Токарная обработка миниатюрных изделий
Особенности токарной обработки миниатюрных изделий.
В зависимости от характера производства изготовление миниатюрных изделий производится на токарных токарных и настольных станках автоматах. При единичном мелкосерийном и частично серийном производстве используют настольные токарные станки обычной и повышенной точности. При серийном, крупносерийном и массовом производстве используют автоматы продольного, продольно-фасонного точения, фасонно-отрезные и револьверные.
Изюминкой токарной обработки миниатюрных изделий есть необходимость обеспечения высокой точности изделий ввиду того, что как правило она окончательна операцией. Это требование обусловливается тем, что миниатюрные изделия (валики, оси, трибы и т. д.) трудятся в прецизионных парах и от качества их изготовления зависят технические и эксплуатационные характеристики всего изделия.
В большинстве случаев изделия диаметром 0,1 мм и менее не подвергают последующей размерной обработке, а создаёт термообработку, очистку и промывку. При токарной обработке миниатюрных изделий нужно снабжать получение высокой концентричности конструктивных элементов изделия, поскольку неконцентричность нельзя устранить последующими видами обработки. Неконцентричность для заготовок и изделий инструмента диаметром 0,1 — 0,3 мм не должна быть более 0,02 мм.
Ввиду малых сечений изделий при их токарной обработке происходит изгиб. В случае если изгибающие упрочнения громадны, то вероятно появление остаточных изгибных деформаций, каковые кроме этого не устраняются последующей обработкой. Для исключения недопустимых размеров изгиба точение при токарной обработке создают при одновременном перемещении резца как перпендикулярно оси заготовки, так и параллельно ей.
Во многих случаях для уменьшения изгиба предусматриваются упоры и люнеты. При назначении режимов обработки (глубины t, подачи S, скорости резания У) изделий, не обращая внимания на необходимость получения большой производительности, направляться учитывать возможность деформации их ввиду малого поперечного сечения.
При обработке узких изделий для уменьшения силового действия резца не назначают громадную глубину резания, а увеличивают число проходов, не смотря на то, что это и ведет к понижению производительности. Припуск на последующие проходы принимают равным 0,04—0,1 мм.
Изюминкой токарной обработки миниатюрных изделий есть кроме этого малая скорость резания. Она зависит от диаметра d заготовки. Для повышения скорости резания в большинстве случаев увеличивают обороты заготовки.
Но при чрезмерном повышении скорости вращения появляются вибрации, биения, что ведет к ухудшению обрабатываемой поверхности.
Обработка на настольных токарных станках. На настольных токарных станках создают точение цилиндрических, конических, фасонных поверхностей, отрезку, торцовое точение, сверление, развертывание отверстий, нарезание внутренней и наружной резьбы, накатывание наружных поверхностей и т. д. Обработку ведут с применением малоразмерных резцов из быстрорежущих сталей, резцов с твердосплавными и минералокерамическими пластинками, резцов с напаянными и механически прикрепленными бриллиантами, круглыми резцами.
Малоразмерные резцы для обработки фасок, проточки канавок, обработки радиусов, галтелей в большинстве случаев изготавливают всецело из быстрорежущих сталей либо напаивают режущую часть, сделанную из этих сталей, на металлическую державку.
Для нарезания точной резьбы (к примеру, на малоразмерных метчиках) используют призматические резцы. При установке резца нужно добиться для того чтобы положения, дабы передняя поверхность его была на уровне центров станка. Регулирование положения резца реализовывают за счет перестановки резца в державке, и при помощи полукруглой подкладки под державкой.
Настольные токарные станки. Отечественная станкостроительная индустрия производит широкую номенклатуру малогабаритных токарных станков разной точности.
Для обтачивания, растачивания, сверления и торцевания миниатюрных подробностей применяют настольный токарный станок повышенной точности 1600. Шпиндель станка при двухступенчатой ременной передаче имеет шесть скоростей от 600 до 6000 об/мин. Минимальный диаметр прутка, обрабатываемого в цанге, — 0,2 мм.
При применении приспособлений на станке возможно создавать фрезерование, внутреннее шлифование и наружное, и обработку в невращающихся центрах. Модификацией разглядываемого станка есть настольный токарный станок очень высокой точности 1600 В.
Для токарной обработки прецизионных изделий помогает настольный токарный станок очень высокой точности 16Т02А. Обработку подробностей создают в центрах либо планшайбе.
Рис. 1. Узлы крепления заготовок токарных станков
На рис. 1, а, б продемонстрированы финиш шпинделя и пиноли станка. Технологические возможности станка возможно существенно увеличить за счет применения последовательности дополнительных приспособлений: трех-, четырехкуЛачкового и магнитного патронов, делительных устройств, неподвижного люнета, быстросменного резцедержателя, оптического центроискателя. В качестве опор шпинделя в станке применены подшипники скольжения, снабжающие повышенную точность обработки изделий.
Обработку ведут при частотах вращения шпинделя от 320 до 3200 об/мин. Станок при применении в качестве заготовок калиброванных прутков снабжает получение конусности изделия (на длине 60 мм) не более 0,002 мм и овальности не более 0,0016 мм.
