Глава XVIII

Обтачивание фасонных поверхностей

В машиностроении часто применяют детали, имеющие формы, отличные от рассмотренных ранее цилиндрических и конических поверхностей, — детали с фасонными поверхностями. К деталям с фасонными поверхностями относятся рукоятки различных форм, маховички с фасонными ободами, шаровые центры и др.

Обтачивание фасонных поверхностей можно производить: фасонными резцами, нормальными резцами с комбинированием продольной и поперечной подач, осуществляемых вручную, и нормальными резцами по копиру с применением механической подачи.

1. Фасонные резцы

Фасонными называются такие резцы, у которых режущие кромки имеют форму, соответствующую обрабатываемому профилю Детали.

Фасонные резцы бывают трех типов — стержневые, призматические и круглые (дисковые).

Стержневые фасонные резцы (такой резец показан на рис. 220) применяются редко, так как их заточка затруднительна И обычно приводит к искажению профиля. Простейшие стержневые резцы часто изготовляются самими токарями. Иногда при обработке деталей со сложным фасонным профилем используются стержневые фасонные резцы, изготовляемые в инструментальном цехе завода. Затачиваются фасонные резцы по передней поверхности. Недостаток стержневых резцов заключается в том, что они допускают небольшое число переточек.

Призматические фасонные резцы. На рис. 221 показан фасонный резец, имеющий форму призмы, почему он и называется призматическим. Верхняя плоскость 1 резца является его передней поверхностью. Сзади по длине призмы имеется выступ 2 в виде ласточкина хвоста, которым резец вставляется в пазы державки 4. Закрепление резца производится одним или двумя болтами 3. Такой способ крепления позволяет выдвигать резец кверху по мере его стачивания и сохранять постоянное положение режущей кромки по высоте. Фасонный профиль задней поверхности получается фрезерованием и шлифованием.

Фасонные резцы с пружинящей державкой (рис. 222) дают более чистую поверхность. Пружинение получается вследствие наличия прорези 1; винт 2, завинчиваемый в одно из отверстий прорези, позволяет изменять его свободную длину и регулировать таким образом жесткость державки.

Дисковый фасонный резец (рис. 223) представляет собой диск с передней поверхностью 1, образуемой вырезом части диска. Глубина выреза и его направление таковы, что стружка легко сбегает по передней поверхности и завивается. Через центральное отверстие 2 пропускают болт, которым с помощью гайки скрепляют резец с державкой (рис. 224). Чтобы резец не мог проворачиваться при резании, на его боковой поверхности имеются треугольные зубчики 3 (см. рис. 223), которые входят в соответствующие зубчики на державке.

На рис. 225, а показана установка дискового фасонного резца без заднего угла а ввиду того, что плоскость заточки передней поверхности направлена по центру резца.

Для получения заднего угла а плоскость заточки передней поверхности направляют не по центру 0 резца, а ниже его (рис.225, б) — на расстоянии, равном b

При установке на станке центр резца должен находиться выше линии центров на величину b ≈ 0,1D (рис. 225, б).

2. Обтачивание фасонными резцами

Фасонными резцами обрабатывают детали, имеющие фасонные поверхности небольшой длины. При этом применяют поперечную подачу. На рис. 226 показан пример обтачивания фасонной поверхности рукоятки призматическим фасонным резцом.

При обработке фасонный резец обычно снимает широкую стружку, что может вызвать дрожание обрабатываемой детали (вибрацию). Чтобы избежать вибрации, нужно работать с пониженной скоростью резания при обильном охлаждении резца эмульсией или маслом.

Подача при обтачивании фасонными резцами в зависимости от диаметра детали (от 15 до 100 мм) и ширины профиля (от 8 до 100 мм) принимаются от 0,01 до 0,08 мм/об. Чем меньше диаметр Детали и чем больше ширина резца, тем меньше подача. Величину скорости резания при указанных подачах на жестких станках выбирают несколько меньше, чем при наружном обтачивании цилиндрических поверхностей,— примерно 25—40 м/мин.

3. Обтачивание фасонных поверхностей нормальными резцами

Обтачивание фасонной поверхности большой ширины производят другими способами, в частности нормальными проходными резцами. На рис. 227 показан пример такого обтачивания. Сначала черновым резцом 1 за несколько продольных проходов придают детали ступенчатую форму (рис. 227, а), затем резцом 2 стачивают вершины ступеней (рис. 227, б) при одновременной продольной и поперечной подачах вручную. Затем чистовым резцом 3, работая с ручными продольной и поперечной подачами, за один или несколько проходов придают поверхности окончательную форму, которую проверяют шаблоном. Шаблон следует прикладывать так, чтобы его плоскость проходила через осевую линию детали, как показано на рис. 228.

