шлифованием. К настоящему времени такие комбинированные станки выпускают несколько фирм, преимущественно немецких, основной сферой деятельности которых является, как показано в таблице 1, производство не только токарных центров (Emag, Index, Weisser), но и шлифовальных станков (Junker, Buderus Schleifmaschinen, Schaudt Mikrosa BWF). Их стоимость колеблется в значительных пределах и определяется, прежде всего, компоновкой, конструктивным исполнением и комплектацией.

Выставка ЕМО 2003 показала, что интерес к комбинированным станкам для твердого точения и шлифования нарастает. Наряду с фирмами Emag, Index, Weisser, Buderus, Schaudt Mikrosa BWF, ранее экспонировавшими станки для комбинированного точения и шлифования, аналогичную продукцию продемонстрировали и другие производители станочного оборудования. Например, фирма Tacchella (Италия) показала опытный образец круглошлифовального станка Concept, оснащенного 8-позиционной револьверной головкой с неподвижными инструментами (рис. 2), а фирма Meccanodora (Италия) — серийный станок Futura для твердого точения и фрезерования, а также наружного и внутреннего шлифования деталей трансмиссий. Станок Stratos М, впервые показанный фирмой Schaudt Mikrosa BWF на выставке ЕМО 2001, был дополнительно оснащен 8-позиционной револьверной головкой.

Комбинированная обработка

У деталей, проходящих через токарно-шлифовальный центр, например валов электродвигателей, в большинстве случаев не требуется шлифования всех поверхностей — в основном лишь опорных или наиболее изнашиваемых. Для остальных вполне достаточно точения. В подобных случаях, когда жесткие размерные допуски и высокое качество поверхности необходимы лишь на отдельных участках детали, полностью оправдано использование токарных станков с возможностью шлифования, тем более что обработка на них происходит за один установ. Если же у заготовки имеется множество ступеней, большая часть которых подлежит шлифованию, то ее нужно обрабатывать на шлифовальном станке с возможностью точения.

Таким образом, на шлифовальном станке обработку ведут в том случае, если:

• заготовки выполнены из труднообрабатываемых материалов, не поддающихся или с трудом поддающихся точению;
• требуемые допуски превосходят достижимые при точении;
• требуемое качество поверхности настолько высоко, что его нельзя обеспечить при точении, в том числе твердом.

Токарный же станок используют для обработки, когда:

• сложная геометрия заготовки делает обработку лезвийным инструментом с точечной режущей кромкой (например, резцом) более эффективной, чем сравнительно широким шлифовальным кругом;
• объем снимаемого материала сравнительно велик и превышает возможности съема путем шлифования;
• необходима обработка прерывистых поверхностей.

Для многих деталей действуют требования, предъявляемые как в первом, так и во втором случаях, поэтому сочетание на одном станке шлифования с твердым точением увеличивает его гибкость и позволяет оптимизировать каждую операцию.

Конструктивные особенности станков

Анализ представленных в таблице 1 станков свидетельствует, что подавляющее их большинство имеет вертикальную компоновку, которая для сравнительно коротких деталей (с диаметром больше длины), обычно подвергаемых точению и шлифованию, оказалась эффективнее горизонтальной. Обработка достаточно длинных валов (от 600 мм у мод. HSC250DS фирмы Emag до 1400 мм у мод. G250 фирмы Index) остается исключением и осуществляется лишь у станков горизонтальной компоновки. Кроме того, большинство станков с целью повышения их эффективности оснащено конвейерами для подачи заготовок и удаления из рабочей зоны готовых деталей. Одним из средств увеличения жесткости станков, подвергаемых при комбинированной обработке повышенным нагрузкам, является применение (у станков фирм Emag, Schaudt BWF Mikrosa и некоторых других) полимербетонных станин, обладающих хорошими демпфирующими свойствами, а также (у станков фирмы Buderus) станин из натурального гранита.

Почти все станки в стандартном исполнении снабжены более чем одним шлифовальным шпинделем, с тем, чтобы иметь возможность осуществлять как наружную, так и внутреннюю обработку. При этом механизм правки встроен непосредственно в станок. Отметим, что почти все фирмы предлагают в качестве опций линейные двигатели, причем не только по продольной оси, по которой происходит максимальное перемещение, но и по поперечной. Это означает возможность дальнейшего повышения производительности таких станков.

