Токар. Спеціальна технологія. 4 розряд. Тема 3. п. 3.5.

Обробка тонкостінних деталей

Навчальні питання

1. Обробка стаканів і гільз

2. Оправки для обробки порожнистих деталей і деталей з центральним отвором

3. Режим різання при точінні

4. Спосіб установлення деталей з використанням двох кулачків і звичайного трикулачкового патрона

5. Принцип дії патрона

6. Розширення межі використання трикулачкового патрона

7. Обробка деталей з використанням патронів різної конструкції і планшайби

8. Базування та закріплення тонкостінних деталей


Обробка стаканів і гільз
Стакан становить порожнистий циліндр із суцільним дном або з дном, що має отвір. Стакани можуть бути рівними або з фланцями. Гільза — це порожнистий циліндр або стакан з особливо тонкими стінками.
Схему технологічного процесу виготовлення стакана з глухим дном із прокату в умовах серійного виробництва подано на рис. 3.46. Операція I — обточування зверху, підрізування торця й відрізування. Операція II — підрізування другого торця, свердління й розточування отвору, Концентричність зовнішньої і внутрішньої циліндричних поверхонь забезпечується завдяки тому, що чистовою базою при цьому є оброблена зовнішня поверхня.
Схему технологічного процесу обробки стакана зі штампованої заготовки в умовах серійного виробництва із застосуванням рівної оправки, грибкового обертового центра й відкидного упора подано на рис. 3.47.

t3 46         t3 47

Базування стакана по заздалегідь обробленому отвору можна забезпечити за допомогою цангової оправки (рис. 3.48). Гайка 3 навірчується на різьбу оправки і переміщує вліво штифт 4, котрий зв’язаний з хвостовиком конусом 2 і зміщує його вліво: конус розтискує цангову (розтискну) частину оправки й закріплює заготовку.
Розточування тонкостінної гільзи, затиснутої в трикулачковому патроні, може призвести до викривлення оброблюваного отвору внаслідок деформації заготовки під дією тиску кулачків патрона. Після розтискування патрона деформовані відрізки втулки займають

попереднє положення і розточений отвір виходить не круглим (рис. 3.49).

t3 48         t3 49

Тому рекомендується для закріплення тонкостінних втулок застосовувати розрізну втулку (рис. 3.50, а) або широкі (сегментні) чи подовжені кулачки патрона (рис. 3.50, б, в).

t3 50
Рис. 3.50.


Для закріплення гільз із товщиною стінки 1…2 мм доцільно застосовувати гідропластний патрон (рис. 3.51). Заготовку встановлюють в еластичну затискну втулку 7. Тяга пневмоциліндра, переміщуючись вправо, тисне на плунжер 5, котрий передає тиск гідропласту 8. Гумоподібний гідропласт деформує еластичну втулку 7, яка й затискує заготовку. Якщо немає стиснутого повітря, затискування можна здійснити за допомогою гвинта 2 і плунжера 3. Зовнішнє обточування тонкостінних гільз виконують при закріпленні заготовки по отвору на цанговій розтискній або на гідропластних оправках. Оправка з гідропластом забезпечує точність центрування отвору по відношенню до зовнішньої поверхні у діапазоні 0,01 …. 0,03 мм.

t3 51

Оправки для обробки порожнистих деталей і деталей з центральним отвором

Консольні і центрові оправки застосовують для установки з центральним базовим отвором втулок, кілець, шестерні, оброблюваних на багато різцевих, шліфувальних та інших верстатах. При обробці партії таких деталей потрібно отримати високу концентричність зовнішніх і внутрішніх поверхонь і задану перпендикулярність торців до осі деталі.

Залежно від способу установки і центрування оброблюваних деталей консольні та центрові оправки можна розділити на наступні види: 1) жорсткі (гладкі) для установки деталей з зазором або натягом; 2) розтискні цангові; 3) клинові (плунжерні, кулькові); 4) з тарілчастими пружинами; 5) самозажимні (кулачкові, роликові); 6) з центруючею пружною втулкою.