Для изготовления и точных работ прецизионных подробностей вращения помогает настольный токарный станок Т-28. Высота центров станка 65 мм. Громаднейшее перемещение суппорта — 55 мм. Обработку на настольных токарных станках создают в патронах, цангах. Последние изготавливают для разных диаметров заготовок и поставляют в наборе со станком. В тех случаях, в то время, когда нет цанги под размер заготовки, ее зажимают и обрабатывают в разрезной трубке, которую крепят в патроне.
Винтом стягивают трубку и зажимают заготовку.
Для обработки миниатюрных изделий за границей производят широкую номенклатуру точных токарных станков. Так, одна из компаний изготавливает токарные станки с высотой центров 70, 102, 135 и 160 мм. Базисные подробности этих станков имеют твёрдую контрукцию. Привод подач и резьб реализовывают при помощи металлического закаленного и всецело защищенного ходового винта. Изменение частоты вращения шпинделя бесступенчатое при помощи вариатора. На станках предусмотрена регулировка задней бабки по высоте.
Суппорт в продольном направлении перемещается посредством маховика, вращающегося от шариковой гайки. Направляющие станин, отлитые из серого чугуна, закалены до твердости HRC 52. Точность обработки изделий образовывает 0,001—0,002 мм.
Рис. 2. Узлы крепления заготовок токарных автоматов
Обработка на токарных автоматах. В других отраслях и приборостроении более половины миниатюрных цилиндрических изделий диаметром до 1 мм изготавливают на токарно-револьверных автоматах: одношпиндельных продольно-фасонного точения и фасонно-отрезных.
На токарно-револьверных автоматах возможно делать разные операции по обработке миниатюрных изделий: обтачивание, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание резьбы плашками, метчиками, резцами, гребенками, подрезание торцов, прорезание канавок, отрезание, накатывание рифлений и т. д.
На токарно-револьверных автоматах производится обработка миниатюрных изделий низкой точности (3—4-го класса). В большинстве случаев их применяют чтобы получить заготовки для более правильной токарной обработки. В качестве заготовок используют пруток, что зажимают в цанговом зажиме и подают без останова станка при помощи механизма подачи. Его вставляют в шпиндель станка.
При необходимости обработку ведут в центрах.
Режущий инструмент устанавливают в приспособлениях и державках в шестигнездовой револьверной головке (для обработки с продольной подачей) и на трех поперечных суппортах — переднем, заднем и верхнем. Обширно используют комбинированные державки для двух-трех инструментов, к примеру для сверления и обтачивания, и другие устройства, снижающие затраты времени на обработку. Но токарно-револьверные автоматы, ввиду невысокой точности и малой жёсткости имеют ограниченное использование при производстве миниатюрных изделий.
Обработка на автоматах продольного точения. Громаднейшее распространение при производстве миниатюрных изделий взяли автоматы продольно-фасонного точения. На них возможно делать продольное и поперечное обтачивание цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, отрезку, подрезание торцев, сверление, зенкерование отверстий, точение фасок, нарезание внутренней и наружной резьбы с применением плашек, метчиков, резцов, прорезание канавок, другие операции и накатывание рифлений.
Автоматы продольно-фасонного точения снабжают получение изделий высокой точности (2-го а также 1-го класса). Продольная подача в автоматах осуществляется за счет подачи прутка, а поперечная — резцами. Пруток выступает из зажимной цанги на величину, достаточную для его обработки.
При обработке изделий диаметром менее 0,5 мм, имеющих малую жесткость, нужно, дабы расстояние от резца до втулки люнетной стойки было минимальным.
Автоматы имеют четыре-пять поперечных суппортов, в которых крепятся резцы. На автоматах используют резцы как из быстрорежущих сталей, так и твердосплавные. Резцы приобретают перемещение через совокупность рычагов от сменных кулачков. Перемещение их происходит в радиальном направлении и в плоскости, перпендикулярной к оси обрабатываемого прутка. характер и Закон перемещения резцов определяется профилем кулачка.
В случае если резец неподвижный и обеспечивается подача прутка, то производится обработка цилиндрической поверхности. В случае если в один момент обеспечивается продольная поперечное движение и подача прутка, то получается коническая поверхность. При подборе соответствующей комбинации законов и подачи перемещения резца возможно взять фасонную поверхность.
Кроме этого миниатюрные изделия, имеющие фасонную поверхность, возможно взять, применяя фасонные резцы.
Для получения канавок производится поперечная подача резца. На автоматах осуществляется кроме этого отрезание изделия и обработка фасок от прутка.
Автоматы продольно-фасонного точения имеют 12—18 скоростей шпинделя, изменяющихся в пределах от 1400 до 10 000 об/мин, что снабжает получение скоростей обработки в пределах от 20 до 60 м/мин при обработке изделий из углеродистых и легированных сталей и от 40 до 100 м/мин при обработке латунных изделий. При точении на автоматах величину подачи выбирают в зависимости от качества поверхности изделий. Глубину резания при точении изделий диаметром менее 1 мм берут маленькой, дабы не позвать их чрезмерных деформаций.