Разумеется, фирмы, выпускающие токарные станки, например Emag и Index, и фирмы — производители шлифовальных станков, например Junker, при общей цели — обеспечение высокой гибкости, производительности и эффективности обработки при выборе подхода к конструкции своего оборудования, в котором твердое точение сочетается со шлифованием или нао­борот, — руководствуются различны­ми соображениями. Как правило, эту конструкцию делают такой, чтобы на станке кроме точения и шлифова­ния была возможность выполнения в случае необходимости и других опе­раций.
Так, станок мод. V300 фирмы Index перевернутой компоновки с вертикаль­ным шпинделем (по образцу фирмы Emag) рассчитан на обработку широко­го ассортимента заготовок любого ти­па (отливок, поковок и т. д.). Их загруз­ка и разгрузка производится автомати­чески. Благодаря модульной конструк­ции, станок, который оснащают боль­шим количеством комбинируемых в любом порядке инструментальных го­ловок и блоков (рис. 3), предназначен­ных для выполнения различных опера­ций точения, сверления и шлифования, может работать как в мелко-, так и в среднесерийном производстве. В процессе обработки шпиндель перемеща­ет заготовку, подводя ее к различным установленным на станине инструмен­тальным блокам, которые и осуществ­ляют заданные операции точения, сверления, наружного и внутреннего шлифования. Для выполнения комби­нированного твердого точения и шлифования на станине монтируется револьверная головка с неподвижными и вращающимися инструментами. В блоке наружного шлифования используют шлифовальные круги диаметром 400 мм и шириной 40 мм из традиционных и сверхтвердых материалов, например КНБ, вращающиеся с частотой до 6000 мин -1 от привода мощностью 7,5 кВт. Их правка осуществляется автоматически. В блок встроена электромагнитная система балансировки шлифовального круга. Внутреннее шлифование осуществляется кругами из таких же материалов, но установленными на оправках с конусом HSK32 для получения максимальной точности и жесткости шлифовального шпинделя. Высокочастотный шпиндель для их вращения имеет мощность от 2 до 15 кВт и рассчитан на частоту вращения в пределах 45000-100000 мин -1 . Дополнительные операции на этом станке могут быть выполнены посредством диодного лазера, встроенного в производственный процесс для выполнения на зажатой в патроне шпинделя заготовке закалки наружных поверхностей, а также торцов и отдельных участков на внутренних поверхностях. Дополнительной операцией является также раскатывание, выполняемое на станке мод. CNC 435 фирмы Buderus.
Многофункциональные станки — наиболее успешно развивающийся в настоящее время, причем во многих аспектах, тип оборудования для лезвийной обработки — не являются чем- то особенно новым для абразивной. С помощью шлифовальных кругов, встраиваемых, например, в магазины некоторых фрезерных обрабатывающих центров, давно уже выполняют получистовую и чистовую обработку сложных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов, например турбинных лопаток. Основные технологические преимущества таких центров — уменьшение количества необходимого оборудования и, соответственно, требуемых производственных площадей и числа операторов, возможность передачи готовых деталей непосредственно на сборку — сохраняются и для многофункциональных станков на базе шлифовальных. Однако у этого оборудования для комбинированной шлифовальной и токарной обработки существует ряд отличий и преимуществ. Следует отметить, в частности, существенное преобладание у него шлифовальных операций над токарными, фрезерными и сверлильными, обязательное охлаждение рабочей зоны, наличие при шлифовании в некоторых случаях механизма смены кругов. Как преимущество необходимо рассматривать и то, что при выполнении на шлифовальных станках токарных, фрезерных, резьбонарезных и других лезвийных операций достигается большая точность, чем при их выполнении на токарных и/или фрезерных, потому что в шлифовальных станках, превращаемых в многофункциональные, изначально заложена более высокая точность чем, например, в токарных, которым придают возможность шлифования. Такие станки выпускают швейцарская фирма Magerle и немецкая Junker.
Модульный станок MMS (рис. 4), впервые показанный фирмой Magerle на выставке ЕМО2003, имеет симметричную портальную конструкцию, которая вместе с шариковыми винтовыми передачами по осям координат обеспечивает его статическую и динамическую жесткость и термостабильность. Перемещения по трем осям координат (500x250x200 мм) посредством этих передач выполняет стол, что позволяет устанавливать на станке горизонтальные, вертикальные или наклонные шлифовальные головки и производить его ручную или автоматическую загрузку с четырех сторон. На выставке, в частности, был показан вариант станка с вертикальным мотор-шпинделем мощностью 30 кВт и встроенным устройством смены инструмента (пяти шлифовальных кругов диаметром 300 мм, шириной 60 мм и массой не более 20 кг или 20 кругов диаметром не более 130 мм), производимой за 3 секунды. Частота вращения кругов рекомендуется в пределах 1000-8000 мин -1 . В конусе HSK-A-100 шпинделя могут быть установлены также фрезы, сверла и другой лезвийный инструмент, что при комбинации с двухкоординатной делительной головкой и устройством смены спутников позволяет обрабатывать небольшие лопасти насосов, турбинные лопатки и другие сложные детали. Этому способствует и возможность подачи СОЖ через центр шпинделя под давлением 80 бар.
Опытный образец многофункционального станка Concept, который также впервые показала на этой выставке итальянская фирма Tacchella Macchine, представляет собой сочетание обычного круглошлифовального станка с восьмипозиционной револьверной головкой, в которой установлены неподвижные инструменты. Выполненные из КНБ два круга большого диаметра развернуты на станке относительно друг друга на 180 градусов и могут по очереди поворачиваться в рабочую зону. Станина станка выполнена в виде жесткой оребренной чугунной отливки. Перемещения по осям X и Z могут быть выполнены посредством линейных двигателей или шариковых винтовых передач. Для перемещения рабочих органов служат гидростатические направляющие. К числу недостатков этого станка можно отнести то, что у него не разделены между собой рабочие зоны точения и шлифования. В дальнейшем в револьверной головке будут, по-видимому, установлены и вращающиеся инструменты, что расширит технологические возможности станка, а число револьверных головок может быть увеличено до двух.
На станке Hardpoint серии 300 модульной конструкции фирмы Junker с наклонной станиной закаленные и незакаленные детали типа тел вращения диаметром 80 мм и такой же длины (рис. 5) кроме шлифования и хонингования кругами и головками из КНБ можно за один установ выполнять точение, сверление и развертывание, а также нарезать резьбу и удалять заусенцы. Станок реализован в четырех вариантах с числом шпинделей от двух до четырех, в которых одновременно можно обрабатывать до четырех деталей с передачей или без передачи из одного шпинделя в другой. Управление станком производится по шести осям координат от устройства ЧПУ Sinumerik 840D. Станок можно загружать вручную или автоматически.