На рис. 3.52, а показана гладка оправка 2, на циліндричній частині якої встановлена оброблювана деталь 3. Тяга 6, закріплення на штоку пневмоциліндра, при переміщенні поршня зі штоком вліво головкою 5 натискає на швидкозмінні шайбу 4 і затискає деталь 3 на гладкій оправці 2. Оправлення конічної частиною уставляється в конус шпинделя верстата. При затиску оброблюваної деталі на оправці осьова сила Q на штоку механізованого приводу викликає між торцями шайби 4, уступом оправки і оброблюваною деталлю 3 момент від сили тертя, більший, ніж момент Мрез від сили різання Рг.

На рис. 3.53, б показана оправка 2 з розрізною втулкою 6, на якій встановлюють і затискають оброблювану деталь 3. Конічної частиною 1 оправку 2 вставляють в конус шпинделя верстата. Затиск і розтиск деталі на оправці виробляють механізованим приводом. При подачі стислого повітря в праву порожнину пневмоциліндра поршень, шток і тяга 7 рухаються вліво і головка 5 тяги з шайбою 4 переміщує розрізну втулку 6 по конусу оправки, поки вона не затисне деталь на оправці. Під час подачі стисненого повітря в ліву порожнину пневмоциліндра поршень, шток і тяга переміщаються вправо, головка 5 з шайбою 4 відходять від втулки 6 і деталь розтискається.

t3 52         t3 53

Оправки та патрони з тарілчастими пружинами застосовують для центрування і затиску по внутрішній або зовнішній циліндричній поверхні оброблюваних деталей. На рис. 3.53, а, б відповідно показані консольна довідка з тарілчастими пружинами і тарілчаста пружина. Оправлення складається з корпусу 7, упорного кільця 2, пакету тарілчастих пружин 6, натискній втулки 3 і тяги 1, сполученої з штоком пневмоциліндра. Оправку застосовують для установки і закріплення деталі 5 по внутрішній циліндричній поверхні. При переміщенні поршня зі штоком і тягою вліво остання головкою 4 і втулкою 5 натискає на тарілчасті пружини 6. Пружини випрямляються, їх зовнішній діаметр збільшується, а внутрішній зменшується, оброблювана деталь 5 центрується і затискається.

Розмір настановних поверхонь пружин при стисненні може змінюватися в залежності від їх розміру на 0,1-0,4 мм. Отже, базова циліндрична поверхня оброблюваної деталі повинна мати точність 2-3-го класів.

Режим різання при точінні

Процес різання, в тому числі й точіння (токарна обробка), характеризується певним режимом, до елементів якого належать глибина різання, подача, швидкість різання.
Глибина різання t, мм — це товщина шару металу, що зрізується за один робочий хід (прохід) різця (рис. 3.54). При зовнішньому поздовжньому точінні й розточуванні глибина різання визначається як піврізниця діаметрів оброблюваної (D) й обробленої (d) поверхонь (рис. 3.55):

t3 54 1
При виточуванні канавок і відрізуванні глибина різання дорівнює ширині канавки, що утворюється різцем.
Подача s, мм/об — це переміщення різальної кромки інструмента в напрямі руху подачі за один оберт заготовки (див. рис. 3.54).
Швидкість різання V, м/хв — шлях, пройдений найвіддаленішою від осі обертання точкою поверхні різання відносно різальної кромки різця за одиницю часу (рис. 3.56):

t3 55 1
де π — шлях пройдений точкою на поверхні різання за один оберт заготовки; d — діаметр заготовки; n — частота обертання шпинделя, об/хв.

t3 54   t3 55     t3 56

Як видно з цієї формули, чим більший діаметр заготовки, тим більша швидкість різання при одній і тій самій частоті обертання, оскільки за один оберт заготовки (або за 1 хв) шлях, пройдений будь-якою точкою на поверхні діаметром D буде більшим від шляху, пройденого точкою на поверхні діаметром d.

Якщо відома швидкість різання V, що відповідає різальним властивостям інструмента (приймається за довідником), і діаметр заготовки, то можна визначити потрібну частоту обертання заготовки n, об/хв (хв-1): і настроїти коробку зміни швидкостей верстата на обертання шпинделя з цією частотою.