Обработку фасонных поверхностей описанным выше методом применяют при небольшом количестве обрабатываемых деталей, так как он малопроизводителен и требует от токаря большого искусства и внимательности. Достоинство способа в том, что он допускает использование нормальных резцов.

При обтачивании фасонных поверхностей нормальными резцами способом комбинированной подачи скорость резания и подача должны быть примерно на 20—30% меньше, чем при наружном обтачивании цилиндрических поверхностей.

4. Обработка фасонных поверхностей по копиру

Обработка на токарном станке фасонных поверхностей по копиру по существу не отличается от обработки конических поверхностей с помощью конусной линейки. Необходимо лишь заменить прямую линейку (см. рис. 209) линейкой с криволинейным очертанием (рис. 229), называемой копиром. Если отъединить нижнюю часть суппорта от винта поперечной подачи и затем сообщить каретке продолное перемещение, то резец получит наряду с продольным также и поперечное перемещение от копирной линейки.

При этом резец, обтачивая деталь, придает ей поверхность, профиль которой будет вполне совпадать с профилем копира. Такой способ обработки деталей называется работой по копиру.

На рис. 229 показано обтачивание рукоятки 2 с помощью копира 4. Ролик 5, закрепленный в тяге 3, вместе с суппортом совершает продольное движение. При этом ролик перемещается в криволинейном пазу, образованном двумя пластинами копира, и перемещает в поперечном направлении резец 1. Резец следует за движением ролика и воспроизводит на детали поверхность, профиль которой совпадает с профилем копира.

Иногда обтачивание фасонных поверхностей деталей производят при помощи одностороннего копира. В этом случае прижим ролика к копиру происходит от действия пружины или груза, подвешиваемого на тросе за станиной и перемещаемого вместе с кареткой.

На рис. 230 показан копир 2 в виде готовой точно обработанной детали, закрепленной в пиноли задней бабки. В суппорте, кроме основного резца 1, закрепляется так называемый щуп 3, который должен все время касаться копира. Совмещая вручную продольную и поперечную подачи, нужно все время поддерживать щуп в соприкосновении с копиром, благодаря этому резец 1 воспроизводит на детали поверхность, соответствующую форме копира. Вершины щупа и резца должны лежать точно на высоте центров и иметь строго одинаковую форму в плане, иначе обработанная поверхность получится с искажениями.

Для обработки дисковых кулачков, эксцентриков и других некруглых деталей токарь-новатор т. Конышев применяет специальную оправку 1 (рис. 231), на которой устанавливается копир 2, втулка 3, заготовка 4 и шайба 5, закрепляемые болтом 6. Профиль копира 2 делается соответствующим профилю обрабатываемой детали.

Оправка вставляется коническим хвостовиком в отверстие шпинделя и затягивается при помощи болта. Для обтачивания детали в резцедержателе закрепляются державка с роликом 8 и резец 7. Ролик должен постоянно прижиматься к копиру 2 и удерживаться около него постоянно в прижатом состоянии. Для этого токарь должен разъединить суппорт с винтом поперечной подачи, а вместо винта установить валик с пружиной. При вращении оправки 1 ролик 8 будет катиться по копиру 2, а резец будет обтачивать деталь соответственно профилю копира.

Обтачивание фасонных поверхностей на токарно-винторезном станке модели 1К62, выпущенном заводом «Красный пролетарий», производится с помощью специального гидрокопировального устройства. Такое устройство позволяет производить обработку деталей не только сложных фасонных профилей с крутыми углами подъема профиля, но также и ступенчатых валиков. Преимуществом этого устройства является возможность его использования при обработке самых небольших партий деталей. В качестве копира может быть использована первая деталь, обработанная на этом же станке обычным способом. Благодаря наличию в гидрокопировальном устройстве следящей системы значительно уменьшается вспомогательное время и увеличивается производительность труда.

5. Брак при обтачивании фасонных поверхностей и меры его предупреждения

Одним из основных видов брака при фасонном точении является неправильный профиль обработанной детали. Причины искажения профиля:
при работе фасонным резцом — неправильная форма резца, установка резца не по высоте центров, неправильная заточка резца, изгиб детали от давления резца;
при обтачивании с ручной подачей — недостаточно тщательное и плавное перемещение резца;
при работе по копиру — неправильная форма или установка копира, наличие зазора в передаточном механизме от копира до резца, неправильная установка и форма резца.

Другой вид брака — недостаточная чистота обработанной поверхности. Причины этого вида брака: завышенная подача, вибрации резца, неправильный выбор переднего и заднего углов резца, сильный износ резца; иногда недостаточная чистота поверхности является результатом чрезмерной вязкости обрабатываемого металла.

Вибрации резца наблюдаются при большой подаче, значительном вылете резца и плохом его закреплении.