ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
ОБРАБОТКА КОНУСОВ И ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
I. ОБРАБОТКА КОНУСОВ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНУСАХ
Названия и обозначения элементов конусов
Большим называется диаметр большего основания конуса (фиг. 168). Больших диаметр конуса обозначается буквой D. Меньшим называется диаметр конуса со стороны его меньшего основания. Меньший диаметр конуса обозначается буквой d.
Длиной конуса называется расстояние между его основаниями, измеренное параллельно его оси. Длина конуса обозначается буквой L.
Длина детали, часть которой есть конус, обозначается буквой L.
Углом при вершине конуса называется угол между двумя образующими конуса в осевом сечении. Угол при вершине конуса обозначается 2а.
Углом уклона конуса называется половина угла при вершине. Угол уклона конуса обозначается буквой а.
Конусностью (R) называется отношение разности диаметров двух поперечных сечений к расстоянию между ними.
Уклоном конуса (i) называется половила конусности.
На чертежах конических деталей не всегда бывают проставлены размеры, которые необходимы при обработке конуса способом наиболее удобным в данном случае. Определение неуказанных размеров по данным можно производить, пользуясь ниже приводимыми формулами:
Если известно, что угол уклона конуса меньше 8 10°, то значение
величины этого угла может быть определено без тригонометрических таблиц с точностью, достаточной для многих случаев практики, по формуле
Если размерами, характеризующими конус на торцовой поверхности детали (фиг. 169), являются диаметр его основания и высота, то угол уклона этого конуса может быть найден по формуле
2. РАЗМЕРЫ НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБИТЕЛЬНЫХ КОНУСОВ
В нижеприводимых таблицах указаны размеры конусов, принятых в нашем машиностроении.
Конусы для инструментов
Наружные конусы с лапкой в мм (по ГОСТ 2847—45)
Наружные конусы без лапки в мм (по ГОСТ 2847—45)
Внутренние конусы (гнезда) в мм (по ГОСТ 2847—45)
Втулки переходные короткие в мм (по ОСТ 447)
Втулки переходные длинные в мм (по ОСТ 446)
Оправки с укороченным конусом Морзе для сверлильных патронов в мм (по ГОСТ 2682—44)
Конусы инструментов с конусностью 1 : 10 и 1 : 7
(по ГОСТ 7343—55)
Форма и размеры (в мм) конусов с конусностью 1 : 10 и 1:7
Форма и размеры (в мм) концов конусов с конусностью 1:10 и 1:7
3. СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ КОНУСОВ
Обработка конуса может производиться резцом, главная режущая кромка которого установлена под требуемым углом по отношению к оси конуса при продольной или поперечной подаче. Этот способ применим, если длина образующей конуса не превышает 10 - 15 мм, обрабатываемая деталь — жесткая, обрабатываемый конус расположен близко к концу детали, угол уклона — большой и если к точности угла уклона конуса и чистоте его поверхности, а также к прямолинейности его образующей не предъявляется высоких требований.
Обтачивание конусов при повернутых верхних салазках суппорта применяется при обработке конусов небольшой длины при любом угле уклона конуса. Недостаток этого способа — необходимость применения в большинстве случаев ручной подачи резца.
Если обработка конусов, осуществляемая поворотом верхнего суппорта, производится на данном станке часто, следует применять устройство, автоматизирующее подачу верхних салазок суппорта (см. фиг. 72).
В таких случаях целесообразно также применение конусной линейки, используемой при поперечной автоматической подаче (фиг. 170). На продольных салазках 1 суппорта закреплена плита 2. На этой плите расположена поворотная плитка 3 с пазом А. По пазу А перемещается ролик, вращающийся на оси, закрепленной в кронштейне 4, прикрепленном, в свою очередь, к верхним салазкам суппорта.
Винт этих салазок должен быть снят. Установив плитку 3 под требуемым углом к оси станка, можно производить обработку конической поверхности детали при поперечной автоматической подаче.