Примітка. За Міжнародною системою одиниць (СІ) швидкість виражається в метрах за секунду (м/с), а частота обертання — в секундах у мінус першому степені (с-1). Проте допускається застосування позасистемних одиниць: швидкість різання виражати в метрах за хвилину (м/хв), частоту обертання — в обертах за секунду чи за хвилину (об/с, об/хв) та у хвилинах у мінус першому степені (хв-1). Тоді, якщо задано V, м/хв, і D, мм, то частота обертання n, об/хв (хв-1).

Спосіб установлення деталей з використанням двох кулачків і звичайного трикулачкового патрона

На токарних верстатах використовують двокулачкові, трикулачкові, чотирикулачкові, а також повідкові і спеціальні патрони.
Привод патрона може бути ручним, електричним, гідравлічним тощо. Патрони закріплюються на шпинделі, на різьбі, або на фланці.
Будова двокулачкового патрона (рис.3.57).

t3 57

Переміщення основних кулачків 3 цього патрона здійснюється гвинтами 2, один кінець котрого має праву, а другий ліву різьбу. Відповідно кулачки 3 також мають різьбу. В середній частині гвинта 2 виконана шийка 5 з заплечиками, охоплюючими полупідшипник 1, прикріплений к корпусу патрона. Остільки гвинт 2 не може переміщуватися в осьовому напрямку, при його обертанні одночасно переміщуються кулачки 3 з закріпленими на них накладними кулачками 4, котрі і затискають заготовку.

Форма накладних кулачків 4, виготовлена спеціально до обробки одної, або кількох деталей, дозволяє забезпечити їх центрування при установці і закріпленні. На рис.3.58 зображені примірні конструкції деталей, оброблювальних за допомогою двокулачкових патронів.

t3 58

Цей патрон використовують в таких випадках:
- Якщо поверхня за яку закріплюється і за допомогою якої центрується деталь, має не циліндричну форму, але симетричну відносно однієї осі;
- Якщо поверхня, за яку закріплюються і за допомогою якої центрується деталь, має циліндричну форму, але кулачки трикулачкового патрона не мають доступу до цієї поверхні і потрібні накладні кулачки спеціальної
- форми, наприклад, як показано на рис. 3.59.

t3 59     t3 60


Принцип дії патрона
Змінні кулачки 14 попередньо установлюють по заготовці ( відносно осі обертання) шляхом зміщення сухарів 12 по пазам в повзунах 11. повзуни 11 переміщуються до центра патрона ричагами 10. Ричаги рухаються до упора 15 (з тягою 3) повертаються коло осі 9. Переміщення повзунів 11 ( разом з кулачками 14) від центра патрона виконується конічною поверхнею упора 15, при русі тяги 3 назад, зв'язаній з упором за допомогою напрямної втулки 6 і з'єднувальних деталей 2,4 і 5. Патрон кріпиться до верстата гвинтами 1.

Практична робота
Обточити заготовку в центрах з використанням двокулачкового патрона зі змінними ексцентриковими кулачками (рис.3.61). Закріпити патрон фланцем 1 до перехідного фланця Б. Корпус 3 патрона з'єднаний з фланцем гвинтами 5 з распорними втулками 6 й ведучим пальцями 2. Таке складання дає можливість здійснювати рівномірний затиск заготовки ексцентриковими кулачками 4, установлених на пальцях 2. Для повертання корпуса патрона в попереднє центральне положення слугують пружини 9. Підібрати й установити на патроні кулачки 4 в залежності від діаметра заготовки.
Установити заготовку в центрі і включити верстат.

t3 61

Змінні кулачки дозволяють використовувати патрон для затискання деталей діаметром від 30 до 150 мм.
Трикулачкові самоцентрувальні патрони використовують для закріплення симетричних заготовок і деталей (рис.3.62,а).
Патрон з ексцентриковим приводом кулачків. Кулачки 1 з'єднані за допомогою фігурного паза з напрямними планками 2, які установлені на торці черв'ячного колеса 4. Гвинт 3 з'єднаний з черв'ячним колесом обертає три кулачки одностайно за допомогою планки 2. Патрон має два комплекти кулачків. Один комплект 2 застосовують для закріплення деталі за її внутрішню, а другий 5 – за її зовнішню поверхню (рис.3.62,б).