Высокой производительности станка мод. CNC235 фирмы Buderus Scheiftechnik (рис. 6) добиваются путем установки на нем двух шпинделей, позволяющих выполнять наружное и внутреннее шлифование (специальными головками) и твердое точение (отдельными резцами или револьверной головкой) заготовок диаметром и длиной до 150 мм, а также ленточного конвейера.

Многофункциональные станки, предназначенные для твердого точения и шлифования термообработанных заготовок, пользуются достаточно высоким спросом у потребителей за рубежом и постепенно начинают проникать в Россию. Имеются сведения об установке одного такого станка (фирмы Buderus) на заводе «Волгобурмаш». Два станка мод. Stratos М было поставлено в 2004 году на ВАЗ. В то же время в Европе, США и Юго-Восточной Азии работают уже 60 таких станков. Причина столь резкой разницы заключается в недостаточном уровне развития большинства отраслей нашей промышленности и недостаточной эффективности такого сложного и дорогого оборудования в наших экономических условиях, а, следовательно, и минимального спроса на него. Поэтому в ближайшее время на российских заводах не следует ожидать появления большого количества станков для сухого точения и шлифования, разве что на отдельных предприятиях автомобильной промышленности и нескольких предприятиях, выпускающих оборудование для нефтегазовой промышленности.