Довольно малые скорости резания обусловлены малыми диаметрами изделий, и возникновением повышенных динамических вибраций и нагрузок, приводящих к ухудшению обрабатываемой поверхности.
Вопросы точности обработки.
Как установлено, главным геометрическим причиной профиля кулачка, вызывающим дополнительные динамические нагрузки в быстроходных кулачковых механизмах подач автоматов, есть кривизна погрешности, характеризующая интенсивность нарастания погрешности. Исходя из этого для уменьшения улучшения качества и динамического влияния обрабатывав-мых на автоматах изделий нужно получать большой плавности рабочего профиля кулачка. Вследствие этого при изготовлении новых либо изучении кулачков, проработавших некое время, кроме определения размеров предельных отклонений нужно показывать интенсивность и интервал нарастания погрешности.
В большинстве случаев не рекомендуется использовать кулачки в быстроходных механизмах подачи токарных автоматов, погрешности профиля которых приводят к дополнительному ускорению более чем половины большого расчетного значения ускорения. Это положение нужно учитывать при расчете наладок автоматов. В наладку автомата входит разработка структуры технологического процесса обработки, включающего последовательность исполнения операций, выбор режимов точения (частоты вращения шпинделя, величины подачи), выбор режущих инструментов, расчет их холостых ходов и рабочих, определение холостых ходов и длин рабочих заготовки по переходам, оптимальных законов и высоты подъёма перемещения ведомых звеньев кулачковых механизмов.
Главным этапом наладки есть изготовление и проектирование кулачков. Для построения профилей кулачков определяют холостых ходов и величины рабочих шпиндельной инструментов и бабки, выбирают скорости подачи и резания. В большинстве случаев кулачок профилируют так, дабы за один оборот кулачкового вала был совершен полный цикл холостых ходов и рабочих и закончена обработка подробности.
Для обеспечения плавной безударной работы кулачковых механизмов автоматов кулачки профилируют в соответствии с законами перемещения, снабжающими плавное изменение ускорения.
Автоматы продольного точения. Отечественной индустрией серийно выпускаются токарные автоматы продольного точения и фасонно-отрезные для изготовления миниатюрных изделий. Токарный одношпиндельный автомат продольного точения повышенной точности 1Р103 рекомендован для точения изделий из холоднотянутого калиброванного прутка диаметром до 4 мм.
Большая протяженность изделий не более 20 мм. Автомат снабжает сверление отверстий, причем мельчайший диаметр сверления образовывает 0,4 мм; нарезание резьбы на изделиях из цветных металлов и стали. Мельчайший диаметр нарезаемой резьбы образовывает М 0,4.
Станок имеет четыре суппорта, симметрично расположенных довольно обрабатываемого изделия.
Рис. 3. узлы крепления и Расположение суппортов заготовок токарного автомата
Изюминкой конструкции автомата есть возможность исполнения обработки в близи к направляющему люнету, что снабжает получение высокой точности изготовляемых подробностей.
Подаваемый пруток зажимается в шпиндельной головке и перемещается вместе с ней. Кулачки распределительного вала, рассчитанные на обработку конкретной подробности, задают цикл прутка и движения инструмента. Правильная установка резцов производится микрометрическими винтами.
Для расширения технологических возможностей автомата используют одно-, двух- и трехшпиндельные резьбонарезные; одно-и двухшпиндельные сверлильные приспособления; редуктор многократного вывода сверла; механизм выключения распределительного вала; приспособление с редукцией подачи 1 : 10 на три и шесть кулачков; поворачивающийся люнет, приспособление для протачивания конусов и шлицепрорезное. На рис. 54, г продемонстрирован шпиндель шлицепрорезного приспособления с укрепленной фрезой.
Для получения изделий высокой точности с допусками до 0,008 мм и менее используют прутки 1-го класса точности, а для обеспечения стабильности размеров изготавливаемых изделий температура воздуха при работе автомата должна быть не выше +20 °С и не ниже +15° С. Кроме обрисованного автомата индустрией выпускаются автоматы высокой и очень высокой точности.
Фасонно-отрезные автоматы используют для того чтобы несложной конфигурации (штифтов, осей, игл, заготовок пуансонов). Обработку ведут с поперечной подачей. Промышленность производит серийно фасонно-отрезные автоматы. Для изготовления роликов, иголок, заготовок пуансонов и т. д. из материала круглого, квадратного либо шестигранного сечения применяют токарный фасонно-отрезной автомат 1Б023.
Автомат правит и очищает материал, подает его на заданную длину, создаёт продольное, фасонное точение и отрезку подробности. На автомате смогут обрабатываться подробности с одним либо несколькими уступами, с конусными участками, образуемыми совместной согласованной подачей материала и резцов, с фасонными проточками по финишам.
Обработка подробностей производится вращающейся головкой с двумя резцами треугольного сечения. Точность обработки по диаметру соответствует четвертому, а по длине — пятому классу точности.
Широкую номенклатуру токарных автоматов производят и за границей. Так, изготавливают автоматы для обработки подробностей с точностью 0,002 мм. Они оснащены устройством автоматической загрузки прутков, приспособлениями для фиксации и останова шпинделя в определенном положении.