Обработка конусов при смещенной задней бабке применяется при небольших углах уклона, во избежание чрезмерного неправильного износа центровых отверстий. Учитывая неизбежность износа центровых отверстий даже при небольших углах уклона конуса, обработку детали с конической частью производят в два приема. Сначала обрабатываются начерно все поверхности детали, в том числе и конические. Затем производится подправка неправильно сработанных центровых отверстий. После этого производится чистовое обтачивание детали, причем ее конические поверхности обрабатываются в последнюю очередь.
Закрепление детали, коническая часть которой обрабатывается при смещенной задней бабке, должно производиться только в центрах (не в патроне с поддержкой задним центром). Следует учитывать, что в этом случае ведущий конец хомутика при вращении детали непрерывно перемещается по поводку патрона от передней бабки к задней и обратно. Чтобы такое перемещение могло происходить свободно, поводок хомутика должен быть цилиндрическим (не коническим). Кроме того, длина поводка должна быть такой, чтобы при крайнем левом положении он не упирался в торцовую плоскость патрона.
Обработка конусов при помощи конусной линейки ограничивается наибольшим возможным углом ее поворота. Этим способом можно обработать детали с большей конусностью, чем при смещении задней бабки. Можно зажимать деталь в патроне. Задний центр станка при этом остается в нормальном положении. Для устранения влияния люфтов между конусной линейкой и охватывающим ее ползунком на точность конической поверхности следует продольную подачу включать несколько раньше, чем резец окажется против начала конуса.
Независимо от способа обработки конуса используемый при этом резец следует устанавливать точно на высоте центров станка. При другой установке резца обрабатываемая поверхность будет не конусом, а сложной поверхностью вращения с криволинейной образующей.
Обработка внутренних конусов производится установленным резцом, при повернутых верхних салазках суппорта или при помощи конусной линейки. Все сделанные выше замечания об обработке этими способами наружных конусов относятся и к данному случаю.
Если производится растачивание конического отверстия в сплошном материале, то отверстие предварительно просверливается. Диаметр сверла должен быть на 2-3 мм меньше меньшего диаметра конуса. При большом угле уклона конуса перед растачиванием отверстия на конус оно рассверливается или растачивается уступами.
Обработка конических отверстий небольших размеров может производиться одной или несколькими развертками, составляющими комплект.
4. НАСТРОЙКА СТАНКА ПРИ ОБРАБОТКЕ КОНУСОВ
Во всех нижеприводимых формулах, используемых при настройке станка для обработки конусов, приняты следующие обозначения:
Sб — величина сдвига задней бабки в мм;
Sл — величина смещения конусной линейки с миллиметровой установочной шкалой в мм;
А — расстояние от оси вращения линейки до ее установочной шкалы в мм;
D — больший диаметр конуса в мм;
d — меньший диаметр конуса в мм;
l — длина конуса в мм;
L — длина детали, часть которой есть конус, в мм;
а — угол уклона конуса в град. R - конусность.
Определение угла поворота верхних салазок
Угол поворота верхних салазок суппорта, установленных для обработки конуса, должен быть равен углу уклона этого конуса а, указанному на чертеже детали или определенному по одной из формул (23) или (24).
Определение величины сдвига задней бабки
Определение величины сдвига задней бабки производится в зависимости от размеров конуса по одной из следующих формул:
Определение угла поворота конусной линейки
Если линейка имеет градусную установочную шкалу, то угол поворота ее должен быть равен углу уклона конуса, указанному на чертеже детали или определенному по одной из формул (23) или (24).
Если линейка имеет миллиметровую установочную шкалу, то величина сдвига линейки определяется в зависимости от размеров конуса по одной из следующих формул:
Вспомогательные таблицы для настройки станка при обработке конусов
Ниже приводятся таблицы, ускоряющие определение величин, необходимых для настройки станка при обработке конусов.
Указанные в этих таблицах приближенные значения углов уклона конусов могут быть использованы во время предварительной настройки станка для обработки конусов при повернутых верхних салазках суппорта пли при помощи конусной линейки. Отсчет угла поворота производится по соответствующей шкале суппорта или линейки. Цена деления таких шкал обычно 1°, так что отсчет угла поворота на угол меньше 1° производится на глаз.
Окончательная установка верхнего суппорта или конусной линейки производится опытным путем.