Владимир Потапов
Журнал «Оборудование: рынок, предложение, цены», № 07, июль 2004 г.

Токарные станки используются для обработки деталей цилиндрической формы. Они включают в себя множество разновидностей, которые отличаются по размеру и наличию дополнительных функций. Такие промышленные модели как, очень распространены и широко используются в современной промышленности. Чтобы устройство нормально функционировало, требуется знать все особенности его деталей.

Станина токарного станка служит для закрепления практически всех механизмов и узлов, которые применяются на данном оборудовании. Зачастую ее отливают из чугуна, чтобы получить массивную и прочную конструкцию, которая смогла прослужить длительный срок. Это связано с тем, что она будет подвергаться большим нагрузкам. Не стоит также забывать об устойчивости, так как массивные большие модели используют огромную энергию во время работы и основание должно хорошо сопротивляться нагрузкам.

Станина и направляющие станка крепятся при помощи болтов к тумбам или парным ножкам. Если устройство короткое, то применяется две стойки. Чем оно длиннее, тем больше стоек может потребоваться. Большинство тумб имеет дверцы, что позволяет их использовать в качестве ящиков. К направляющим следует очень внимательно относиться и оберегать их возможности повреждения. Не желательно оставлять на них инструменты, заготовки и прочие изделия. если все же приходится располагать на них металлические предметы, то перед этим следует положить деревянную подкладку. Для лучшего ухода, перед каждым применением станка, станину требуется протирать и смазывать. Когда работа завершена, следует удалять с нее стружку, грязь и прочие лишние предметы.

Особенности конструкции станины металлорежущих станков могут отличаться в зависимости о конкретной модели, так как они разрабатываются для удобного и безопасного размещения всех узлов оборудования. Но основные положения во многих случаях остаются одинаковыми, так что на примере популярных моделей можно рассмотреть основы.

фото:устройство чугунной станины

1. Продольное ребро;
2. Продольное ребро;
3. Поперечное ребро, служащее для связи продольных ребер;
4. Призматические направляющие продольных ребер;
5. Плоские направляющие, которые служат для установки задней и передней бабки, а также для передвижения по ним суппорта;

Стоит отметить, что у направляющих станины поперечное сечение может иметь различные формы. Обязательным правилом является соблюдение параллельного расположения, так что все должно быть равноудаленным от оси центров. Это требует точной фрезеровки или строгания. После этого осуществляется операция по шлифовке и шабрению. Все это обеспечивает точную обработку изделий, а также ликвидацию проблем с передвижением суппорта и возникновением толчков.

• Станина токарного станка по металлу, которая представлена на рисунке «а» под номерами 1 и 2, имеет трапецеидальное сечение направляющих. В данном случае основной упор сделан на большую опорную поверхность. Они обладают большой износостойкостью, что позволяет долго оставлять свою точность. В то же время, для перемещения по ним суппорта нужно прилагать множество усилий, особенно, если он перекосился.
• На рисунке «б» представлена станина с плоским прямоугольным сечением направляющих. В отличие от предыдущего, они имеют уже по два ребра жесткости, а не одному, что делает их крепче.
• Рисунок «в» демонстрирует станину с направляющими треугольного сечения. С учетом того, что здесь используется достаточно малая опорная поверхность, с большим весом работать получается сложно, так что данный вид используется преимущественно для малых станков.
• На рисунке «г» показана станина с треугольным сечением и опорной плоскостью. В данном случае она также применяется для станков мелких размеров.

Если станина предназначается для тяжелого станка, то она имеет не только большое сечение, но и большее сопротивление на изгиб. Одними из наиболее распространенных является такой вид, как представлен на рисунке «г». Здесь каретка суппорта делает упор на призму №3 спереди, а сзади упирается на плоскость №6. Чтобы не произошло опрокидывание, ее удерживает плоскость №7. При задаче направления основную роль играет призма №3, тем более, что она воспринимает на себя большую часть давления, осуществляемого резцом.