t3 62 a     t3 62 b


Розширення межі використання трикулачкового патрона
Для закріплення, наприклад, довгих, або коротких, але більших діаметрів деталей використовують спеціальні накладні кулачки (рис.3.63,а,б). Накладні кулачки часто виготовляють “сирими”, що дає можливість проточувати робочі поверхні кулачків після їх закріплення на основних кулачках. Проточити кулачки слід виконати на тім верстаті, на якому буде робити цей патрон. Робочі поверхні кулачків слід шліфувати, використовуючи для цього переносну шліфувальну машинку.

t3 63


Обробка деталей з використанням патронів різної конструкції і планшайби


1. Обточити диск із круглої заготовки з використанням трикулачкового патрона і притисків тертя. Круглу заготовку 2 диска (рис.3.64,а) підставити до упору 1 і попередньо підтиснути до нього підтиск 3 за допомогою обертального центра 4, встановленого в піноль задньої бабки. Положення диска вивіряють рейсмусом і остаточно підтиснуть, обточити диск різцем 5.

t3 64

2. Обточити диск із квадратної заготовки з використанням планшайби з штифтами. Планшайбу з загартованими штифтами 7 установлюють і закріпляють і закріпляють в трикулачковий патрон, підтиснуть заготовку 2 притиском 3. Вирізати відрізним різцем із квадратної заготовки диск з припуском на обробку і потім обточить його.
3. Обточити трубу великого діаметра і більшої довжини в трикулачковому патроні (рис.3.65).

t3 65

Труба А другим кінцем закріплюється в патрон 1, установленому на шарикопідшипниках в державці 2, яка своїм конічним хвостовиком 3 вставлена в піноль задньої бабки верстата.

Базування та закріплення тонкостінних деталей

Обробка тонкостінних деталей пов'язана з низкою складнощів, одна з яких - деформація деталі при закріпленні на верстаті. Деформації впливають на точність деталі після обробки. Існують стандартні шляхи вирішення цієї проблеми: це розподіл затискного зусилля за рахунок збільшення числа точок докладання або за рахунок збільшення площі контакту, регулювання затискного зусилля.
Основними стандартними рішеннями в цьому випадку до недавнього часу вважалися сегментні кулачки і застосування розтискних оправок або цангових патронів. Ці рішення мають суттєві недоліки.
Сегментні кулачки мають великі розміри і вага, відповідно, великі і виникають у процесі обробки відцентрові сили. В процесі обробки, наприклад, при затиску деталі за зовнішній діаметр, кулачки під дією відцентрової сили прагнуть розійтися, і затискний зусилля повинне бути досить для протидії відцентровій силі. Навіть якщо до обробки при затиску деталі деформацій не виникало, то після зняття припуску, при зупинці верстата, відцентрова сила зникне, а кулачки під дією затискної сили зійдуться - великий ризик виникнення деформацій.
Зниження затискного зусилля небезпечно, по-перше, з точки зору безпеки процесу, оскільки його може виявитися недостатньо для надійного закріплення заготовки, і в цьому випадку можна не тільки позбутися заготовки, але і вивести з ладу дороге устаткування.
Застосування цангового патрона або розтискної оправки обмежена по затискні діаметру, і крім цього дане рішення потребує великих фінансових витрат на придбання і тимчасових витрат на переналагодження верстата.

Шестикулачкові токарні патрони.

Токарні патрони ROTANCR 6-кулачкові патрони ROTANCR - унікальне технічне рішення для ефективного затиску тонкостінних деталей. Конструкція даного патрона заснована на русі попарно хитних затискних кулачків. Два базових кулачка завжди попарно зв'язані один з одним маятниковим мостом. Це дозволяє підвищити точність центрування заготовки. Якщо маятниковий міст заблокувати, то патрон буде працювати як самоцентруючий. Крім цього за рахунок рівномірного розподілу затискного зусилля по 6 точкам знижуються деформації.
Концепція 6-кулачкового патрона з хитними кулачками знайшла розвиток в серії патронів ROTANCS. Це повністю герметичні токарні патрони з ефектом притягання оброблюваної деталі до бази. Патрон дозволяє не тільки сцентриювати заготовку з високою точністю за рахунок попарно хитних кулачків, знизити деформації деталі за рахунок рівномірного розподілу затискного зусилля, але і забезпечити мінімальне радіальне і торцеве биття деталі за рахунок ефекту притягання.

t3 65 1       t3 65 2