Углы уклона конусов с нормальной конусностью
Углы уклона инструментальных конусов
Углы уклона конусов, встречающихся при ремонтных работах
Установка верхних салазок суппорта или конусной линейки по данной конусности на 100 мм длины
II. ОБРАБОТКА ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
1. ОБРАБОТКА ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ФАСОННЫМИ РЕЗЦАМИ
Фасонные поверхности небольших размеров могут быть обработаны обыкновенным (фиг. 171, а), призматическим (фиг. 171, б) или дисковым (фиг. 171, в) резцом.
Передний угол фасонных резцов в большинстве случаев делается равным 0°. При этом условии упрощается изготовление резца; кроме того, такой резец не затягивается в деталь, и поверхность последней получается гладкой, не дробленой.
Ширина фасонных резцов в большинстве случаев не превышает 30 мм, хотя иногда применяются плоские фасонные резцы значительно большей ширины (до 150 мм). Державки для фасонных резцов, в особенности широких, часто делаются пружинными.
Профиль обыкновенного резца изменяется после нескольких (а иногда и одной) заточек, вследствие чего такие резцы применяются преимущественно при обработке деталей, изготовляемых небольшими партиями. Призматический резец при заточках сохраняет свой профиль; недостаток такого резца — сложность его изготовления, которое иногда требует применения вспомогательных инструментов.
Дисковый фасонный резец (фиг. 171, в) имеет необходимый задний угол а лишь в том случае, если при установке передней поверхности резца на высоте центровой линии станка центр резца располагается выше этой линии на величину h. Величина h определяется по формуле
Величина понижения передней поверхности дискового резца относительно его центра в мм
При указанном понижении передней поверхности резца профиль его в диаметральной плоскости АА отличается от профиля в плоскости ВВ передней поверхности и определяется расчетом или построением. Последний способ можно применять лишь в случае, если резец предназначается для обработки фасонной поверхности с неточными размерами.
Указанное построение производится острой чертилкой на листе из мягкого металла (цинк, латунь). Построенный таким образом профиль используется при изготовлении шаблона, посредством которого производится проверка профиля резца при его изготовлении на токарном станке.
При более высоких требованиях к точности формы и размеров обрабатываемой детали, определение профиля фасонного резца производится расчетом. Методы этих расчетов рассматриваются в специальной литературе, например:
1. ЧетвериковС. С., Металлорежущие инструменты, Машгиз, 1953.
2. А л е к с е е в Г. А., А р ш и н о в В. А., С м о л ь н и к о в Е. А., Расчет и конструирование режущего инструмента, Машгиз, 1950.
Ниже приводятся данные для выбора подачи и скорости резания при обработке фасонных поверхностей фасонными быстрорежущими резцами. Подачи, указанные в нижеприводимой таблице — автоматические. Ручные подачи должны быть несколько меньше табличных.
Режимы резания при обработке конструкционной углеродистой стали qвр = 75 кгс/мм2 фасонными резцами из быстрорежущей стали
Подачи при обработке фасонными резцами в мм/об
Скорости резания при обработке фасонными резцами в м/мин
2. ОБРАБОТКА ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ПОМОЩИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Обработка фасонных поверхностей вращения
Обработка фасонных поверхностей большой длины может производиться при помощи гидрокопировального суппорта. Во многих случаях, однако, вполне качественные результаты могут быть достигнуты при использовании различных механических копировальных устройств.
Достоинства этих устройств:
1) простота конструкции;
2) возможность получения высокой степени точности обработки;
3) надежность действия;
4) невысокая стоимость изготовления и установки на станках; низкие эксплуатационные расходы.
Недостатки механических копиров:
1) необходимость большой жесткости копировальных устройств;
2) изменение величины автоматической подачи, что отражается на чистоте обработанной поверхности;
3) невозможность обработки деталей с большим углом подъема кривых, образующих профиль фасонной поверхности.
Несколько примеров конструкций механических копировальных устройств приведены ниже.