Если на станине возле передней бабки имеется выемка, то она служит для тог, чтобы обрабатывать изделия большого диаметра. Если же происходит обработка изделия, радиус которых меньше высоты центров, то выемку перекрывают специальным мостиком.

Ремонт станины токарного станка

Шабрение станины токарного станка является технологическим процессом во время которого станина выверяется для закрепления коробки подач при помощи рамного уровня. Благодаря этому можно будет в дальнейшем легко установить перпендикулярность поверхности крепления суппорта и фартука к коробке подач.

1. Первым делом станина устанавливается на жесткий фундамент и проверить продольное направление по уровню вдоль поверхности, а поперечное направление по рамному уровню. Допустимые отклонения составляют не более 0,02 мм на 1 метр длины изделия.
2. Шабрят верхние поверхности направляющей, сначала с одной стороны, используя поверочную линейку на краску. Во время этого процесса желательно периодически проверять извернутость направляющих.
3. Затем шабрят поверхность второй направляющей. Максимальный допуск отклонений здесь остается таким же 0,02 мм на 1 метр длины изделия.

Шлифовка станины токарного станка

Шлифовка станины токарного станка состоит из следующих процедур:

1. Необходимо провести зачистку и запиливание задиров и забоин имеющихся на поверхности;
2. Станина устанавливается на столе продольно-строгального станка и надежно закрепляются там;
3. Далее идет проверка извернутости направляющих, которая производится уложенного на мостике задней бабки уровня;
4. Во время установки станины получается небольшой прогиб изделия, который следует исправить путем максимально плотного соприкосновения со столом;
5. Повторно проверяется извернутость направляющих, чтобы результаты совпадали с тем, что было до закрепления;
6. Только после этого приступают к шлифовке всех контактных поверхностей изделия. Процедура проводится при помощи торца круга чашечной формы. его зернистость должна быть К3 46 или КЧ 46, а твердость соответствовать СМ1К.

Полирование на токарном станке с целью получения высокой чистоты по­верхности (V9-V11) осуществляют абразивной шкуркой, представляющей собой полотно с наклеенным на него слоем абразивных зерен. В зависимо­сти от размера зерен различают шкур­ки грубые (№ 6, 5, 4), средние (№ 3, 2), мелкие (№ 1,0) и отделочные (№ 00,000).

Полирование на токарном станке вы­полняют при помощи жимков - двух шарнирно связанных деревянных ко­лодок, между которыми вкладывают абразивную шкурку (рис. 232). То­карь удерживает жимки за ручки ле­вой рукой, создавая необходимый при­жим шкурки к заготовке (детали), а правой рукой поддерживает шарнир и осуществляет продольную подачу. Можно закреплять шкурку в резцедер­жателе при помощи деревянной колод­ки с обхватом заготовки (детали) шкуркой (рис. 233,а), или с прижимом шкурки к заготовке (рис. 233,6). Не до­пускается прижим шкурки к заготовке (детали) вручную.

При внутреннем полировании шкурку наматывают на деревянную оправку, закрепив конец шкурки в прорези оп­равки. Не допускается полиро­вание отверстия с прижи­мом шкурки рукой или паль­це м.

Окружная скорость при полировании шкуркой достигается 60-70 м/мин. В процессе полирования, для предо­хранения патрона от попадания в не­го абразивной пыли, закрывают от­верстие в патроне заглушкой из пенопласта. Направляющие станины прикрывают брезентовой тканью.

Современные производители станочного оборудования предлагают различные образцы агрегатов, которые находят свое применение в различных отраслях промышленности и производства. Изготовление мебели - сложный процесс, в котором без специальных устройств не обойтись. …

По закону сохранения энергии энергия, затраченная на процесс резания, не может исчезнуть: она превращается в другой вид -в тепловую энергию. В зоне резания возникает теплота ре­зания. В процессе резания больше …

Особенностью современного техниче­ского прогресса является автоматиза­ция на базе достижений электронной техники, гидравлики и пневматики. Главными направлениями автоматиза­ции являются применение следящих (копировальных) устройств, автомати­зация управления станками и контроля деталей. Автоматическое управление …