На токарных станках обрабатываются в основном детали, относящиеся к телам вращения. К ним относятся валы, втулки, шкивы, зубчатые колеса, кольца, муфты, гайки и другие аналогичные изделия. Общей особенностью таких деталей является наличие оси вращения, относительно которой формируется геометрия поверхности.
К основным видам работ, выполняемых на токарных станках, относятся обработка наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, точение конических и фасонных поверхностей, подрезка торцов, обработка уступов, вытачивание канавок, отрезка заготовок, а также обработка отверстий путем сверления, растачивания, зенкерования и развертывания. Кроме того, на токарных станках выполняют нарезание резьбы различного профиля и накатывание резьбовых поверхностей.
Для выполнения указанных операций применяются режущие инструменты. К числу основных режущих инструментов относятся резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, а также различные резьбонарезные головки и вспомогательные приспособления.
Процесс резания по своей физической сущности аналогичен процессу расклинивания. Рабочая часть любого режущего инструмента имеет форму клина. При воздействии силы на резец его режущая кромка внедряется в материал заготовки, а передняя поверхность инструмента сжимает слой металла, расположенный впереди кромки. В результате преодоления сил сцепления между частицами материала происходит их отделение от основной массы в виде стружки. Слой материала, подлежащий удалению при обработке, называется припуском.
Все способы механической обработки, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, объединяются понятием резания металлов. Для обеспечения устойчивого и эффективного процесса необходимо, чтобы резание происходило непрерывно и с достаточной скоростью. Формирование формы детали определяется, с одной стороны, относительным движением заготовки и инструмента, а с другой стороны, геометрией режущего инструмента.
Процесс резания возможен при наличии двух основных движений. Первым является главное движение, которым при токарной обработке служит вращение заготовки. Вторым является движение подачи, представляющее собой поступательное перемещение резца. Подача может осуществляться вдоль оси вращения заготовки, поперек этой оси или под определенным углом к ней.
Вращение заготовки называется главным движением, поскольку оно выполняется с наибольшей скоростью. В процессе обработки на заготовке различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания. В результате снятия припуска образуется стружка, форма и характер которой зависят от свойств материала и режимов резания.
В зависимости от условий обработки различают несколько видов стружки. Элементная, или стружка скалывания, образуется при резании твердых и маловязких материалов при малых скоростях. Ее элементы слабо связаны между собой или полностью разъединены. Ступенчатая стружка характерна для обработки сталей средней твердости и алюминиевых сплавов при средних скоростях резания и имеет лентообразную форму с зазубренной внутренней поверхностью. Слитая стружка возникает при обработке пластичных материалов при высоких скоростях и представляет собой длинную ленту или спираль. Стружка надлома образуется при обработке хрупких и малопластичных материалов, таких как чугун или бронза, и состоит из отдельных фрагментов.
Токарная обработка выполняется на токарных станках различных типов, которые отличаются назначением, конструктивным исполнением, степенью автоматизации и областью применения. К токарной группе станков относятся токарно-винторезные, токарно-револьверные, лоботокарные, токарно-карусельные станки, токарные автоматы и полуавтоматы, а также станки с программным управлением.
Устройство токарно-винторезных станков
Токарный станок, оснащенный механизмами для нарезания резьбы, называется токарно-винторезным. Он состоит из ряда основных узлов и сборочных единиц, обеспечивающих выполнение всех технологических операций.
Основой станка является станина, представляющая собой массивное чугунное основание. На станине размещаются все остальные узлы станка. В верхней части станины расположены плоские и призматические направляющие, по которым перемещаются суппорт и задняя бабка.
Передняя бабка выполнена в виде чугунного корпуса, внутри которого размещены шпиндель и коробка скоростей. Шпиндель представляет собой полый вал, на правом конце которого закрепляется патрон или другое зажимное приспособление для установки заготовки. Коробка скоростей служит для изменения частоты вращения шпинделя.
Суппорт предназначен для закрепления резца и обеспечения движения подачи. Он позволяет перемещать инструмент в продольном и поперечном направлениях вручную или механически. Механическая подача осуществляется от ходового вала или от ходового винта, который используется при нарезании резьбы. Суппорт включает продольные салазки, фартук, поперечные салазки, верхние резцовые салазки и резцедержатель.
Коробка подач передает вращение от шпинделя к ходовому валу или ходовому винту и обеспечивает изменение величины подачи. Вращение на коробку подач передается через реверсивный механизм и гитару сменных зубчатых колес. Гитара используется для настройки станка на различные виды и шаги нарезаемых резьб.
Задняя бабка служит для поддержания длинных заготовок с помощью центра, а также для закрепления и подачи сверл, зенкеров и разверток. Электрооборудование станка размещается в специальном шкафу и обеспечивает питание и управление электродвигателем.
Для наглядного представления работы станка и взаимосвязи его узлов применяются кинематические схемы. На таких схемах условными обозначениями показывают элементы передачи движения, указывают параметры зубчатых колес, винтовых передач, мощность и частоту вращения электродвигателя, а также кинематические цепи станка.
Организация рабочего места токаря
Рабочее место токаря представляет собой участок производственной площади, оборудованный одним или несколькими станками, комплектом технологической оснастки, режущего и измерительного инструмента, а также необходимой технической документацией. На рабочем месте должны находиться средства ухода за станком, инструментальные шкафы, стеллажи, тара для заготовок и готовых деталей, а также подножные решетки и сиденья.
Состав и количество оснастки зависят от характера выполняемых работ, типа станка и вида производства. В условиях единичного и мелкосерийного производства рабочее место оснащается более широким набором инструмента, чем при серийном и крупносерийном производстве.
Инструментальный шкаф располагают с учетом того, какой рукой рабочий чаще устанавливает и снимает заготовки. Перед станком на полу укладывают деревянную решетку, высота которой подбирается с учетом роста токаря. В верхних отделениях шкафа хранят документацию и измерительный инструмент, в средних резцы и режущий инструмент, в нижних патроны и сменные кулачки.
Все инструменты и приспособления должны располагаться рационально. Часто используемые предметы размещают ближе к рабочему, а редко применяемые дальше. Рабочее место необходимо постоянно содержать в чистоте, так как загрязнение приводит к снижению производительности труда, браку и повышенной опасности травматизма.
Помещение цеха должно быть оборудовано вентиляцией для удаления загрязненного воздуха и обеспечивать приток свежего. Температура воздуха рекомендуется в пределах 15–18 градусов Цельсия.
Организация рабочего места должна соответствовать требованиям научной организации труда. Это предусматривает рациональную планировку, своевременное обеспечение заготовками, инструментом и технической документацией, контроль качества изделий, а также применение оптимальных режимов резания.
Токарь обязан регулярно обслуживать свое рабочее место, выполнять уборку станка и прилегающей зоны, следить за состоянием смазочно-охлаждающей жидкости и обеспечивать исправность оборудования.