Копир для обработки фасонных поверхностей с продольной автоматической подачей показан на фиг. 173. К задней стенке станины станка при
креплен угольник, на горизонтальной полке которого расположена плита /. Две направляющих планки 3 и 4, прикрепленные к плите 1, образуют фасонную канавку Д, соответствующую очертанию обрабатываемой детали 5. Между криволинейными поверхностями планок 3 и 4 перемещается цилиндрический ролик, вращающийся на оси, которая закреплена в кронштейне 2. Кронштейн прикреплен к торцу поперечного суппорта, винт которого выключен. При продольной автоматической подаче резец получает дополнительные перемещения от копира в направлении поперечной подачи, что и обеспечивает получение требуемой формы обрабатываемой детали.
Копир этот непригоден для обработки точных фасонных деталей вследствие наличия неизбежных зазоров между роликом и направляющими планками. Диаметры детали в разных ее сечениях получаются то меньше, то больше требуемых (на двойную величину зазора).
Устройство, показанное на фиг. 174, не имеет этого недостатка. Копир 8 располагается впереди поперечного суппорта и своей прямолинейной кромкой опирается на неподвижный цилиндрический стерженек 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 поперечные перемещения, обеспечивающие получение требуемой формы и размеров обрабатываемой фасонной поверхности.
Наличие тяги 5, связанной шарнирно с копиром и проходящей через кронштейн 3, прикрепленный к станине станка, дает возможность регулировать (посредством гаек 2 и 4) положение копира в осевом направлении.
Простая конструкция копира для обработки фасонных поверхностей с поперечной автоматической подачей представлена на фиг. 175. В отверстии корпуса 3, закрепленного в резцовой головке станка, перемещается скалка 2, направляемая шпонкой 8. В левом конце скалки закрепляется резец 1, а в правом ее конце расположен ролик 5. Под действием пружины 4, ролик опирается на копир 6, закрепленный в держателе 7. Своим коническим хвостовиком держатель 7 устанавливается в пиноли задней бабки. При включенной автоматической поперечной подаче резец получает (от копира) дополнительное перемещение в продольном направлении, обеспечивающее образование заданной фасонной поверхности.
Второй вариант поперечного копира нетрудно себе представить, если прямой паз (фиг. 170) в плитке 3 заменить фасонным, соответствующим профилю обрабатываемой поверхности.
Обработка сферических поверхностей
Приспособление для обработки сферических поверхностей небольших диаметров показано на фиг. 176. Корпус 3 своим выступом А закрепляется в резцовой головке суппорта. На оси В поворотного резцедержателя 2 закреплено червячное зубчатое колесо 4, сцепленное с червяком 5. При вращении рукоятки, закрепленной на валике червяка (не показана на фиг. 176), вершина резца перемещается по окружности, что и требуется для получения сферической поверхности детали 1. Изменение диаметра обрабатываемой поверхности достигается соответствующей установкой резца.
Для обработки деталей, подобных показанной на фиг. 177, б используется приспособление, изображенное на фиг. 177, а. Корпус 11 этого приспособления закрепляется на продольных салазках 5 суппорта. По направляющим плиты 4 при вращении рукоятки 9 перемещаются салазки 1с резцедержателем 2. Такие перемещения плиты обеспечивают возможность установки резца 3 соответственно радиусу обрабатываемой поверхности детали.
На оси 10 плиты 4 закреплено зубчатое колесо 8, находящееся в зацеплении с зубчатой рейкой 7, прикрепленной к боковой стенке поперечного суппорта 6. При перемещении этого суппорта с помощью ручной или автоматической подачи будет перемещаться и рейка 7. Зубчатое колесо 8 будет при этом поворачиваться, перемещая по окружности вершину резца 3.
ЛИТЕРАТУРА ПО ОБРАБОТКЕ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ПОМОЩИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Описания копировальных приспособлений для обработки фасонных поверхностей, сферических поверхностей и т. д. приводятся в ряде книг, из которых могут быть отмечены следующие.
1. Болотин X. Л., Костромин Ф. П., Основы конструирования приспособлений, Машгиз, 1951.
2. Оглоблин А. Н., Технология токарного дела, Машгиз, 1951.
3. С и в а й А. В., Обработка фасонных поверхностей на металлорежущих станках, Машгиз, 1948.
©МАШГИЗ
